土壤地理学

更新时间:2023-12-02 16:20

土壤地理学是研究土壤与地理环境相互关系的学科。是土壤学自然地理学之间的边缘学科。它研究土壤的形成、演变、分类和分布,为评价、改良、利用和保护土壤资源,发展农、林、牧业生产,提供科学依据。 土壤是覆盖在地球陆地表面上能够生长植物的疏松层。土壤不仅具有自己发生发展的历史,而且是一个从形态、物质组成、结构和功能上可以剖析的物质实体,它被看作是一个独立的历史自然体。

土壤的基本概念

土壤定义

中国是一个农业历史悠久的大国,其认土、用土和改土的历史早在战国时代《尚书·禹贡》就有记载,并概述九州土壤的某些特征、地理分布及肥力等级等,这是世界上有关土壤分类和肥力评价的最早记载。《周礼》阐述了“万物自生焉则曰土”。即分析了土壤与植物的关系,也说明了“”的本身意义。许慎《说文解字》指出:“土者,是地之吐生物者也”。“二”,像地之上,地之中,“ 丨”,物出形也”。具体说明了“土”字的形象、来源和意义。至于“壤”,《周礼》指出:“以人所耕而树艺焉则曰壤,”即土通过人们耕作、利用改良而成为“”。这种把“土”字和“壤”字联系起来的观点,是对土壤学概念最早的朴素的解释。随着自然科学的发展,近代土壤学概念开始孕育在西欧学 者有关土壤与植物关系的论述中。如认为土壤除供给植物水分之外,仅起着支撑物的作用;泰伊尔提出“植物腐殖质营养系 统”,认为除了水分以外,腐殖质是土壤中唯一能作为植物营养的物质。世纪以来,欧美的土壤科学技术有了较大的发展。 德国化学家李比希提出了有名的“矿质营养学说”,认为土壤的矿质养料是植物 吸收的主要营养物质,由于植物长期吸收的结果,致使土壤矿质养料储量减少,必须通过施用化学肥料如数归还土壤,以保持土壤肥力的永续不变。德国地质学家法鲁、李希霍芬拉曼等在78世纪下半叶用地质学观点来研究土壤和定义土壤,认为土壤是岩石风 化过程的产物。这些假说或学说,虽未能全面而正确地提出土壤的本质及其与 植物生长的关系,但对于启发他人从不同侧面去认识土壤仍有裨益。18世纪90年代,俄国学者、土壤发生学的创始人道库恰耶夫提出了土壤形成因素学说,认为土壤是一个独立的具有外部形态和内部特征的自然历史体,土壤形成过程是由岩石风化过程和成土过程所推动的,影响土壤形成发育的因素有母质、气候、生物、地形及时间,通称五大成土因素。并在土壤形成因素学说的基础上,建立有关土壤地理分布规律的地带性学说。由此,奠定了现代土壤科学的土壤发生学概念及其 主要理论基础。在此基础上,威廉斯提出了土壤统一形成学说,建立了土壤结构性和肥沃性概念。俄国和前苏联土壤学者都在土壤发生学思想和理论指导下开展有关土壤组成、特性、分类和土壤调查制图的研究,并使之不断深入与扩展。由上述可见,在土壤发生学发展的历史阶段,也是土壤的科学概念形成和发展的重要阶段。它的主要特点是强调定性的、区别于母质之土壤的发生学特性和本质属性———肥力。总结与概括其迄 今仍广泛应用的土壤经典发生学的定义,土壤是地球陆地表面具有肥力能够生长植物的疏松层(包括海、湖浅水区)。受到美国土壤科学发展道路的影响,土壤概念更加强调土壤的三维空间特性,除肥力之外的多功能特性及其定量描述。美国土壤学家马伯特接受了道库恰耶夫土壤形成因素学说的影响,综合阐述了土壤特性及其分异,提出了土壤分类的概略模式,特别对土系进行了划分,这在世界范围内产生了较大的影响。 詹尼用函数式定量地描述了土壤与成土因素之间的关系。随着美国土壤科学研究的深入,以史密斯为首的土壤学家建立了土壤系统分类,提出以三维单个土体、诊断层和诊断特性作为土壤分类的主要依据,这为土壤概念的更新带来新的契机和活力。 自世纪下半叶开始,随着社会经济的快速发展和全球一体化,伴随而来的环境污染以及全球变化问题的日益突出,并引起的社会公众关注,由此也对土壤科学发展产生了一定的影响。首先体现在土壤质量概念的提出,即土壤质量是土壤生态界面内维持植物生产力、保障环境质量、促进动物与人类健康行为的能力,或在自然或人工生态系统中,土壤具有动植物生产持续性、保持和提高水质、空气质量以及支撑人类健康生活的能力。这表明人们对土壤概念的内涵、重要特性和功能的认识,已从土壤肥力扩展至土壤环境功能;其次,随着全球变化研究深化和地球系统科学概念的引入,土壤科学研究内容已经从着重于土壤类型、特性及其空间分布研究,扩展至从全球圈层系统的宏观角度,探索地球表层系统中大气圈、水圈、生物圈、岩石圈,以及人类智慧圈与土壤圈之间的相互作用,物质与能量迁移转化与交换过程对全球变化的影响。从上述观点给予土壤的定义,不再着重土壤肥力是土壤的唯一特性,而令其具有更为广泛的含义:土壤是发育于地球陆地表面具有生物活性孔隙结构的介质,是地球陆地表面的脆弱薄层。或土壤是固态地球表面具有生命活动,处于生物与环境间进行物质循环和能量交换的疏松表层(赵其国)。由上可见,对土壤概念或定义的认识是一个不断从定性量化、由不全面到较为全面的发展和提高的过程。

形成与演化

土壤作为独立的自然历史体,是成土母质气候生物地形时间综合作用的产物,是经由岩石风化过程和生物因素主导作用下的成土过程所形成。 也就是说,土壤的发生和发展受控于成土环境及其发展变化。因而,地球陆地表面土壤的起源、形成和演变与地球表层系统的发展和演化紧密相关,并经历了漫长而复杂的地质历史过程。地球陆地表面岩石风化过程可追溯到10亿年前固体地球表面原始岩石圈、大气圈和水圈的形成之初。地球上有机物质的最早产生,至少可上溯到距今12-14亿年前生命原始细菌的出现。岩石圈中有机质较大规模地形成与积累约发生于距今2亿年前的寒武纪。但地球陆地表面 最原始的土壤可能形成于距今约15亿年前的泥盆纪初期,即陆地开始有低等绿色植物如藻类地衣苔藓时,土壤形成便随着生物圈植物种类的不断进化、演迭与扩展而发展变化。土壤和土壤圈的形成演变和分布除受生物圈的进化和演变的制约外,同时还受到大气圈特别是气候变化、岩石圈剧烈的构造运动、海陆变化以及人类活动的影响。总之,地球陆地表面的土壤历经了从无到有、由简单到复杂、由原始到高级的漫长历史过程。现今在地球陆地表面土壤圈中,某些古土壤的起源可上溯到距今几千万年的第三纪,某些现代土壤类型则起源于第四纪冰后期

研究范围

土壤地理学是自然地理学与土壤学之间的边缘科学,它是以土壤与地理环境之间的特殊矛盾为对象,研究土壤的发生、发育、分异和分布规律的科学。高等院校地理、土壤等专业都把它作为一门必修的课程。近期,这门学科有了较大进展,特别是土壤诊断学研究的崛起,与土壤发生学研究形成了并存的局面,对本学科产生了较大影响。

研究对象

土壤地理学是以土壤及其与地理环境系统的关系作为研究对象,它是研究土壤的发生发育、土壤分类及时空分异规律,进而为调控、改造和利用土壤资源提供科学依据的学科,是自然地理学与土壤科学之间的交叉学科,也是一门综合性和实践性很强的学科。土壤地理学主要是研究土壤各物质组成和各个土层之间的物质迁移与能量转换、各地理环境因素与土壤之间的物质能量交换, 以及物质能量从地理环境输入土壤,然后经土壤内部的迁移转化再向地理环境输出的过程。通过研究这些过程进一步了解土壤与地理环境之间的这种既相互对立,又相互依存、相互作用和相互转化的对立统一关系,及其决定着土壤发生发育的方向及其空间分异规律。从而为合理开发、持续利用土壤资源、保护土壤环境提供科学依据。

发展简史

土壤地理学作为一门独立的学科仅有约百余年的历史。19世纪中叶以前,为人类累积土壤地理知识的萌芽时期。公元前5~前3世纪,中国《尚书·禹贡》篇记述了九州土壤及其等级。《管子·地员》篇论述了土壤与地形、地下水、植物的关系。在古希腊亚里士多德等的著作中,也有类似的记述。19世纪中。随着地质学的兴起,一些地质学家根据岩石的风化和残积沉积物的移动和淀积划分土壤;有的按堆积物成因类型命名土壤,如冲积土风积土等。所有这些为土壤地理学的创立提供了条件。

创建期

19世纪后期至20世纪初期,是土壤地理学的创建时期,其代表人物是俄国的道库恰耶夫。他于1883年发表《俄国黑钙土》一书,首先提出了土壤形成因素学说和土壤地带学说。他认为土壤是在五大成土因素共同作用下形成的历史自然体;土壤的形成过程及其空间分布都具有明显的地带性;还提出土壤调查和制图及以土壤剖面性状作为土壤分类的依据等研究方法。从而创立了以发生学观点来研究土壤的发生学派,为土壤地理学奠定了理论基础,使之成为一门独立的学科。

发展期

20世纪20、30年代以来,苏联学者继承和发展了道库恰耶夫土壤发生学理论,对土壤与自然环境间的关系,特别是生物和气候对土壤形成的影响进行了深入研究,如威廉斯指出,物质生物循环在土壤形成过程中起着主导作用。

美国马伯特把道库恰耶夫学说引入美国,并以土壤剖面等土壤本身的性态为研究核心,制定出美国第一个土壤分类系统;詹尼以函数数学公式定量地描述土壤与环境因素之间的关系,发展了道库恰耶夫学说。

中国发展

中国近代土壤地理学发展起步较晚,但是从20世纪30年代之后,特别是50年代以来,土壤地理学的研究取得了不少成果。如中国全国土壤调查和制图、中国土壤地理分布规律、水稻土等土壤分类,以及对盐碱土红粘土风沙土等的改良和利用等。

基本内容

土壤地理学主要研究土壤的发生和演变、土壤分类土壤分布土壤区划土壤资源评价几个方面。

研究内容

关于土壤发生发育、诊断特性与系统分类的研究地理环境的复杂多变性就决定了土壤发生发育过程的复杂性、土壤诊断特性及土壤类型的复杂多样性。因此,开展土壤发生学、诊断特性及其土壤分类研究是土壤资源合理开发与持续利用、土壤环境保护以及全球土壤变化研究的基础,也是现代土壤地理学首要的基础理论性研究工作。开展不同景观尺度土壤发生过程建模,单个土体土层尺度内的物理化学过程定量研究,以及有关人为作用对土壤形成及性状变化的影响均成为现代土壤地理学研究的前缘领域。土壤学界还没有一个世界统一的土壤分类体系,国际土壤学大会倡议发展国际性土壤分类,并成立了国际土壤分类参比基础。之后,通过吸收各国土壤学研究成果并以 诊断层和诊断特性为基础,发展成为现在的世界土壤资源参比基础,从而形成了世界各国交流土壤资源信息与研究成果的中介。关于土被结构和土壤地形数字化数据库的研究土壤地理学在深入研究土壤聚合、土体物质组成、诊断特性及其演化的基础上,对于土被(土壤群体)的发生、演替、空间结构及其分类系统研究是土壤地理学研究的深化。土被与地理环境之间存在密切的发生联系,特别是结合土壤地理学的研究对象、内容及方法、植被演替和地貌发育来研究土被的发生与演替,对于合理开发和持续 利用土壤资源具有重要的意义。近些年来国际学术界十分重视世界土壤地形数字化数据库的研究,该数据库首先将土壤和土地分类系统及其研究成果资料标准化、定量化,创建土壤图斑单元界线(多边形属性)子库、土地组分属性子库和土壤层属性子库; 再系统地将这些数据子库存储在计算机中,可按照需要随时输出,并能够与其他资源数据库(如气候地貌植被土地利用土地覆盖类型等)结合在一 起进行综合分析研究,为不同空间尺度的土壤资源利用与管理提供科学依据。关于土壤调查、制图和土壤资源评价的研究:土壤调查主要是指通过对土壤形成和发育过程所产生的土壤特性的测定与鉴别,确定土壤类型的分布范围。土壤调查是认识土壤、掌握土壤地理发生学 理论、科学地描述土壤以及进行土壤系统分类研究的基础。土壤调查与制图是土壤地理学最基本的研究内容和方法之一,现代遥感技术地理信息系统全球定位系统已经成为现代土壤调查与制图的支柱,这些 新技术的应用加快了土壤调查、制图的速度和精度,为土壤资源合理利用、综合配置、全面规划、农林牧各业的协调发展提供可靠的依据和保证。以专家系 统支持下的土壤遥感影像自动识别、制图是联系土壤调查与土地评价的纽带。以土壤为核心的土地评价土地开发整理也已经成为现代土壤地理学应用基础研究工作之一。关于地理环境、人类活动与土壤圈相互作用的研究土壤圈内的各种土壤类型、诊断特性都是过去和现在大气圈、水圈、生物圈、岩石圈之间物质能量迁移转化的结果,也是人类智慧圈与地圈相互作用的记录。因此,土壤圈的内在结构、功能及其演化在地球系统中的地位,以及人类活动、地圈与土壤圈的相互作用已经成为现代土壤地理学的重要研究内容之一。其研究热点领域包括:土壤圈与生物圈、大气圈、水圈和岩石圈之间的碳、氮、硫、磷等养分元素的迁移转化过程及其环境效应的研究;土壤圈与水圈之间的水分循环物质迁移;土壤圈物质能量循环与地球生命、人类生存环境以及全球变化之关系研究。关于土壤资源保护及被污染土壤修复技术的研究从人类社会经济发展的角度来看,土壤是一种有限的难以再生的自然资源,如何合理开发利用和管理土壤,是土壤地理学研究的重要组成部分。土壤资源保护研究的内容主要包括土壤侵蚀(包括水土流失与面状污染源控制)、土壤沙化、土壤肥力退化、土壤盐碱化土壤酸化、土壤性状恶化等的防治。 其重点研究领域包括土壤退化机制及其时空分异规律,土壤退化评价指标体系 的建立,土壤退化治理的决策系统研究,土壤退化的治理模式研究等。随着社会经济的快速发展,大量工业废水废渣废气直接或间接通过大气、水体、生物向土壤环境输入,同时在农业生产过程中过多地施用化肥、农药及污水灌溉,使土壤不同程度地遭受污染。故用生物技术和方法来治理土壤污染,使土壤恢复其正常功能的途径即土壤生物修复技术已成为现代土壤科学研究的新内容。研究表明,一种耐寒、适应性强、速生的欧洲蕨,能够在短时间内将土壤中大量吸收并积累到其复叶之中,它不仅能祛除土壤中不同浓度的砷,还能祛除土壤中不同形态的砷,且欧洲蕨体内的砷被富集到复叶,从而使欧洲蕨成为修复土壤砷污染的救星。

土壤发生演变

土壤的发生和演变主要是研究成图因素在土壤形成中的作用,以及土壤随成土因素的变化和成土过程的发展,从一种类型演变为另一种类型的过程。其中土壤与地理环境间的物质和能量交换,土体中物质和能量的迁移与转化,是最重要的研究内容;对土壤性质、形态的定性和定量观测与分析,是研究的基本依据。

土壤分类

是根据土壤成土因素、成土过程及土壤自身的属性和肥力特征等方面的异同,按一定的原则和系统,对土壤进行划分归类。土壤分类的完善程度取决于土壤科学发展水平。

土壤分布

研究土壤及其组合在地球表面的空间序列、空间格局以及与自然环境的关系,探讨土壤分布的地带性规律。

土壤区划

是根据土壤群体在地球表面组合的特征,按其相似性或差异性以及在空间的构型进行地理区域的划分。它是自然区划和农业区划的基础资料和组成部分为土壤资源的开发、利用以及发展农、林、牧生产提供科学依据。

土地资源评价

是对具有农、林、牧业生产能力或者其他功能的各种土壤类型,进行数量和质量的评定。包括农业土壤资源评价、林业土壤资源评价、牧业土壤资源评价、工程土壤资源评价和环境土壤资源评价等。对野外土壤的成土因素、成土过程和土壤剖面形态进行观察、描述、比较分析和分类,绘制土壤图,编写调查报告,是土壤地理学传统的基本研究方法。随着科学技术的发展,土壤调查和制图的技术手段、方法和装备已有很大改进。如土壤的遥感遥测、电子计算机的应用、土壤制图的自动化等,为土壤地理研究的深化提供了现代化新技术。

其它在土壤地理学研究中常用的研究方法还有理化分析数理统计等。

土壤地理学今后的发展,将更加重视宏观研究与微观研究的结合,注意用生态学观点研究土壤地理学;重视土壤学与地理学及其他有关学科的联系和渗透;向指标化、数值化发展。土壤制图和土壤理化分析将向简便、快速、准确的方向发展。

土壤圈

土壤圈是地球表层系统的组成部分,它处于人类智慧圈、大气圈、水圈、 生物圈和岩石圈的界面与相互作用交叉带,是联系有机界与无机界的中心环 节,也是结合地理环境各组成要素的纽带。土壤是地理环境统一体中一个组成要素。土壤形成开始于有有机体生长的陆地表面岩石风化物上,这些有机体在生命活动中,进一步分解了岩石,并从中吸收和集中必需的矿质养料,同时使陆地表层富有植物营养元素和岩石所没有的含氮有机化合物,所以土壤与岩石有本质的区别。在土壤的形成过程中土壤还与水圈、大气圈不断进行物质、能量交换。土壤在地理环境中总是处于大气圈、水圈、岩石圈、生物圈之间的界面上,而且成为它们相互作用的产物。对此,S.Matson(1938)提出了土壤圈(pedosphere)的概念。土壤不仅受到岩石圈、水圈、生物圈的制约,而且它反过来又对这些圈层产生影响,于是土壤圈表现出以下几个方面的功能。

1.对生物圈的影响支持和调节生物过程;提供植物生长的养分、水分与适宜的理化条件;决定自然植被的分布;土壤圈中的各种限制因素对生物起不良的影响。

2.对大气圈的影响影响大气圈的化学组成、水分与热量平衡;吸收氧气,释放CO2、CH4、H2S、氮氧化物和氨气,这对全球大气变化有明显的影响。

3.对水圈的影响影响降水在陆地和水体的重新分配;影响元素的表生地球化学行为、水平分异及水圈的化学组成。

4.对岩石圈的影响作为地球的“保护层”,对岩石圈具有一定的保护作用,以减少其遭受各种外营力的破坏。

由于土壤圈所处的特殊地位,它成为地球上生物与非生物发生强烈交互作用的基地。土壤圈内的各种土壤类型、特征与性质,都是过去和现在大气、岩石、水和生物圈相互作用的记录与反映,它们对研究土壤圈在自然与人为作用影响下的变化与发展具有重要意义。

研究方法

可概括为4个方面:

土壤调查制图

对野外土壤的成土因素、成土过程和土壤剖面形态进行观察、描述、比较分析和分类,绘制土壤图,编写调查报告。这是土壤地理学传统的基本研究方法。随着科学技术的发展,土壤调查和制图的技术手段、方法和装备已有很大改进。如土壤的遥感遥测、电子计算机的应用、土壤制图的自动化等,为土壤地理研究的深化提供了现代化新技术。

理化分析

借助物理、化学和物理化学的方法对土壤各种属性(物理性质、化学性质和生物性质)、宏观和微形态进行定性和定量的测定。

动态研究

建立固定或半固定的研究站(场),对土壤的生态环境、形成过程、土壤性状以及元素的迁移、转化,进行长期或较长期定位观测,以定性定量地分析研究,掌握土壤现代形成过程的发展动向和各趋势。

数理统计

运用回归分析、判别分析、因子分析和聚类分析等数理统计方法,对土壤各种数据进行深入的分析,以研究土壤形成因素、成土过程、土壤性质与肥力之间的相互关系,以及土壤数值分类。它使土壤地理学从描述性和经验性、单指标和单变量的研究,向定量化、多指标和多变量的方向发展。

未来展望

土壤地理学今后的发展,将注重以下几个方面:

①在方法论方面,将更加重视宏观研究与微观研究的结合,注意用生态学观点研究土壤地理学;

②在研究内容方面,重视土壤学与地理学及其他有关学科的联系和渗透;

③在具体方法方面,将向指标化、数值化发展;

④土壤制图和土壤理化分析方面,将向简便、快速、准确的方向发展。

土壤地理学作为一门独立的学科时间还不长,但它在国民经济和科学发展中,已显示出重要的作用。随着社会和生产的发展,必将对土壤地理学提出更高的要求。今后,要很好掌握研究方向,推动土壤地理学的发展。

(一)围绕国民经济建设的需要发展

土壤是可以再利用的自然资源,在合理开发利用下,保持其良性的生态平衡,是人类世代生存的依托。因此,土壤地理学应该把本身的理论和技术,运用在保护和合理利用土壤资源这一关系到国计民生的主题上,以满足国民经济建设的需要。这里很重要的就是人与土壤资源的关系问题。据测算,到2000年世界人口达61亿时,粮食应净增6亿吨,即需在现有耕地15亿公顷基础上扩垦耕地2亿公顷。对此,联合国粮农组织及教科文组织通过对世界陆地生态图、世界土壤资源图及世界土壤宪章等项研究,规定了土地资源开垦和保持与改善环境等国际政策;国际地圈计划(IGBP)也提出影响生态环境的土壤资源在自然条件及人为条件下的变化。这些情况说明,当前国际上对土壤资源及生态环境的研究给予了充分重视。中国人口增长与粮食生产的矛盾也很突出。到2000年,人口若增至12亿,在耕地总面积不太可能扩大的情况下,人均粮食按500公斤计,则粮食总产要比1984年增加80%。因此,围绕满足21世纪中国人口增长对粮食需求,今后要开展人类活动对中国生态环境影响及其对策的研究。其内容涉及土壤地理学方面的有:在人类活动影响下,中国环境生态良性循环规律与经验总结,包括高低产土壤肥力的培育与提高、热带亚热带地区农业的综合配置、长江流域的多熟制与集约耕作、沙漠的固沙造林、黄淮海平原旱涝盐碱综合治理等;人类活动引起环境生态的恶化趋向,包括土壤退化与不同土壤肥力减退规律、水土流失规律与预测、土壤沼泽化、盐渍化与沙漠化的演替与发展、森林及草原更替与退化趋势等;建立高效能、高生产的环境生态良性循环示范模式。包括的地区有热带亚热带、长江中下游、华北平原东北平原、东北森林和沼泽及山地丘陵等。通过研究,提出一批中国不同地带与地区的经济效益、生态效益及社会效益的环境生态示范模式,为21世纪提高中国土壤资源生产承载能力,满足人类对生物产品的需求提供科学依据。土壤地理学在解决这些国民经济建设重大问题的过程中,将充分发挥作用,同时自身也必定得到发展。

(二)搞好本学科的基础研究

在土壤地理学的今后研究方向上,应当把土壤提到“土壤圈”的认识高度,着重围绕土壤圈的结构演化和功能开展深入研究。其中研究内容如土壤结构模式,复合农业生态系统和营养元素循环,能量转换规律,土壤圈与大气圈、生物圈、水圈的相互关系,在自然与人为条件下,土壤演化模式与演变规律,土壤水分循环等都与土壤地理学有关。国际土壤学研究现在从静态成土因子的描述,向按热力学研究土壤中物质运动的方向发展。同时通过长期动态观察,研究水能和热能运输与土壤发生的关系,得出各种典型的土壤发生模式,运用数学及“诊断土层和诊断特性”鉴定法,将土壤分类由定性引向定量与指标化的方向,同时不断注意将土壤发生分类研究与实际应用紧密结合。为此,今后中国土壤发生分类的研究,应在不同地区(如西北、华北、华南等)长期定位观测、深入研究土壤动态发生特性和过程的基础上(重点是不同土壤的元素空间分异、迁移特征及土壤-植物间元素交换规律),全面建立以诊断层、诊断特性为依据的土壤分类数量指标,逐步完善中国自己的土壤系统分类制。还要建立完整的土壤制图及土壤资源评价原则和方法。此外,中国土壤侵蚀规律及其防治;土壤盐渍化的发生与防止;土壤水盐运动规律及土壤盐渍化预测预报;土壤生态及环境保护(包括农田、草原、森林生态系统的物质循环及能量传递);城乡经济发展的复合生态系统结构、功能及演变,都与土壤发生分类研究有紧密联系,也是当今国际上共同关注的研究课题。

相关书籍

加强综合研究

土壤地理学是一门综合性很强的科学,其应用范围也很广泛。要使土壤地理学发挥更大的作用,必须加强学科的交叉与渗透,运用生态科学和系统科学的方法加强综合研究。如数学向土壤地理学的渗透,使土壤地理学由定性进入定量阶段,并用数理统计方法对土壤进行分类,研究土壤形成过程,建立数学模型,进行系统模拟,进而为人工调控土壤提供最佳方案。土壤信息系统是对土壤及其环境进行综合分析和应用的系统,目的在于实现土壤及其有关信息的输入存储检索、分析、加工及图像、报告等输出功能,为加速土壤学研究向数字、定量及模式化方向发展提供新的途径。当前国际土壤信息系统大都以农业生态环境系统研究为主,着重收集包括土壤、土壤肥力、气候等环境因子在内的农业与土壤资源信息,以便对施肥、灌溉等各种农业技术进行监控、建模,进而向具有系统分析和人工智能特色的信息系统方向发展。针对上述情况,中国首先应从农业生态环境信息系统入手,通过对土壤、土壤肥力气象、作物品种及农业经济等数值信息的采集、输入和加工,从而加速农业生态研究,达到数量化、模式化,为实现农业生产的预报预控创造条件;其次再发展中国的土壤资源信息系统,研究内容包括土壤信息的处理与应用、土壤信息处理中的模式识别和判断、土壤信息的计算机模拟、土壤数据库的管理、土壤信息采集和信息本身的标准化、规范化问题等。

积极应用新技术和新方法

土壤地理学的发展,在很大程度上取决于研究方法的完善和技术、设备的改进。现代技术科学的进步,促进了土壤调查和测试技术的发展。如遥感技术,可以改变调查研究的程序,即由局部到整体而变成由整体到局部,从而争取了时间和提高了质量,并能够研究过去无法探索的领域和问题。仪器分析代替了冗长的化学分析,并提高了分析精度。随着光谱质谱色谱及电化学分析技术向土壤科学的渗透,使得土壤测试新技术有很大推进,并使土壤基本性质的研究愈加深入。随着偏光显微镜、电子计算机、电子显微镜等分析仪器技术的不断进步,土壤微形态学土壤生态系统的研究,土壤分类的定量化也随之发展。可以预料,新兴技术将促进土壤地理学取得新的突破。

国内外对比

国外发展概况

俄罗斯学者B.B.道库恰耶夫(Докучаев)的是土壤地理学的奠基者,又是地理景观学说的创始人和现代科学的地理学的奠基者。他的土壤地理学的理论长期指导着世界土壤地理学的发展。1883年他发表了著名的《俄国黑钙土》一书,在书中他首先提出土壤是独立的历史自然体,认为土壤有它自己发生和发育的历史。于是,土壤研究不再是农业化学和地质学的分支,而成为一门独立的学科。同时他把土壤形成与环境条件联系起来,提出有名的成土因素学说。他认为,土壤是五大成土因素(母岩气候生物地形时间)综合作用下的产物,并创立了土壤生成因子公式。这样就把土壤的发生与地理环境联系起来。在这个思想指导下,他进一步发现,土壤与地理环境之间辩证的复杂关系,并从历史发生的观点发现,地球上的土壤有规律的与纬线平行呈带状分布的特点,从而提出土壤地带性学说。同时他又拟定了土壤地理调查和编制土壤图的方法。于是,他创立了以发生学观点来研究和认识土壤的发生学派,为近代土壤地理学的发展奠定了基础。道库恰耶夫的土壤发生学理论不仅成为前苏联土壤学发展的指导思想,而且对国际的土壤学和自然地理学的深刻影响一直延续至今。他的继承者B.P.威廉斯(Вильямс)在他的学说基础上,提出统一的土壤形成过程是生物小循环和地质大循环的对立统一过程,而生物因素和生物小循环起主导作用,同时指出土壤的本质特性是土壤肥力。这种观点被称为土壤生物发生学派。

实际上,在土壤发生学建立之前,在西欧已经出现了以J.F.李比希(Liebig)为代表的农业化学土壤学派和以F.A.法鲁(Fellow)为代表的农业地质土壤学派。前者是把土壤单纯看做一种养料贮存库,认为土壤生产力决定于所贮存养料的多寡,而植物只是从土壤中吸收养分、消耗土壤肥力的有机体。后者认为,土壤是岩石经风化作用而形成的地表疏松层,由此导出随着土壤的发育,风化和淋溶作用趋于增强,必引起土壤养料越来越少,肥力下降的结论。这两个学派的基本观点在土壤发生学派出现以后都被否定。但西欧土壤学者所建立的土壤研究方法如土壤分类体系,微形态学研究等,在西欧和其他一些地区还有一定影响。

美国土壤学发展史上在相当长的时间内是接受土壤发生学派的观点,美国土壤学者C.F.马伯特(Marbut)是美国土壤科学的奠基者,他提出的美国第一个土壤分类系统仍然体现了土壤发生学的基本观点。但他确定的基层分类单元土系是以土壤本身的性态为研究核心。40年代美国学者H.詹尼(Jenny)用函数式定量对土壤和环境因素之间的联系进行了多相相关分析,随后将土壤生成因子公式扩大应用到生态系统上,成为状态因子公式。60年代斯密斯(Smith)等人对土壤形态、属性和分类进行定量研究,1975年出版了《土壤系统分类学》(SoilTaxonomy),提出按土壤诊断层和诊断特性对土壤进行分类。这一分类制在世界上迅速推广,与土壤发生学分类制对峙出现在土壤地理学领域中。

中国发展概况

中国农业有着悠久的历史,劳动人民在长期的农业生产活动中,随着生产实践经验的积累,对土壤的认识愈来愈深刻。古代有关土壤知识的记载非常丰富。大约在两千多年前的《尚书·禹贡篇》一书中记载了当时有关土壤的生产性质、地理分布和土壤等级的知识,可以说是世界上有关土壤地理的最早文献。稍后的《管子·地员篇》对于土壤种类描写得很详细,该篇中把九州土壤划为上、中、下3等,18个类型,每类又分5种,即所谓“九州之土凡九十物”,并叙述了它们的性状、生产情况等。《管子·地员篇》可说是中国最早的土壤分类文献。中国其他古书如《周礼》、《汜胜之书》《齐民要术》等,也都有关于土壤地理知识的记载和总结,中国劳动人民在长期的生产活动中积累的这些宝贵经验,为中国和世界的农业科学、土壤科学和地理科学的发展提供了宝贵的资料。但是由于长期封建统治的桎梏,中国古代开创的土壤地理研究未能得到很好的发展。

中国近代土壤地理学的发展约有60余年历史。1930年前后开展了较大规模的有计划的土壤调查研究工作,曾调查中国中、东部的土壤,并纯粹用地质学方法进行命名。1930—1949年期间,中国土壤科学的发展受欧美土壤学派的影响较大,在这段时间里,先后对中国的主要土壤开展了调查研究,编绘了全国性和地方性的土壤图,出版了土壤专报、土壤季刊,编译了《中国之土壤概要》等专著,拟定了中国最早的土壤分类系统(1941),当时受美国土壤分类的影响,建立了2000多个土系。值得指出的是,中国土壤工作者在30年代就把水稻土作为独立的土类划分出来,而且明确地指出了水稻土的形成与灰化过程的本质区别,这在当时来说是一个相当重要的成就。

中华人民共和国成立以后,中国土壤地理学有了长足的进步,土壤地理学的研究一直是围绕国民经济建设和土壤地理学发展的需要开展的。在土壤资源调查和开发利用方面,先后开展了全国性的土壤普查、黄淮海平原盐碱土治理和南方丘陵红壤综合利用等,在工作中广泛采用了遥感航空制图技术。在土壤发生与环境生态方面,重点开展了中国红壤、黑土、盐渍土水稻土、山地土壤的发生分类研究。近年来还开展定量土壤分类研究。与此同时,不仅开展了生态系统研究,而且还在土壤本底、容量等研究方面,取得明显的进展。随着近代物理学等新兴科学的发展,土壤测试手段和土壤信息系统研究也有了可喜的进展。

免责声明
隐私政策
用户协议
目录 22
0{{catalogNumber[index]}}. {{item.title}}
{{item.title}}