《土壤肥料學(xué)》教學(xué)過(guò)程中固碳思想的融入與加強(qiáng)探討

邰繼承　范富　宋桂云　蘇雅樂(lè)

摘要介紹了固碳思想產(chǎn)生的背景，在此基礎(chǔ)上提出《土壤肥料學(xué)》教學(xué)過(guò)程中固碳思想融入與加強(qiáng)的必要性，并從提高教師專(zhuān)業(yè)素質(zhì)，優(yōu)化課程教學(xué)內(nèi)容，豐富課程教學(xué)方法，注重實(shí)踐能力培養(yǎng)等方面探討了實(shí)現(xiàn)途徑。

關(guān)鍵詞《土壤肥料學(xué)》；高等農(nóng)林院校；人才培養(yǎng)；固碳思想

中圖分類(lèi)號(hào)S-01文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼

A文章編號(hào)0517-6611（2014）28-09969-02

Introducing and Strengthening of Carbon Sequestration Thought in Teaching Process of Soil and Fertilizer Science

TAI Jicheng，F(xiàn)AN Fu，SONG Guiyun et al

（College of Agriculture， Inner Mongolia University for Nationalities， Tongliao， Inner Mongolia 028042）

Abstract The background of carbon sequestration thought was introduced. On the basis of this， the necessity of introducing and strengthening of carbon sequestration thought in teaching process of Soil and Fertilizer Science was put forward. The realization way was discussed from aspects of improving professional quality of teachers， optimizing teaching content， enrich teaching method， pay attention to practical ability training.

Key words Soil and Fertilizer Science； College of agriculture and forestry； Personnel training； Carbon sequestration thought

《土壤肥料學(xué)》課程是針對(duì)高等農(nóng)林院校植物生產(chǎn)類(lèi)各相關(guān)專(zhuān)業(yè)開(kāi)設(shè)的一門(mén)重要的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課程之一[1]。該課程是在20世紀(jì)90年代后，在原有《土壤學(xué)》和《植物營(yíng)養(yǎng)學(xué)》兩門(mén)課程基礎(chǔ)上整合而成的。《土壤肥料學(xué)》主要研究《土壤學(xué)》和《植物營(yíng)養(yǎng)學(xué)》的基礎(chǔ)理論、基本性質(zhì)和相關(guān)分析測(cè)試方法與技術(shù)，使學(xué)生能夠較為全面、系統(tǒng)地掌握識(shí)土、用土、改土的基本方法和科學(xué)施肥的原理與技術(shù)，進(jìn)而為促進(jìn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展服務(wù)[2]?！锻寥婪柿蠈W(xué)》在內(nèi)蒙古民族大學(xué)是開(kāi)設(shè)歷史最長(zhǎng)、涉及專(zhuān)業(yè)最多的課程之一，主要為農(nóng)學(xué)、農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境、草業(yè)科學(xué)、植物保護(hù)、園藝、園林等本科專(zhuān)業(yè)開(kāi)設(shè)，每年修讀該課程的人數(shù)達(dá)200多人[3]。2008年《土壤肥料學(xué)》被評(píng)為內(nèi)蒙古自治區(qū)級(jí)精品課程。2013年《土壤肥料學(xué)》課程教學(xué)團(tuán)隊(duì)被評(píng)為內(nèi)蒙古民族大學(xué)校級(jí)優(yōu)秀教學(xué)團(tuán)隊(duì)。

1固碳思想產(chǎn)生的背景

全球氣候正經(jīng)歷著一場(chǎng)以普遍升溫為主要特征的顯著變化，已經(jīng)引起了國(guó)際社會(huì)的高度關(guān)注。切實(shí)減少包括CO2在內(nèi)的各種溫室氣體排放，穩(wěn)定和增加陸地生態(tài)系統(tǒng)碳匯成為當(dāng)前緩解全球氣候變化的首要任務(wù)。碳減排問(wèn)題從本質(zhì)上說(shuō)是一個(gè)專(zhuān)業(yè)技術(shù)問(wèn)題，但往往又涉及經(jīng)濟(jì)、政治和國(guó)家主權(quán)等方面的利益關(guān)系，從而使其變得更為復(fù)雜。同時(shí)，當(dāng)前社會(huì)在技術(shù)方面尚無(wú)較好的方法予以解決，因此直接減排困難重重。

土壤碳庫(kù)是海洋碳庫(kù)外地球表層生態(tài)系統(tǒng)中最大的碳儲(chǔ)庫(kù)，其中無(wú)機(jī)碳庫(kù)更新周期較長(zhǎng)，可達(dá)千年以上的時(shí)間尺度，所以在土壤碳循環(huán)研究中主要是以有機(jī)碳庫(kù)研究為主。全球土壤有機(jī)碳庫(kù)約是陸地生物量碳庫(kù)的2～3倍，是大氣碳庫(kù)的2倍多[4]。因而，土壤有機(jī)碳庫(kù)的微小變化就顯著影響大氣CO2水平。事實(shí)上，雖然全球土壤有機(jī)碳庫(kù)儲(chǔ)量巨大，但其中只有農(nóng)業(yè)土壤有機(jī)碳庫(kù)是受到人為短期干擾而發(fā)生顯著變化的。因此，農(nóng)業(yè)土壤有機(jī)碳庫(kù)在全球氣候變化研究中顯得尤為重要，國(guó)際社會(huì)及聯(lián)合國(guó)氣候變化框架公約中也將農(nóng)業(yè)土壤有機(jī)碳庫(kù)儲(chǔ)量及其固碳能力作為評(píng)估近期溫室氣體減排潛力的重要依據(jù)之一。

面對(duì)全球變化給人類(lèi)社會(huì)帶來(lái)的巨大挑戰(zhàn)，歐盟、美國(guó)、日本等先后啟動(dòng)了碳循環(huán)研究計(jì)劃，紛紛開(kāi)展了對(duì)于農(nóng)業(yè)土壤的固碳機(jī)制、潛力及其實(shí)現(xiàn)途徑的研究，以作為制訂國(guó)家CO2排放清單及其分配國(guó)際溫室氣體減排配額的依據(jù)。2001年，作為當(dāng)時(shí)最大的溫室氣體排放國(guó)的美國(guó)就提出了固碳科學(xué)和固碳科學(xué)技術(shù)的概念，將農(nóng)業(yè)土壤固碳和溫室氣體減排作為國(guó)家的核心項(xiàng)目[5]。我國(guó)的碳循環(huán)研究相對(duì)起步較晚，但是近些年來(lái)，特別是最近20余年的發(fā)展也十分迅速。

2《土壤肥料學(xué)》教學(xué)過(guò)程中固碳思想融入與加強(qiáng)的必要性

我國(guó)農(nóng)業(yè)耕地面積約占國(guó)土面積的1/8，約有130 M hm2[6]。我國(guó)以占全球不到7%的耕地養(yǎng)活了占全球22%的人口，農(nóng)業(yè)土壤利用強(qiáng)度大，加之由于盲目的開(kāi)墾、不合理的耕作等問(wèn)題，部分地區(qū)土壤退化嚴(yán)重，使得耕地土壤有機(jī)碳密度總體上較低，對(duì)我國(guó)未來(lái)的糧食安全和環(huán)境保護(hù)工作都提出了巨大挑戰(zhàn)。我國(guó)長(zhǎng)期的高強(qiáng)度農(nóng)業(yè)利用所帶來(lái)的對(duì)農(nóng)田土壤有機(jī)碳庫(kù)的影響也倍受?chē)?guó)內(nèi)外學(xué)者的關(guān)注。李長(zhǎng)生等根據(jù)DNDC模型計(jì)算結(jié)果提出我國(guó)1970年以來(lái)的土壤碳庫(kù)損失達(dá)到70 Tg a-1的規(guī)模[7]。Song等通過(guò)對(duì)《中國(guó)土種志》中土壤有機(jī)碳變化資料的統(tǒng)計(jì)分析，提出我國(guó)第二次土壤普查以來(lái)自然土壤開(kāi)墾為耕地土壤表層有機(jī)碳庫(kù)的總損失約為2 Pg，且這種損失主要是在華北、東北和西南地區(qū)[8]?？梢?jiàn)我國(guó)農(nóng)田土壤整體仍顯碳源作用，雖然新近的研究結(jié)果顯示我國(guó)農(nóng)業(yè)土壤中在近20年較普遍地出現(xiàn)了碳的固定趨勢(shì)，特別是水稻土固碳效應(yīng)明顯[9]。

農(nóng)田土壤有機(jī)碳庫(kù)的變化有諸多影響因素，是土壤、氣候、植被覆蓋、人為干擾等各種因素綜合影響下土壤有機(jī)碳輸入與輸出之間動(dòng)態(tài)平衡的結(jié)果，但其中最主要的還是管理者或是使用者自身認(rèn)識(shí)的提高。我國(guó)作為世界農(nóng)業(yè)文明的發(fā)祥地之一，歷來(lái)注重有機(jī)肥料的投入，逐步形成了用地與養(yǎng)地相結(jié)合的耕種傳統(tǒng)。只是新中國(guó)成立以來(lái)，特別是20世紀(jì)70年代后，化肥工業(yè)得到快速發(fā)展，化肥使用量逐年增加，且逐漸取代了有機(jī)肥而占主導(dǎo)地位。然而，在大力發(fā)展化肥工業(yè)的過(guò)程中也產(chǎn)生了各種問(wèn)題，重?zé)o機(jī)、輕有機(jī)的不科學(xué)施肥方式污染生態(tài)環(huán)境，最終導(dǎo)致人類(lèi)生存發(fā)展受到威脅。與此同時(shí)，大量的有機(jī)肥資源被浪費(fèi)，其中絕大多數(shù)未被利用而直接進(jìn)入環(huán)境，成為環(huán)境污染的一個(gè)主要來(lái)源。在化肥成為肥料主體的背景下，高效利用有機(jī)廢物資源，發(fā)揮有機(jī)肥在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的作用，促進(jìn)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展已成為各國(guó)關(guān)注的一個(gè)焦點(diǎn)。減少化肥投入、加快并鼓勵(lì)有機(jī)肥投入將成為我國(guó)今后一段時(shí)期農(nóng)業(yè)發(fā)展亟待解決的重要問(wèn)題之一。

大學(xué)生群體是一個(gè)特殊的社會(huì)群體，在同齡人中具有較高的文化素養(yǎng)，他們思維敏捷，富有創(chuàng)造力，代表著先進(jìn)的社會(huì)生產(chǎn)力，是未來(lái)社會(huì)主義現(xiàn)代化建設(shè)事業(yè)的主力軍。大學(xué)生承擔(dān)著傳承和發(fā)揚(yáng)人類(lèi)文明的重要?dú)v史責(zé)任，是中華民族偉大復(fù)興的希望。高等農(nóng)業(yè)教育作為我國(guó)高等教育的一個(gè)重要組成部分，具有很強(qiáng)的行業(yè)針對(duì)性和發(fā)展的特殊性，擔(dān)負(fù)為農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化提供人才支持和知識(shí)貢獻(xiàn)的雙重使命?！锻寥婪柿蠈W(xué)》作為在高等農(nóng)林院校植物生產(chǎn)類(lèi)各相關(guān)專(zhuān)業(yè)開(kāi)設(shè)的一門(mén)重要的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課程，在教學(xué)過(guò)程中將固碳思想融入與加強(qiáng)有利于提升作為未來(lái)我國(guó)農(nóng)業(yè)管理或從業(yè)人員的農(nóng)科大學(xué)生的理論認(rèn)識(shí)，從而在日后的工作中自覺(jué)維護(hù)農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)良性循環(huán)。我國(guó)農(nóng)田土壤有機(jī)碳水平普遍低于歐美國(guó)家，農(nóng)田質(zhì)量整體較差，抵抗外界干擾和適應(yīng)能力不強(qiáng)；同時(shí)也說(shuō)明了在未來(lái)氣候變化的大背景下，通過(guò)因地制宜的合理利用和良好的田間管理，我國(guó)農(nóng)田土壤仍具有巨大的固碳潛力。在這種潛力的發(fā)揮下，農(nóng)科大學(xué)生群體必將是重要的一支力量。

3《土壤肥料學(xué)》教學(xué)過(guò)程中固碳思想融入與加強(qiáng)的措施

3.1提高教師專(zhuān)業(yè)素質(zhì)大學(xué)最基本、最重要的職責(zé)就是通過(guò)教學(xué)和教育達(dá)到培養(yǎng)人才的目的。教師不僅要具有堅(jiān)實(shí)的理論功底，廣博的知識(shí)背景，還要適應(yīng)時(shí)代發(fā)展，不斷加強(qiáng)新理論、新知識(shí)學(xué)習(xí)，適時(shí)更新與補(bǔ)充，努力提高自身專(zhuān)業(yè)素質(zhì)。因此，授課教師首先要在當(dāng)前全球碳循環(huán)研究領(lǐng)域上有一定了解和認(rèn)識(shí)。只有這樣，在教學(xué)過(guò)程中才會(huì)有的放矢，做到游刃有余。在此基礎(chǔ)上，大學(xué)教師還要加強(qiáng)相關(guān)學(xué)術(shù)研究，否則就與中、小學(xué)教師沒(méi)什么區(qū)別了。大學(xué)教師如果沒(méi)有一定的學(xué)術(shù)水平，教學(xué)質(zhì)量自然就不會(huì)太高，也難以對(duì)大學(xué)生進(jìn)行指導(dǎo)。

3.2優(yōu)化課程教學(xué)內(nèi)容

《土壤肥料學(xué)》課程內(nèi)容繁雜，這就需要授課教師通過(guò)融會(huì)貫通的辦法，盡量減少相關(guān)內(nèi)容之間的重復(fù)，并盡可能做到舉一反三。教學(xué)中，授課教師還需要根據(jù)學(xué)科發(fā)展的前沿動(dòng)態(tài)，適當(dāng)引進(jìn)部分新的科研成果，豐富和充實(shí)教學(xué)內(nèi)容，可以結(jié)合相關(guān)章節(jié)的內(nèi)容進(jìn)行介紹。比如土壤有機(jī)碳的分組、土壤有機(jī)碳固定潛力與容量、土壤有機(jī)碳保護(hù)及其穩(wěn)定性的機(jī)制等。通過(guò)上述措施，一方面使學(xué)生對(duì)全球變化下土壤碳循環(huán)研究的熱點(diǎn)問(wèn)題和發(fā)展動(dòng)態(tài)有初步的了解；另一方面也可以激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性，為日后考研和進(jìn)一步深造打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

3.3豐富課程教學(xué)方法

根據(jù)要求并結(jié)合《土壤肥料學(xué)》課程的特點(diǎn)，為有效調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，使學(xué)生掌握《土壤肥料學(xué)》課程的基本知識(shí)和基本技能，達(dá)到理論與實(shí)踐相結(jié)合，在教學(xué)方法上積極進(jìn)行探索，采用多種教學(xué)方法和教學(xué)手段，融知識(shí)傳授與能力培養(yǎng)為一體，以期獲得良好的教學(xué)效果。比如發(fā)現(xiàn)法，授課教師在課堂上隨時(shí)提出問(wèn)題，并引導(dǎo)學(xué)生去思考并尋找問(wèn)題答案，其目的是鍛煉學(xué)生發(fā)現(xiàn)、分析和解決問(wèn)題的綜合能力。再比如討論法，可以圍繞土壤固碳的某一中心問(wèn)題，收集相關(guān)資料，各抒己見(jiàn)，通過(guò)討論或辯論活動(dòng)，獲得相關(guān)知識(shí)，同時(shí)還可以培養(yǎng)合作精神。

3.4注重實(shí)踐能力培養(yǎng)

根據(jù)人才培養(yǎng)目標(biāo)的要求，在制訂教學(xué)計(jì)劃時(shí)加大實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)所占的比例，結(jié)合《土壤肥料學(xué)》實(shí)驗(yàn)、實(shí)習(xí)內(nèi)容，充分利用校內(nèi)外教學(xué)實(shí)踐基地，授課教師要經(jīng)常帶領(lǐng)學(xué)生深入田間地頭，去解決生產(chǎn)中遇到的實(shí)際問(wèn)題，真正實(shí)現(xiàn)理論與實(shí)踐的結(jié)合[10]。比如為實(shí)現(xiàn)土壤固碳而開(kāi)展作物秸稈還田技術(shù)的試驗(yàn)、少免耕技術(shù)的試驗(yàn)、肥料配比試驗(yàn)、生物黑炭施用試驗(yàn)等。教師在科研活動(dòng)中也可以直接吸收一部分感興趣的高年級(jí)學(xué)生參加，或是組建相關(guān)研究小組、協(xié)會(huì)等，這樣不但提高他們的科研素質(zhì)和創(chuàng)新能力，而且也提高了他們解決生產(chǎn)實(shí)際的能力。

總之，土壤固碳研究已經(jīng)趨向于形成一個(gè)以固碳與溫室氣體減排潛力為目標(biāo)，以農(nóng)田和團(tuán)聚體為主要研究尺度，過(guò)程和機(jī)理研究為主要內(nèi)容的新興土壤學(xué)分支學(xué)科。在高等農(nóng)林院校植物生產(chǎn)類(lèi)各相關(guān)專(zhuān)業(yè)《土壤肥料學(xué)》課程教學(xué)過(guò)程中融入和加強(qiáng)固碳思想的教育，利于提升農(nóng)科大學(xué)生的理論認(rèn)識(shí)，利于實(shí)現(xiàn)農(nóng)田土壤固碳潛力，從而達(dá)到農(nóng)田固碳減排和保障國(guó)家糧食安全雙贏的目的。

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