| 词条 | 土壤地理学 |
| 释义 | § 简介 土壤地理学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。长期以来，中国使用的是以发生学分类为基础的土壤地理学教材体系。为了全面反映本学科新的研究成果，以适应土壤地理学的发展，我们编写了本教材。编写中注意掌握以下几点：一、全书贯穿土壤发生学分类和土壤诊断学分类的观点，以适应国际上现有两大土壤分类体系并存的学科特点，以便对两大土壤分类制的知识都能掌握和应用；二、面向全球，立足本国，以中国的土壤作为重点进行介绍，并兼顾其他国家的土壤；三、从土壤属性入手认识土壤，并以此为主线写出具有自己特色的教材体系；四、力求内容清晰文字简炼、充分发挥插图和表格的作用，如对各种土壤类型的介绍、土壤分布、剖面构型、土类间关系等尽可能用图示意，或列表比较，这样避免过多的文字叙述，使繁多的内容简化，便于学习掌握。 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。 § 发展简史 土壤地理学作为一门独立的学科约有百余年的历史。其发展可划分为萌芽期、创建期和发展期3个阶段： 萌芽期 19世纪中叶以前，为人类累积土壤地理知识的时期。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。 土壤地理学研究创建期 19世纪后期至20世纪初期，代表人物是俄国В.В.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性学说。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B.P.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C.F.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。H.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、红粘土和风沙土等的改良和利用等。 § 研究内容 主要包括以下几方面： 土壤发生和土壤演变 研究诸成土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 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 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。 土壤资源评价 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。 § 研究方法 这个土壤水分分布可概括为4个方面： 土壤调查和制图 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 相关书籍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世纪我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，提出一批我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世纪提高我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，今后我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，逐步完善我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，我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（三）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，我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；其次再发展我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。 （四）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，可以改变我们调查研究的程序，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 （一）国外土壤地理学的发展概况 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、地形和时间）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。相关书籍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。 （二）中国土壤地理学的发展概况 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。[1] |
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