一種土壤整段標本采集制作新方法及陜西土壤實物標本數字共享平臺建設的探討

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

關鍵詞：有機玻璃柱；土壤標本；制作方法

中圖分類號：S151.9 文獻標識碼：A DOI：10.11974/nyyjs.20170833216

土壤實物標本一般包括土壤分析標本、土壤比樣標本、土壤整段標本、土壤剖面攝影等。土壤整段標本是指將不同類型土壤地區中具有代表性的部分或整段土壤剖面取出，物理風干、化學處理等，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。根據中國土壤分類系統分為14個大類。中國主要土壤發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，要求各省應按土屬健全土壤實物標本的采集、制作、保存管理等。因此，土壤實物標本數字化共享平臺的建設就顯得尤為重要。

土壤實物標本制作中以整段標本的制作最為復雜，常見的采集制作方法有以下4種[4-5]：20世紀50年代采用的常規方法，將土壤分層采集，裝到土壤標本盒中，不作任何處理。目前存放于土壤標本館中的土壤整段標本多數是全國第2次土壤普查中采集制作的；使用粘結劑將分層采集的土壤標本進行粘貼，制成的整段標本大小不一，厚度不均，層次不明顯。現已不采用；在挖好的土壤剖面上直接用澆注一層粘結劑，待粘結劑接近干燥時，粘上一層麻袋布，取下做成很薄的整段標本。這種方法操作簡單，標本質量輕，但不適用于教學展覽、示范；由華南師范大學陳家璉、戴文蘭發明的“板底粘結薄層土壤整段標本”法，優點是重量輕、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、結構，且不易脫落，適用于教學展覽、示范。

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

1 土壤整段標本采集制作

1.1 土壤整段標本采集器的制作

土壤整段標本采集器同樣用于展示。土壤標本采集器為有機玻璃制作，長度1500mm，內徑為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本，配有底座，為厚度25mm，外徑300mm內有不透底直徑200mm圓形凹槽。

圖1 土壤標本采集器及底座（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，比土壤標本采集器內徑小5mm，將土壤標本采集器套進修好的土柱，注意邊修整土柱邊套標本采集器，每修好5cm土柱應及時套進標本采集器，切不可修整完之后再套標本采集器，防止土柱斷裂。當土柱到達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入標本采集器。

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，底部修整至與標本采集器平齊，密封板密封固定好。抬出土坑。

1.5 土壤標本的后期處理

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

2 土壤標本制作的優缺點

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

3 陜西土壤實物標本數字共享平臺建設的探討

3.1 土壤標本的數字化共享平臺發展現狀

隨著土壤調查數據的累積以及計算機技術的發展，用戶可通過先進的共享平臺，來全面和及時地提取信息，以服務于土壤現狀和變化過程的檢測、評價。近年來，發達國家對土壤信息系統的研究已經進入高級發展階段，土壤數據的共享化、商業化程度也達到了較高水平，已經應用到農業、環保、土地、生態等很多方面[6-7]。

我國對土壤信息系統的研究始于20世紀80年代中期，起步較晚，但進步很快，也取得了一定成就，并且投入運用的一些系統取得了一定的社會、經濟和生態效益[8-10]。信息系統中的土壤屬性信息不僅是解決現代農業、生態環境以及后備耕地資源嚴重不足的基礎，還是土壤調查制圖、土壤資源評價[11]和土壤質量監測的重要工具。

在“十五”—“十二五”期間中國科學院數據庫及應用系統建立和數據庫整合中，涉及土壤標本數據庫和土壤標本管理系統，這是建立土壤標本實物共享平臺的基礎。土壤標本數據庫包括土壤樣品數據和標本數據，其中標本數據庫收集了南京土壤所和CERN若干野外臺站的整段標本、生境信息和理化分析數據，樣品數據庫提供了中國生態系統研究網絡相關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 建設土壤標本的數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，按地貌可分為風沙灘地區、陜北黃土高原丘陵溝壑區、關中盆地。由于水平地帶性的差異以及復雜的地貌條件，在成土母質、氣候、植被條件等成土條件上表現了巨大的差異性，這就造成了本地區內土壤的理化性質存在巨大的地區性分異[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%。

在中國土壤數據庫中，陜西省土壤標本數據庫僅有中國科學院水土保持研究所的長武和安塞有連續性的土壤剖面標本實物，存放于南京土壤研究所，其余地方均無近幾年連續性的土壤標本實物。標本實物數據集中實物標本多數是1960年之前采集存檔的，之后的土壤實物標本未更新，其連續性不足，每20a重復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，為國土資源的保護利用提出具有科學依據的建議[12]。而代表性土壤剖面實物標本，是將來考證土壤變化最原始的證據，所以建設陜西省土壤實物標本信息化共享平臺具有很大的必要性。

4 結論和建議

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

土壤實物標本數字共享平臺使具有代表性的土壤類型都有完整的實物標本記錄并有實物展出，做到既能展示當下及以往的土壤基礎信息，又服務于未來的科學研究。土壤實物標本數字共享平臺力求實現數據上網，擴大服務面和受眾。其以客觀的土壤實體為依據，進行不同土壤分類體系之間的參比研究，為建立中國土壤學研究的一系列國家標準提供參考；還能與各大高校進行學術交流，為學術交流提供平臺；也作為科普載體，為了解和識別土壤資源等提供服務[13-14]。

參考文獻

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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