农业生态地球化学与环境质量研究
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农业生态学1.农业生态学:运用生态学和系统论的原理和方法,把农业生物与其自然和社会环境作为一个整体,研究其中的相互联系,协同演变,调节控制和持续发展规律的学科,它是生态学在农业领域的分支。
2.生态系统:一定空间内的全生物与非生物环境相互作用形成的统一体。
3.最小因子定律:植物生长取决于数量最不足的那一种营养物质。
4.耐性定律:对具体生物来说,各种生态因子都存在着一个生物学上限和下限(或称“阀值”),它们之间的幅度就是该种生物对某一生态因子的耐性范围。
5.△生活型:由于环境对生物的限制作用,不同生物长期存在相同的自然生态条件和人为培育条件下,会发生趋同适应,经自然选择和人为选择形成具有类似形态,生理和生态特性的物种类群,称为生活型。
6.△生态型:同种生物不同个体群,长期存在不同的自然条件下和人为培育条件下,发生趋异适应,并经人工选择和自然选择而分化形成的生态,形态和生理特性不同的可遗传的类群。
7.生境:在环境条件的制约下,具有特定生态特性的生物种和生物群落,只能在特定的小区域中生存,这个小区域就称为该生物种或生物群落的生境。
8.生态位:生物完成其正常生活周期所表现的对特定生态因子的综合适应位置。
9.△生物种群:是指在某一特定时间中,占据某一特定空间的一群同种的有机体的总称(或同种生物的集合体)。
<它是物种存在的基本形式,是生物群落和种间关系的基本单位,是物种进化和繁殖的基本单位,也是群落构成的基本单位〉10.△生物群落:是指在一定地段和生境中各种生物群落所构成的集合。
11.内禀增长率:在没有任何环境因素(食物,领地和其他生物)限制的条件下,由种群内在因素决定的稳定的最大增殖速度,称为种群的内禀增长率,记作r m12.环境容纳量:在一个生态系统中,有限的环境条件下,种群所能达到的稳定的最大数量(或最大密度),称为系统对该种群的环境最大容纳量。
用K表示。
13.化感作用:植物(包括微生物)通过向周围环境中释放化学物质,从而对领近植物的生长和发育产生抑制或促进的作用,这种影响可以是直接的也可以是间接的。
农业生态系统养分循环特点1.引言1.1 概述农业生态系统是指由农田、农作物、农业生物多样性以及农业生态过程组成的一个完整的生态系统。
它是农业可持续发展的基础,具有重要的经济、社会和生态价值。
农业生态系统的养分循环是指在农业生产中,养分(如氮、磷、钾等)通过各种生物和非生物过程的作用,循环在不同的组成部分之间,并最终回归到土壤中。
这一循环过程是维持农业生态系统平衡、保持土壤肥力和提高农作物产量的关键。
农业生态系统养分循环具有以下几个特点:首先,农业生态系统养分循环是一个复杂的生物地球化学过程。
养分的循环涉及到土壤、植物、微生物等多个环节,包括养分的吸收、转化、循环和释放等。
这些过程相互作用,相互影响,构成了一个复杂的系统。
其次,农业生态系统养分循环是一个动态平衡的过程。
在农业生产中,养分的输入和输出存在着一定的差异,但整体上呈现出一种相对平衡的状态。
这是因为在农业生态系统内部,存在着一系列的负反馈机制,可以通过调节各个环节的过程来维持养分的平衡。
再次,农业生态系统养分循环是一个高效利用资源的过程。
通过循环利用养分,农业生态系统可以最大限度地提高土壤的肥力,减少化肥的使用量,降低生产成本,并且可以减少对环境的负面影响,实现可持续发展。
最后,农业生态系统养分循环是一个与生物多样性密切相关的过程。
养分的循环过程不仅涉及到主要农作物的生长发育,也与其他生物因子密切相关,如土壤中的微生物、蚯蚓等。
通过保护和促进农业生态系统的生物多样性,可以提高养分循环的效率和稳定性。
综上所述,农业生态系统养分循环是一个复杂、动态平衡、高效利用资源和与生物多样性密切相关的过程。
深入研究和理解农业生态系统养分循环的特点,对于推动农业可持续发展和实现粮食安全具有重要意义。
1.2 文章结构文章结构部分的内容可以如下编写:文章结构本文分为引言、正文和结论三个部分。
引言部分介绍了本文的概述,即农业生态系统养分循环特点的研究背景和意义。
探讨土地质量地球化学调查评价在土地生态文明建设中的作用摘要:近年来,伴随着城镇化、工业化发展的速度越来越快,我国的经济发展也在此过程中飞速发展。
作为一个农业型大国,城镇化、工业化的发展占用了很大面积优质土地资源,使土地资源数量以及质量问题变得越来越严重。
因此,在土地生态文明建设中利用土地质量地球化学调查评价技术并实际落实到环境管护、土地管护以及生态管护三个方式,在实现土地资源数量、质量、生态三合一的集中管理的同时促进土地生态文明建设。
同时还能给土地资源的优化使用、农业经济建设的可持续发展提供科学依据,以便在开展生态文明建设的过程中使每一步骤做到有据可循,带来低质专业借鉴。
本文主要研究环境管理、土地管理、生态系统管理、经济建设等多个方面与多目标地球化学调查实践工作经验相结合,探讨出了土地质量地球化学评价对土地生态点管理所起的作用,以促进土地质量地球化学评价在土地生态管理中的应用和实践。
关键词:土地质量;地球化学调查;生态文明建设1 土地质量地球化学调查评价概述土地质量地球化学调查首次在我国大规模开展是在1999年,它是由中国地质调查局牵头开展的一项全国性工作,又被称作多目标区域地球化学调查,主要是以资源和环境两大方面考虑为土地质量进行评估,并在此结果下确定服务于生态文明建设以及适合农业经济发展的发展方向。
通过研究可以发现,当时我国土地的环境质量和资源质量均处于较坏情况,比如,研究发现我国多个地方的土地资源中含有汞、铅等有害重金属,它们呈现分布范围大以及数量大的特点,这些重金属会对生态环境造成很大的不利影响;就养分状况而言,存在部分地区缺乏农作物成熟所需要的氮、磷、钾等元素,这些元素的匮乏将会影响农作物的产量以及产出的农作物的品质。
造成出现此类生态问题的主要原因有三点:地址过程影响、人类活动影响以及自然活动和人类的叠加影响。
针对我国土地质量地球化学调查中发现的重金属元素分布情况,开展了生态地球化学评价,系统研究了元素从岩石到土壤、水、动植物,最后到人体的迁移转化。
土壤地球化学
土壤地球化学是研究土壤中元素和化学性质的科学。
它涉及到土壤
中各种元素的来源、迁移、转化和积累等过程,以及土壤中元素的
含量和分布规律。
土壤地球化学的研究内容主要包括以下几个方面:
1. 元素来源:土壤中的元素主要来自于岩石的物理和化学风化、大
气降水、植物残体和有机质的分解等过程。
研究土壤中元素的来源
可以揭示土壤形成的过程和环境背景。
2. 元素迁移和转化:土壤中的元素可以通过水分和气体的迁移来在
不同土层之间进行转移。
此外,土壤中的微生物和化学反应也会导
致元素的转化,如氧化还原反应、酸碱反应等。
研究元素的迁移和
转化过程有助于理解土壤中元素的分布规律和生物地球化学循环。
3. 元素积累和分布:土壤中元素的含量和分布受到多种因素的影响,如土壤类型、气候条件、植被类型等。
研究土壤中元素的积累和分
布可以为土壤肥力评价和农业生产提供科学依据。
4. 土壤环境质量评价:土壤中的元素含量和化学性质对环境和生态
系统的健康有重要影响。
土壤地球化学研究可以评价土壤的环境质量,发现和预防土壤污染,保护土壤资源。
为了研究土壤地球化学,科学家们采用了多种方法和技术,包括土
壤样品采集和分析、地球化学模型的建立和应用、同位素示踪技术等。
这些方法和技术的应用可以提供准确和精确的土壤地球化学数据,为土壤科学研究和土壤管理提供科学依据。
《农业生态与环境保护》课程标准一、课程简介农业生态与环境保护是运用生态学和系统论的原理和方法,把农业生物与自然和社会环境作为一个整体,研究其中的相互关系、协同演变、调节控制和持续发展规律的科学;是研究人类活动对农业环境质量和农业生态系统的影响规律及其保护和改善的科学,它既是环境科学的重要组成部分,又是农业科学的一个分支。
本门课程主要是对学生进行农业生态系统的生物与环境,结构、能量流动、物质循环、信息传递、价值转换以及系统的调节控制、评价和可持续发展相关知识进行介绍和帮助学生运用生态知识指导农业生产。
对当今社会的主要环境问题的类型、产生原因以及对你有生产造成的影响都做了相应的介绍。
(一)课程代码:(二)课程名称:农业生态与环境保护(三)开课对象:高职农业经济管理专业学生(四)开课学期:学生在校学习的第一学期(五)开课专业:农业经济管理专业(六)课程性质:专业主干课程农业生态学在大多数农业类职业院校中作为种植类专业的专业基础课,也有许多学校将其作为其他相关专业的专业选修课和公共选修课。
根据我国高校教学改革的发展趋势,培养基础扎实、知识面宽、实践创新能力强的应用型人才的高职人才定位,结合我校的办学特色和优势,为培养厚基础、宽口径、强能力、高素质的农业经济管理人才,将对农业生产和实现农业可持续发展具有现实指导意义的《农业生态与环境保护》作为本校农业经济管理专业的专业主干课。
(七)教学目的作为农业经济管理专业的专业主干课,农业生态与环境保护的主要目标是:通过该课程学习,使学生在掌握农业生态学的一般理论、方法基础上,深化学生对于农业生态学重要性的认识,使学生能够自觉地运用生态学的知识来分析农业环境问题和指导农业生产,并具备解决相关农业生态环境问题的能力。
(八)学时数、学分数及学时数具体分配学时数: 32 学时学分数: 2 学分学时数具体分配(四号宋体字):教学内容讲授实验/实践合计情境一:认识农业生态学和了解当今社会面临的重大农业环境问题314情境二:农业生态系统的含义、组分和结构6612情境三:农业生态系统的功能6612情境四:农业生态系统的调控、评价及可持续发展224合计17 15 32 (九)考核方式和成绩记载说明考试成绩由学生平时成绩(40%)、过程性考核成绩(20%)和期末考试成绩(40%)组成。
地球化学的研究进展与应用展望地球化学是一门研究地球上元素循环和地球体系各种物质作用的科学。
近年来,随着科学技术的发展和研究方法的进步,地球化学领域取得了许多重要的研究进展。
从地球化学的角度,我们可以深入了解地球与人类的关系,探索地球上的自然现象和环境问题,为可持续发展和环境保护提供科学依据。
本文将从地球化学的基本概念、研究方法及应用展望等方面论述地球化学的研究进展。
地球化学起源于20世纪初叶,早期的地球化学主要研究岩石和矿物中的元素组成和地球内部的化学结构。
随着科学技术的发展,地球化学逐渐从宏观的岩石矿物研究转向微观的元素分析和环境监测。
现代地球化学已经形成了一个系统的研究领域,涉及地壳、地球内部、大气、海洋、生物圈等多个领域。
在地球化学的研究方法方面,随着仪器设备的进步,地球化学研究已经由传统的重金属分析向同位素分析、原子力显微镜、高性能液相色谱等先进技术方向转变。
这些新技术的应用,不仅提高了研究的准确性和精确性,而且拓宽了研究的范围和深度。
例如,同位素分析可以揭示元素的来源和去向,从而追踪物质的迁移路径和循环过程。
原子力显微镜可以直接观察材料的微观结构和组成,帮助科学家们了解其微观性质和演化历史。
高性能液相色谱则可以对复杂的地球化学物质进行分离和定量分析,为环境监测和地质勘探等方面提供了强有力的支持。
地球化学的研究进展不仅拓宽了我们对地球的认识,还促进了各个领域的交叉研究和应用发展。
例如,在环境领域,地球化学的研究成果可以用于评估和改善环境质量,预测和防治环境污染。
通过分析大气中的重金属和有机污染物元素组成,科学家们可以了解其来源和污染程度,从而制定相应的环境保护政策和措施。
在地质勘探和资源利用方面,地球化学也起到了关键的作用。
通过岩石和土壤中的元素分析,科学家们可以判断地下矿床的可能存在性和资源量,指导矿产勘探和开采活动。
此外,地球化学还在农业、地质灾害和药物研究等领域得到了广泛应用。
除了现有的应用,地球化学的未来发展还具有巨大的潜力。
农业生态地球化学与环境质量研究作者:代杰瑞庞绪贵刘华峰喻超曾宪东单位:山东省地质调查院
21世纪勘查地球化学在解决人类资源与环境的重大问题上发挥着巨大作用,区域地球化学调查应用于生态环境与农业地质研究方面的文献近10年来呈明显上升之势[1-9]。
自中国地质调查局组织实施新一轮国土资源大调查以来,以基础性、公益性为特色,以服务于国土利用规划与管理、农业、矿产资源、基础地学等多领域为宗旨的多目标区域地球化学调查已先后在我国各省、市、自治区大范围实施。
山东省东部地区是山东省经济最发达的地区,改革开放以来,随着工业化、城市化的快速发展,地质与地球化学环境变化对当地影响较大,导致与人类生活密切相关且关系到人类生存的生态环境问题不断出现。
在山东省人民政府的支持下,2006年以来开展了山东省东部地区农业生态地球化学调查。
本文以调查取得的土壤、浅层地下水等数据为基础,较系统地阐述了研究区土壤、浅层地下水地球化学特征及评价成果,并总结了本区存在的生态地球化学问题,这无疑是一项重要的基础工作,对本区资源、环境评价和国民经济可持续发展规划具有重要意义。
1调查区概况
调查区位于山东省东部地区,涉及陆地面积近5.4×104km2(见图1),包括青岛、烟台、威海、潍坊、日照、临沂等6个地级市的46个县。
本区地势为东部、南部地势高,中部地势低,地貌以低山丘陵
和山前倾斜平原为主,另有少部分中山和微倾斜低平原。
低山丘陵标高200~400m,山前倾斜平原标高50~200m,全区最高峰崂山标高1133m。
研究区水系发育,河网纵横,水库星罗棋布,交通便利。
本区地处华北板块和秦岭—大别山板块结合带,山地丘陵区占全区总面积的55%,广泛发育有中元古代、新元古代和中新生代侵入岩,岩性主要为二长花岗岩、石英二长岩和花岗闪长岩,岩石风化残积物多形成棕壤性土、酸性石质土和酸性粗骨土,局部地段发育有元古代、中生代地层,岩性主要为砂岩和碎屑岩。
第四系覆盖区约占全区总面积的45%,其最大覆盖厚度达150m。
第四系成因类型多种多样,更新统以风成为主、残坡-坡洪积次之,全新统则以冲积为主,风成、海相沉积次之,土壤主要为潮土、褐土和滨海盐土[10]。
2生态地球化学调查工作方法
2.1土壤和地下水样品采集
表层土壤样品采用网格布样法采集,采样密度为1件/km2,在采样点周围50m范围内等量采集3~5点土壤组成一件样品。
采样时除去表面杂物,垂直采集地表至20cm深的土壤,保证上下均匀采集,并弃去动植物残留体、砾石、肥料团块等,装入干净布袋,样品原始质量大于1000g;同时采集深层土壤样品,采样密度为1点/4km2,采样深度1.5~2.0m。
土壤样品风干、敲碎、过833μm(20目)尼龙筛,并将4个相邻网格(表层样4km2,深层样16km2)的样品组合为1个样进行测试。
表层土壤有效态样品采用网格布样法,采样密度为1件/16km2,采样方法同表层土壤样品。
浅层地下水样按16km2的密度
布设采样点,选择井径大、水位高的民井采集水样。
取样时间为旱季(2008年10~12月),采样前先抽水一段时间去除井中滞留水,采样时尽量不扰动水体,采用瞬时采样法,把装样瓶沉入水下30cm处取样。
在野外由采样人员按规程加保护剂后及时送实验室分析。
2.2土壤和地下水样品测试元素与指标
表层土壤、深层土壤样品测试Al2O3、CaO、K2O、MgO、Fe2O3、Na2O、Ag、As、Au、B、Ba、Be、Bi、Br、Cd、Ce、Cl、Co、Cr、Cu、F、Ga、Ge、Hg、I、La、Li、Mn、Mo、N、Nb、Ni、P、Pb、Rb、S、Sb、Sc、Se、SiO2、Sn、Sr、Th、Ti、Tl、U、V、W、Y、Zn、Zr、C、有机碳(OrgC)和pH值,共54项指标。
样品由湖北省地质实验研究所采用X射线荧光光谱、等离子体质谱(ICP-MS)氢化物发生-原子荧光光谱(HG-AFS)、等离子体发射光谱(ICP-AES)等一整套大型精密仪器进行测试。
表层土壤元素有效态样品由山东省地质科学实验研究院采用ICP-AES、AFS和碱解扩散等方法测定N、P、K、Mo、B、Mn、Cu、Zn、Fe、S、Se等元素有效量以及pH值。
浅层地下水样品由山东省地质科学实验研究院采用ICP-MS、ICP-AES和原子荧光分光光度计测试Fe、Mn、Cu、Zn、Mo、Cd、Hg、As、Pb、Se、Ni、Be、Ba、Co、Sr、Th、U、N、P、K、Cr(Ⅵ)及总硬度、溶解性总固体、氯化物、NO-2、高锰酸钾指数(COD)、氰化物、氟化物、碘化物、pH值,共30项指标。
采用了标准样、密码样、监控样等多种监控手段,保证了分析质量的可靠性,测试质量通过了中国地质调查局专家组的验收。
2.3数据处理及图件编制
采用中国地质调查局发展研究中心开发的GeoMdis地球化学信息系统和R-2.6.1程序进行参数计算。
土壤地球化学基准值的求取首先对数据频率分布形态进行正态检验。
服从正态或对数正态分布的,分别用算术平均值和几何平均值代表基准值;不服从正态分布的,则按(算术平均值±3倍标准离差)反复剔除,平均值或几何平均值代表基准值;剔除后仍不满足正态分布的,则以众值代表基准值。
背景值的求取方法与基准值相同。
浅层地下水背景值是原始数据反复剔除2倍标准离差后确定的。
利用中国地质大学研制的MapGis软件制作地球化学图以及综合评价图和解释图件。
3结果与讨论
3.1土壤地球化学特征及环境质量评价
山东省东部地区土壤地球化学基准值与背景值参数见表1。
与全国土壤A层(51种元素或指标)丰度相比,山东省东部地区土壤背景值偏高的元素有:氧化物SiO2、Al2O3、K2O、Na2O,卤族元素Br、Cl,重金属元素Cd、Pb、Ba,其他元素N、S、Be、Zr、P、Sr。
其中有害元素Cd为全国土壤丰度的1.2倍,Pb为1.1倍,与全国丰度差异不明显;Ba为1.65倍,明显偏高。
土壤背景值偏低的元素有:碱金属、碱土金属CaO、MgO、Li、Rb等,放射性元素U、Th,铁族元素Cr、Fe、Mn、Ni、Co、V、Ti,B、As、Cu、Sb、Ni、Hg、Se等元素。
其中Ca为全国丰度的45.3%,Mg为全国丰度的62.2%,Mo为全国丰度的71.3%,B为全国丰度的73.5%。
所缺乏的元素中,除Ag、Nb、Sc、Hg、Sb、As外,大部分为动植物营养元素或有益元素,这
种现象应引起重视。
与全国土壤C层(仅13种元素)丰度相比,山东省东部地区土壤地球化学基准值仅Mn元素略偏高外,重金属元素Hg、As、Cd、Ni、Pb、Cr和有益元素Zn、Cu、Se、Co等均低于全国土壤平均值,一方面表明调查区绝大部分区域土壤环境质量较好,但另一方面也会造成微量营养元素不足,特别是Se仅为全国的41%,Zn含量仅为全国的74%,这些营养元素在土壤中原始储备量不足,是调查区表层土壤(种植土壤环境)出现缺素的根本原因。
前人研究认为,土壤化学成分直接与基岩、母质类型相关,母岩风化形成的土壤的地球化学元素特征总体与岩石地球化学特征一致[11]。
调查区发育中酸性、酸性侵入岩,酸性花岗岩大量出露,这类岩石本身缺乏MgO、CaO、Fe2O3、Co、Cr、V、Ti、Ni、Mn等,而富含K2O、Al2O3、SiO2、Na2O和Ba、Sr、S、P、Cd、Zr、Pb等元素,加上矿化作用的影响,致使这些元素的背景值较高。
此外,土壤以粗骨土、石质土为主,显酸性,淋溶作用强烈,致使碱金属、碱土金属元素大量流失。