① 什麼是土壤地理學,土壤地理學發展的國際和現狀
土壤地理學是研究土壤與地理環境相互關系的學科。是土壤學和自然地理學之間的邊緣學科。它研究土壤的形成、演變、分類和分布,為評價、改良、利用和保護土壤資源,發展農、林、牧業生產,提供科學依據。 土壤是覆蓋在地球陸地表面上能夠生長植物的疏鬆層。土壤不僅具有自己發生發展的歷史,而且是一個從形態、物質組成、結構和功能上可以剖析的物質實體,它被看作是一個獨立的歷史自然體。
土壤地理學今後的發展,將注重以下幾個方面:
①在方法論方面,將更加重視宏觀研究與微觀研究的結合,注意用生態學觀點研究土壤地理學;
②在研究內容方面,重視土壤學與地理學及其他有關學科的聯系和滲透;
③在具體方法方面,將向指標化、數值化發展;
④土壤制圖和土壤理化分析方面,將向簡便、快速、准確的方向發展。
土壤地理學作為一門獨立的學科時間還不長,但它在國民經濟和科學發展中,已顯示出重要的作用。隨著社會和生產的發展,必將對土壤地理學提出更高的要求。今後,要很好掌握研究方向,推動土壤地理學的發展。
(一)圍繞國民經濟建設的需要發展
土壤是可以再利用的自然資源,在合理開發利用下,保持其良性的生態平衡,是人類世代生存的依託。因此,土壤地理學應該把本身的理論和技術,運用在保護和合理利用土壤資源這一關繫到國計民生的主題上,以滿足國民經濟建設的需要。這里很重要的就是人與土壤資源的關系問題。據測算,到2000年世界人口達61億時,糧食應凈增6億噸,即需在現有耕地15億公頃基礎上擴墾耕地2億公頃。對此,聯合國糧農組織及教科文組織通過對世界陸地生態圖、世界土壤資源圖及世界土壤憲章等項研究,規定了土地資源開墾和保持與改善環境等國際政策;國際地圈計劃(IGBP)也提出影響生態環境的土壤資源在自然條件及人為條件下的變化。這些情況說明,當前國際上對土壤資源及生態環境的研究給予了充分重視。中國人口增長與糧食生產的矛盾也很突出。到2000年,人口若增至12億,在耕地總面積不太可能擴大的情況下,人均糧食按500公斤計,則糧食總產要比1984年增加80%。因此,圍繞滿足21世紀中國人口增長對糧食需求,今後要開展人類活動對中國生態環境影響及其對策的研究。其內容涉及土壤地理學方面的有:在人類活動影響下,中國環境生態良性循環規律與經驗總結,包括高低產土壤肥力的培育與提高、熱帶亞熱帶地區農業的綜合配置、長江流域的多熟制與集約耕作、沙漠的固沙造林、黃淮海平原旱澇鹽鹼綜合治理等;人類活動引起環境生態的惡化趨向,包括土壤退化與不同土壤肥力減退規律、水土流失規律與預測、土壤沼澤化、鹽漬化與沙漠化的演替與發展、森林及草原更替與退化趨勢等;建立高效能、高生產的環境生態良性循環示範模式。包括的地區有熱帶亞熱帶、長江中下游、華北平原、東北平原、東北森林和沼澤及山地丘陵等。通過研究,提出一批中國不同地帶與地區的經濟效益、生態效益及社會效益的環境生態示範模式,為21世紀提高中國土壤資源生產承載能力,滿足人類對生物產品的需求提供科學依據。土壤地理學在解決這些國民經濟建設重大問題的過程中,將充分發揮作用,同時自身也必定得到發展。
(二)搞好本學科的基礎研究
在土壤地理學的今後研究方向上,應當把土壤提到「土壤圈」的認識高度,著重圍繞土壤圈的結構演化和功能開展深入研究。其中研究內容如土壤結構模式,復合農業生態系統和營養元素循環,能量轉換規律,土壤圈與大氣圈、生物圈、水圈的相互關系,在自然與人為條件下,土壤演化模式與演變規律,土壤水分循環等都與土壤地理學有關。國際土壤學研究現在從靜態成土因子的描述,向按熱力學研究土壤中物質運動的方向發展。同時通過長期動態觀察,研究水能和熱能運輸與土壤發生的關系,得出各種典型的土壤發生模式,運用數學及「診斷土層和診斷特性」鑒定法,將土壤分類由定性引向定量與指標化的方向,同時不斷注意將土壤發生分類研究與實際應用緊密結合。為此,今後中國土壤發生分類的研究,應在不同地區(如西北、華北、華南等)長期定位觀測、深入研究土壤動態發生特性和過程的基礎上(重點是不同土壤的元素空間分異、遷移特徵及土壤-植物間元素交換規律),全面建立以診斷層、診斷特性為依據的土壤分類數量指標,逐步完善中國自己的土壤系統分類制。還要建立完整的土壤制圖及土壤資源評價原則和方法。此外,中國土壤侵蝕規律及其防治;土壤鹽漬化的發生與防止;土壤水鹽運動規律及土壤鹽漬化預測預報;土壤生態及環境保護(包括農田、草原、森林生態系統的物質循環及能量傳遞);城鄉經濟發展的復合生態系統結構、功能及演變,都與土壤發生分類研究有緊密聯系,也是當今國際上共同關注的研究課題。
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(三)加強綜合研究
土壤地理學是一門綜合性很強的科學,其應用范圍也很廣泛。要使土壤地理學發揮更大的作用,必須加強學科的交叉與滲透,運用生態科學和系統科學的方法加強綜合研究。如數學向土壤地理學的滲透,使土壤地理學由定性進入定量階段,並用數理統計方法對土壤進行分類,研究土壤形成過程,建立數學模型,進行系統模擬,進而為人工調控土壤提供最佳方案。土壤信息系統是對土壤及其環境進行綜合分析和應用的系統,目的在於實現土壤及其有關信息的輸入、存儲、檢索、分析、加工及圖像、報告等輸出功能,為加速土壤學研究向數字、定量及模式化方向發展提供新的途徑。當前國際土壤信息系統大都以農業生態環境系統研究為主,著重收集包括土壤、土壤肥力、氣候等環境因子在內的農業與土壤資源信息,以便對施肥、灌溉等各種農業技術進行監控、建模,進而向具有系統分析和人工智慧特色的信息系統方向發展。針對上述情況,中國首先應從農業生態環境信息系統入手,通過對土壤、土壤肥力、氣象、作物品種及農業經濟等數值信息的採集、輸入和加工,從而加速農業生態研究,達到數量化、模式化,為實現農業生產的預報預控創造條件;其次再發展中國的土壤資源信息系統,研究內容包括土壤信息的處理與應用、土壤信息處理中的模式識別和判斷、土壤信息的計算機模擬、土壤資料庫的管理、土壤信息採集和信息本身的標准化、規范化問題等。
(四)積極應用新技術和新方法
土壤地理學的發展,在很大程度上取決於研究方法的完善和技術、設備的改進。現代技術科學的進步,促進了土壤調查和測試技術的發展。如遙感技術,可以改變我們調查研究的程序,即由局部到整體而變成由整體到局部,從而爭取了時間和提高了質量,並能夠研究過去無法探索的領域和問題。儀器分析代替了冗長的化學分析,並提高了分析精度。隨著光譜、質譜、色譜及電化學分析技術向土壤科學的滲透,使得土壤測試新技術有很大推進,並使土壤基本性質的研究愈加深入。隨著偏光顯微鏡、電子計算機、電子顯微鏡等分析儀器技術的不斷進步,土壤微形態學,土壤生態系統的研究,土壤分類的定量化也隨之發展。可以預料,新興技術將促進土壤地理學取得新的突破。
國內外對比
編輯
(一)國外土壤地理學的發展概況
俄羅斯學者B.B.道庫恰耶夫(Докучаев)的是土壤地理學的奠基者,又是地理景觀學說的創始人和現代科學的地理學的奠基者。他的土壤地理學的理論長期指導著世界土壤地理學的發展。1883年他發表了著名的《俄國黑鈣土》一書,在書中他首先提出土壤是獨立的歷史自然體,認為土壤有它自己發生和發育的歷史。於是,土壤研究不再是農業化學和地質學的分支,而成為一門獨立的學科。同時他把土壤形成與環境條件聯系起來,提出有名的成土因素學說。他認為,土壤是五大成土因素(母岩、氣候、生物、地形和時間)綜合作用下的產物,並創立了土壤生成因子公式。這樣就把土壤的發生與地理環境聯系起來。在這個思想指導下,他進一步發現,土壤與地理環境之間辯證的復雜關系,並從歷史發生的觀點發現,地球上的土壤有規律的與緯線平行呈帶狀分布的特點,從而提出土壤地帶性學說。同時他又擬定了土壤地理調查和編制土壤圖的方法。於是,他創立了以發生學觀點來研究和認識土壤的發生學派,為近代土壤地理學的發展奠定了基礎。道庫恰耶夫的土壤發生學理論不僅成為前蘇聯土壤學發展的指導思想,而且對國際的土壤學和自然地理學的深刻影響一直延續至今。他的繼承者B.P.威廉斯(Вильямс)在他的學說基礎上,提出統一的土壤形成過程是生物小循環和地質大循環的對立統一過程,而生物因素和生物小循環起主導作用,同時指出土壤的本質特性是土壤肥力。這種觀點被稱為土壤生物發生學派。
實際上,在土壤發生學建立之前,在西歐已經出現了以J.F.李比希(Liebig)為代表的農業化學土壤學派和以F.A.法魯(Fellow)為代表的農業地質土壤學派。前者是把土壤單純看做一種養料貯存庫,認為土壤生產力決定於所貯存養料的多寡,而植物只是從土壤中吸收養分、消耗土壤肥力的有機體。後者認為,土壤是岩石經風化作用而形成的地表疏鬆層,由此導出隨著土壤的發育,風化和淋溶作用趨於增強,必引起土壤養料越來越少,肥力下降的結論。這兩個學派的基本觀點在土壤發生學派出現以後都被否定。但西歐土壤學者所建立的土壤研究方法如土壤分類體系,微形態學研究等,在西歐和其他一些地區還有一定影響。
美國土壤學發展史上在相當長的時間內是接受土壤發生學派的觀點,美國土壤學者C.F.馬伯特(Marbut)是美國土壤科學的奠基者,他提出的美國第一個土壤分類系統仍然體現了土壤發生學的基本觀點。但他確定的基層分類單元土系是以土壤本身的性態為研究核心。40年代美國學者H.詹尼(Jenny)用函數式定量對土壤和環境因素之間的聯系進行了多相相關分析,隨後將土壤生成因子公式擴大應用到生態系統上,成為狀態因子公式。60年代斯密斯(Smith)等人對土壤形態、屬性和分類進行定量研究,1975年出版了《土壤系統分類學》(SoilTaxonomy),提出按土壤診斷層和診斷特性對土壤進行分類。這一分類制在世界上迅速推廣,與土壤發生學分類制對峙出現在土壤地理學領域中。
(二)中國土壤地理學的發展概況
中國農業有著悠久的歷史,勞動人民在長期的農業生產活動中,隨著生產實踐經驗的積累,對土壤的認識愈來愈深刻。古代有關土壤知識的記載非常豐富。大約在兩千多年前的《尚書·禹貢篇》一書中記載了當時有關土壤的生產性質、地理分布和土壤等級的知識,可以說是世界上有關土壤地理的最早文獻。稍後的《管子·地員篇》對於土壤種類描寫得很詳細,該篇中把九州土壤劃為上、中、下3等,18個類型,每類又分5種,即所謂「九州之土凡九十物」,並敘述了它們的性狀、生產情況等。《管子·地員篇》可說是中國最早的土壤分類文獻。中國其他古書如《周禮》、《汜勝之書》、《齊民要術》等,也都有關於土壤地理知識的記載和總結,中國勞動人民在長期的生產活動中積累的這些寶貴經驗,為中國和世界的農業科學、土壤科學和地理科學的發展提供了寶貴的資料。但是由於長期封建統治的桎梏,中國古代開創的土壤地理研究未能得到很好的發展。
中國近代土壤地理學的發展約有60餘年歷史。1930年前後開展了較大規模的有計劃的土壤調查研究工作,曾調查中國中、東部的土壤,並純粹用地質學方法進行命名。1930—1949年期間,中國土壤科學的發展受歐美土壤學派的影響較大,在這段時間里,先後對中國的主要土壤開展了調查研究,編繪了全國性和地方性的土壤圖,出版了土壤專報、土壤季刊,編譯了《中國之土壤概要》等專著,擬定了中國最早的土壤分類系統(1941),當時受美國土壤分類的影響,建立了2000多個土系。值得指出的是,中國土壤工作者在30年代就把水稻土作為獨立的土類劃分出來,而且明確地指出了水稻土的形成與灰化過程的本質區別,這在當時來說是一個相當重要的成就。
中華人民共和國成立以後,中國土壤地理學有了長足的進步,土壤地理學的研究一直是圍繞國民經濟建設和土壤地理學發展的需要開展的。在土壤資源調查和開發利用方面,先後開展了全國性的土壤普查、黃淮海平原鹽鹼土治理和南方丘陵紅壤綜合利用等,在工作中廣泛採用了遙感航空制圖技術。在土壤發生與環境生態方面,重點開展了中國紅壤、黑土、鹽漬土、水稻土、山地土壤的發生分類研究。近年來還開展定量土壤分類研究。與此同時,不僅開展了生態系統研究,而且還在土壤本底、容量等研究方面,取得明顯的進展。隨著近代物理學等新興科學的發展,土壤測試手段和土壤信息系統研究也有了可喜的進展。