一種土壤整段標(biāo)本采集制作新方法及陜西土壤實物標(biāo)本數(shù)字共享平臺建設(shè)的探討

摘 要：本文綜述了幾種土壤標(biāo)本制作的方法，對比分析了各種方法的優(yōu)缺點，提出了基于有機(jī)玻璃模型制作整段土壤標(biāo)本的新方法；針對土壤實物標(biāo)本數(shù)字共享平臺的設(shè)計與建設(shè)的現(xiàn)狀和必要性等方面進(jìn)行了探討。

關(guān)鍵詞：有機(jī)玻璃柱；土壤標(biāo)本；制作方法

中圖分類號：S151.9 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A DOI：10.11974/nyyjs.20170833216

土壤實物標(biāo)本一般包括土壤分析標(biāo)本、土壤比樣標(biāo)本、土壤整段標(biāo)本、土壤剖面攝影等。土壤整段標(biāo)本是指將不同類型土壤地區(qū)中具有代表性的部分或整段土壤剖面取出，物理風(fēng)干、化學(xué)處理等，固定后長久保存，并盡量維持其原貌，提供作為展覽、示范、考證及其他各種研究之用。中國土壤資源豐富、類型繁多，世界罕見。根據(jù)中國土壤分類系統(tǒng)分為14個大類。中國主要土壤發(fā)生類型可概括為紅壤、棕壤、褐土、黑土、栗鈣土、漠土、潮土（包括砂姜黑土）、灌淤土、水稻土、濕土（草甸、沼澤土）、鹽堿土、巖性土和高山土等12系列[1-3]。在1979—1990年的全國第二次土壤普查中，要求各省應(yīng)按土屬健全土壤實物標(biāo)本的采集、制作、保存管理等。因此，土壤實物標(biāo)本數(shù)字化共享平臺的建設(shè)就顯得尤為重要。

土壤實物標(biāo)本制作中以整段標(biāo)本的制作最為復(fù)雜，常見的采集制作方法有以下4種[4-5]：20世紀(jì)50年代采用的常規(guī)方法，將土壤分層采集，裝到土壤標(biāo)本盒中，不作任何處理。目前存放于土壤標(biāo)本館中的土壤整段標(biāo)本多數(shù)是全國第2次土壤普查中采集制作的；使用粘結(jié)劑將分層采集的土壤標(biāo)本進(jìn)行粘貼，制成的整段標(biāo)本大小不一，厚度不均，層次不明顯。現(xiàn)已不采用；在挖好的土壤剖面上直接用澆注一層粘結(jié)劑，待粘結(jié)劑接近干燥時，粘上一層麻袋布，取下做成很薄的整段標(biāo)本。這種方法操作簡單，標(biāo)本質(zhì)量輕，但不適用于教學(xué)展覽、示范；由華南師范大學(xué)陳家璉、戴文蘭發(fā)明的“板底粘結(jié)薄層土壤整段標(biāo)本”法，優(yōu)點是重量輕、操作簡單、成本低，對新疆壤砂土來說效果好，能較好保存土壤原狀的顏色、結(jié)構(gòu)，且不易脫落，適用于教學(xué)展覽、示范。

由于以上幾種土壤整段標(biāo)本的采集制作過程中，當(dāng)整段標(biāo)本高度大于1m時，標(biāo)本不易采集制作，下面介紹一種可以采集大于1m的土壤整段標(biāo)本方法。

1 土壤整段標(biāo)本采集制作

1.1 土壤整段標(biāo)本采集器的制作

土壤整段標(biāo)本采集器同樣用于展示。土壤標(biāo)本采集器為有機(jī)玻璃制作，長度1500mm，內(nèi)徑為200mm，壁厚5mm，并附有上下密封板，采集器壁上交錯均勻分布2mm透氣孔。為更好地展示土壤整段標(biāo)本，配有底座，為厚度25mm，外徑300mm內(nèi)有不透底直徑200mm圓形凹槽。

圖1 土壤標(biāo)本采集器及底座（單位：mm）

1.2 選擇采樣地點

選取典型有代表性的土種的土壤剖面，挖掘2m長，1m寬，1.5m深的土坑。土壤剖面盡量平直。

1.3 修整土壤剖面

將土壤剖面修整出圓柱狀，比土壤標(biāo)本采集器內(nèi)徑小5mm，將土壤標(biāo)本采集器套進(jìn)修好的土柱，注意邊修整土柱邊套標(biāo)本采集器，每修好5cm土柱應(yīng)及時套進(jìn)標(biāo)本采集器，切不可修整完之后再套標(biāo)本采集器，防止土柱斷裂。當(dāng)土柱到達(dá)1m左右時由于摩擦力變大，可用橡膠錘輕輕捶打直至土柱整體進(jìn)入標(biāo)本采集器。

1.4 取出土柱

土壤剖面修正完畢，將土柱底部斜削45°，慢慢將其放倒，底部修整至與標(biāo)本采集器平齊，密封板密封固定好。抬出土坑。

1.5 土壤標(biāo)本的后期處理

由于土壤標(biāo)本中含有水分，應(yīng)將采集器至于陰涼通風(fēng)處，直至標(biāo)本基本干燥。將整段標(biāo)本至于底座中，用玻璃膠固定，土壤標(biāo)本制作完成。

2 土壤標(biāo)本制作的優(yōu)缺點

土壤標(biāo)本采集器用材為有機(jī)玻璃，韌性好、機(jī)械強(qiáng)度大，不易破裂，標(biāo)本易于搬運，而且透光性強(qiáng)，制作成的標(biāo)本可以從任意方向進(jìn)行觀察，特別適用于教學(xué)展覽、示范。亦可以根據(jù)所需求的整段標(biāo)本的長度、半徑合理調(diào)整土壤標(biāo)本采樣器的尺寸，制作的標(biāo)本無須做過多的處理。但由于土壤整段標(biāo)本體積大，每個標(biāo)本的重量比較大。

3 陜西土壤實物標(biāo)本數(shù)字共享平臺建設(shè)的探討

3.1 土壤標(biāo)本的數(shù)字化共享平臺發(fā)展現(xiàn)狀

隨著土壤調(diào)查數(shù)據(jù)的累積以及計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，用戶可通過先進(jìn)的共享平臺，來全面和及時地提取信息，以服務(wù)于土壤現(xiàn)狀和變化過程的檢測、評價。近年來，發(fā)達(dá)國家對土壤信息系統(tǒng)的研究已經(jīng)進(jìn)入高級發(fā)展階段，土壤數(shù)據(jù)的共享化、商業(yè)化程度也達(dá)到了較高水平，已經(jīng)應(yīng)用到農(nóng)業(yè)、環(huán)保、土地、生態(tài)等很多方面[6-7]。

我國對土壤信息系統(tǒng)的研究始于20世紀(jì)80年代中期，起步較晚，但進(jìn)步很快，也取得了一定成就，并且投入運用的一些系統(tǒng)取得了一定的社會、經(jīng)濟(jì)和生態(tài)效益[8-10]。信息系統(tǒng)中的土壤屬性信息不僅是解決現(xiàn)代農(nóng)業(yè)、生態(tài)環(huán)境以及后備耕地資源嚴(yán)重不足的基礎(chǔ)，還是土壤調(diào)查制圖、土壤資源評價[11]和土壤質(zhì)量監(jiān)測的重要工具。

在“十五”—“十二五”期間中國科學(xué)院數(shù)據(jù)庫及應(yīng)用系統(tǒng)建立和數(shù)據(jù)庫整合中，涉及土壤標(biāo)本數(shù)據(jù)庫和土壤標(biāo)本管理系統(tǒng)，這是建立土壤標(biāo)本實物共享平臺的基礎(chǔ)。土壤標(biāo)本數(shù)據(jù)庫包括土壤樣品數(shù)據(jù)和標(biāo)本數(shù)據(jù)，其中標(biāo)本數(shù)據(jù)庫收集了南京土壤所和CERN若干野外臺站的整段標(biāo)本、生境信息和理化分析數(shù)據(jù)，樣品數(shù)據(jù)庫提供了中國生態(tài)系統(tǒng)研究網(wǎng)絡(luò)相關(guān)臺站長期采樣地和碳專項可提供共享的土壤樣品信息。

3.2 建設(shè)土壤標(biāo)本的數(shù)字化共享平臺的必要性

陜西橫跨北亞熱帶、暖溫帶、中溫帶3個氣候帶，南北氣候差異大，地域狹長，地勢南北高，中間低，同時地勢由西向東傾斜，按地貌可分為風(fēng)沙灘地區(qū)、陜北黃土高原丘陵溝壑區(qū)、關(guān)中盆地。由于水平地帶性的差異以及復(fù)雜的地貌條件，在成土母質(zhì)、氣候、植被條件等成土條件上表現(xiàn)了巨大的差異性，這就造成了本地區(qū)內(nèi)土壤的理化性質(zhì)存在巨大的地區(qū)性分異[12]。endprint

陜西省土壤類型多種多樣，全省共有21個土類，50個亞類，149個土屬，400多個土種。其中黃綿土占30.94%，黃棕壤占16.51%，褐土12.29%，棕壤12.07%，新積土5.94%，風(fēng)沙土5.71%，粗骨土4.62%，黃褐土1.95%，黑壚土1.83%，水稻土1.36%，其余占6.77%。

在中國土壤數(shù)據(jù)庫中，陜西省土壤標(biāo)本數(shù)據(jù)庫僅有中國科學(xué)院水土保持研究所的長武和安塞有連續(xù)性的土壤剖面標(biāo)本實物，存放于南京土壤研究所，其余地方均無近幾年連續(xù)性的土壤標(biāo)本實物。標(biāo)本實物數(shù)據(jù)集中實物標(biāo)本多數(shù)是1960年之前采集存檔的，之后的土壤實物標(biāo)本未更新，其連續(xù)性不足，每20a重復(fù)對原采樣點做對比分析，借此掌握全國土壤的長期變化情況，為國土資源的保護(hù)利用提出具有科學(xué)依據(jù)的建議[12]。而代表性土壤剖面實物標(biāo)本，是將來考證土壤變化最原始的證據(jù)，所以建設(shè)陜西省土壤實物標(biāo)本信息化共享平臺具有很大的必要性。

4 結(jié)論和建議

土壤實物標(biāo)本數(shù)字共享平臺為土壤標(biāo)本信息的合理有效管理提供了完善的基礎(chǔ)平臺；土壤實物標(biāo)本數(shù)字共享平臺使信息管理功能更加強(qiáng)大，信息共享更加方便，信息應(yīng)用也更加廣泛。本研究針對土壤實物標(biāo)本數(shù)字共享平臺的設(shè)計與建設(shè)的現(xiàn)狀和必要性等方面進(jìn)行了探討，大量的工作還有待開拓與深化。

土壤實物標(biāo)本數(shù)字共享平臺使具有代表性的土壤類型都有完整的實物標(biāo)本記錄并有實物展出，做到既能展示當(dāng)下及以往的土壤基礎(chǔ)信息，又服務(wù)于未來的科學(xué)研究。土壤實物標(biāo)本數(shù)字共享平臺力求實現(xiàn)數(shù)據(jù)上網(wǎng)，擴(kuò)大服務(wù)面和受眾。其以客觀的土壤實體為依據(jù)，進(jìn)行不同土壤分類體系之間的參比研究，為建立中國土壤學(xué)研究的一系列國家標(biāo)準(zhǔn)提供參考；還能與各大高校進(jìn)行學(xué)術(shù)交流，為學(xué)術(shù)交流提供平臺；也作為科普載體，為了解和識別土壤資源等提供服務(wù)[13-14]。

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作者簡介：孫緒博（1990-），男，山東聊城人，碩士，主要從事退化及未利用土地整治研究。endprint