農業地質需要哪些資質
❶ 什麼是農業地質調查
採用地質學、第四紀地質學、地貌學、水文地質學、地球化學、土壤學、生態學回、環境學答及其他有關地球科學的方法和理論，調查區域農業的生態系統與地質體及地質作用這一整體系統及其內在依存關系。調查的主要對象是農業生物所必需的養分及其循環的控制性地質因素，包括岩石、土壤、水、地貌以及相關的現代地質作用等。以關鍵帶的地質環境演化和對農業的影響劃定調查的時段和重點，綜合性調查成果應反映調查區域的農業生態和地質條件。這是一項基礎性、公益性、戰略性和綜合性的地質調查。
❷ 農業地質研究進展
(一)國外農業地質研究進展
「農業地質」(agro-geology)一詞最早是由德國學者法魯(F.A.Fellow)和李希霍芬(F.V.Richthofen)於19世紀中葉提出的，沒有明確的定義，只是用於解釋岩石風化與土壤的形成關系。20世紀初國際地質學界廣泛注意了農業地質研究，曾在歐洲召開過多次國際性會議。1907年匈牙利皇家科學院地質研究所建立了世界上第一個從事農業地質研究的機構——農業地質部，該機構把土壤地質調查、填圖和土壤成因與分類作為主攻方向。
20世紀的前50年時間里，先後有英美的地質學家著書講授農業地質學，如1916年英國劍橋大學 R.H.Rastll 出版的《農業地質》、1946年美國路易斯安那州立大學F.V.Emeison出版的《農業地質學》。這兩本書的初衷都是給從事農業研究的人員介紹地質學的知識，如岩石、礦物、構造等。這些都說明當時的農業地質主要是地質學的知識和認識滲透於土壤研究或直接服務於農業。
20世紀30年代，K.Troll首次提出了「地質生態學」這一術語，現在一般把這一概念理解為研究作為環境系統構成部分和生物圈的物質基礎的地質圈及其內在自然和人類活動成因因素影響下所發生變化的科學。區域生態地質調查工作以俄羅斯(前蘇聯)做得比較系統，已經完成了俄羅斯全境內14張1：500萬生態地質圖。20世紀50年代後，隨著世界人口、資源、環境矛盾的日益突出，環境地質學(Betzf，1962)逐漸興起，相當多的農業地質問題被列入環境地質的范疇。
直到1972年，美國地質調查所為了統一學科概念，將農業地質解釋為應用於農業需要的地質學，勘查土壤的成因和成分、肥料礦產、地下水分布及特徵等，屬於應用地質學范疇。目前，在國外，農業地質通常被解釋為「服務於農業的地質學」，研究影響土壤形成與分布的地質過程，以及地質材料作為保持和提高土壤生產力的手段在農業和林業系統中的應用。主要工作涉及岩石和礦物的農用研究與開發、鹽鹼地土壤調查與改良、農作物和畜牧生產與地球化學元素關系的研究等，後者更是進一步推進了農業地質研究工作的深入。
1.農用礦物肥料的開發利用
岩石和礦物在農業上的應用至今已有幾個世紀了，但是 Missous(1853，1854)、Hensel(1890，1894)等開創了基於「麵包來源於岩石」這一思想的農業研究。Keller(1948)、Keller等(1963)則開創了岩石農用理論研究和實踐工作的新時期，隨後的研究者還有Fyfe及其同事(Fyfe，1981，1987，1989，2000；Chesworth等，1983，1985；Van Straaten和Chesworth，1985；Van Straaten和Pride，1993)。20世紀80年代早期，國際發展研究中心資助了第一個農業地質計劃——坦尚尼亞-加拿大農業地質計劃(Chesworth等，1985，1989)。
前蘇聯地質部門在解決礦物肥料方面開展了大量工作。比如為了在西西伯利亞建立起農業化學工業可靠的礦物原料基地，1983年2月在托木斯克召開了有俄羅斯聯邦地質部以及其他部門的代表參加的關於在托木斯克地區發展泥炭工業的會議，主要目的之一是研究泥炭作為農肥用於農業生產上的前景以及地質部門在本地區勘探這種資源的可能遠景。後來前蘇聯地質勘探工會新西伯利亞地區委員會等單位於1984年在新西伯利亞聯合召開了「西伯利亞農業化學原料的地質和地理以及第十一和十二個五年計劃期間其應用的可能途徑」的專題討論會，研究農業化學工業礦物原料基地的狀況，對最近幾年礦物原料基地的發展提出了具體建議。亞塞拜然一鋁廠利用明礬石年產氫氧化鋁16×104t、鉀肥17×104t、硫酸35×104t。
2.鹽鹼地土壤調查與改良
前蘇聯為解決全國糧食問題，開展了大量的鹽鹼地改良研究與試驗工作。1960年，前蘇聯學者B.A.柯夫達的著作《中國之土壤與自然條件概論》在中國問世，總論了中國的土壤形成條件及特徵，還對我國各地的主要土類、特別是鹽漬土作了較詳細的論述，並以主要的農場為例，提出了利用方面存在的問題和解決的辦法。20世紀60年代，前蘇聯羅傑(А.А.Pοде)和柯夫達(В.A.Ковда)等人的土壤鹽鹼地調查與改良研究認為：灌區和非灌區鹽漬土壤是在以經由植物或從地表蒸發的毛管上升液流為主的條件下形成的；草原和荒漠區的鹽漬土和鹼化土的形成，則是由於土壤地下水平衡過程中以蒸發為主的緣故；森林植被下沖洗型土壤水分狀況能使一些物質從土壤剖面中淋溶，從土層和風化殼深層完全淋失；在森林草原條件下，土壤水分狀況是一個過渡類型。B.A.柯夫達等出版的《鹽鹼土地普查與改良》，曾對我國的鹽鹼地改良工作產生過很大的影響。
3.農業地球化學研究
西歐、北美等國主要開展了農、林作物與地球化學元素關系的研究，編制了農業地球化學系列圖件。J.S.Webb最早將勘查地球化學方法應用於環境地球化學，研究化學元素分散、富集、遷移與分布在解決農業、畜牧業、地方病等方面的應用。J.S.Webb等對愛爾蘭共和國農業研究所報道的土壤和牧草中硒、鉬含量高達中毒水平的利默里克郡(Limerick)250km2范圍內進行每平方公里一個樣的水系沉積物取樣，發現水系沉積物中硒、鉬的高異常區與富含金屬元素的冰磧物和頁岩風化的殘積物有關，且與牧草中硒、鉬的高含量密切相關。餵食的干牧草中硒含量大於5mg/kg，牛、馬就會逐漸地患慢性硒中毒症。據此，Webb根據水系沉積物中硒、鉬的高異常，又指出了可能致使家畜發病的其他地區。
1980年，法國魏格納等人發表了《地質與酒類》的文章，闡述了波爾多、香檳和布爾貢三個葡萄酒產區的各種葡萄的品質與氣候、地質、土性及地貌的關系。他們認為波美羅爾葡萄園出產的紅葡萄酒具有一種淳厚的香味，是由於土地中含有富鐵氧化物的礫石；而有名的白葡萄酒則產出在上漸新統泥灰岩上的礫石層中。
蘇聯學者研究了微量元素在不同土壤中的分布型式和存在形式、微量元素在植物和農作物中的分布以及對植物和農作物的影響，提出了植物微量元素臨界濃度的概念，指出高於和低於這個臨界值就會破壞植物體內的新陳代謝，並在外觀上出現不同類型的改變。如谷類作物(小麥、黑麥、燕麥)對銅、鉬和錳的不足特別敏感。美國學者H.D.Chapman的研究認為，栽培植物在銅含量為1.1～41mg/kg、鋅含量3.9～229mg/kg(干物質)的情況下仍能正常生長；明顯不足的下限濃度為，銅0.7～10mg/kg，鋅0.4～96mg/kg；上限分別為1.4～336.3mg/kg和70.8～7500mg/kg。
美國科學家D.C.Adriano1986年出版了《Trace Elements in the Terrestrial Environment》一書，系統地介紹了陸地環境中與人類密切相關的22 種微量元素——砷、硼、鎘、鉻、銅、鉛、錳、汞、鉬、鎳、硒、鋅以及銻、鋇、鈹、鈷、氟、銀、鉈、錫、鈦、釩等。每章集中論述一種或幾種微量元素的經濟價值、天然賦存狀態、土壤-植物系統中元素的循環及其行為、植物需要量及耐毒性、飲用水和食物中元素的健康界限以及在環境中的來源等內容。近年來，來自土壤化學、環境化學等方面的學者，開展了大量有關營養元素有效性和生態效應方面的研究(詳見後文)。
(二)國內農業地質研究工作進展
我國古代勞動人民認識和利用自然環境種植農作物、果樹的歷史可以追溯到幾千年前。《周禮》(公元前5世紀至前3世紀)就記述了五地(五種地形)，即山林、川澤、丘陵、墳衍、原隰(低濕的地方)，各有其適宜栽培的果樹，如山林中宜「柞栗之屬」，丘陵上宜「李梅之屬」等。可見中國人民在2500年前，就認識到果樹與土壤的生態關系。王象晉的《群芳譜》(1621)也有「地不厭高，土肥為上，鋤不厭數，土松為良」的記載，說明作物生長與土壤的關系。但是，將作物與環境的關系作為一門學科來研究，歷史不過百年，這就是後來的農業地質學。
1.我國農業地質工作發展階段
新中國成立以前，地質為農業服務主要側重於在地質學指導下的土壤礦物、土壤成因研究，以及少量農用礦產的調查工作。近50年來，我國農業地質工作取得了長足的發展，主要可劃分為三個階段。
第一階段：20世紀50～70年，農用資源服務階段。新中國成立之初，糧食問題一直是困擾國家安全和生存的大問題。在「有收無收在於水，收多收少在於肥」的思想指導下，地質部門開展了鉀礦、磷礦的調查與勘探工作，在北方半乾旱、乾旱地區開展了農田供水勘查、土壤侵蝕和鹽鹼化改良研究等工作。60～70年代完成1：5萬～1：10萬農田供水水文地質勘查累計約130×104km2。
第二階段：20世紀80年代，農業地質背景服務階段。20世紀80年代，地質礦產部成都地質礦產研究所與四川省的棉花種植專家合作，根據地質體的宜棉性調整了全省棉花布局，棉花種植面積減少40%，但產量卻三年翻一番。在此期間地質礦產部多次部署開展以研究農業地質背景與名優特產為主的農業地質工作，以及新型礦物肥料和礦物飼料的勘查與開發研究。1988年，地質礦產部向國務院報告了關於開展地質為農業服務的工作，掀起了農業地質的第一次高潮。
第三階段：20世紀90年代以來，農業生態地質階段。進入90年代，「農業地質」已經演化成「農業生態地質」。「農業生態地質學」已經不是早期的「農業地質學」的概念了，已經形成了一個邊緣學科的雛形。就是在這個時期(1992年)，中國地質學會成立了農業地質專業委員會。農業地質專業委員會向國際第30屆地質大會介紹了我國農業生態地質研究的最新成果，受到國際同行的關注；並於1997年、1998年、2000年、2002年、2003年、2004年分別在山東臨淄、浙江杭州、北京、湖南長沙、廣西桂林、四川成都召開了全國性學術研討會，出版了《中國農業地學研究新進展》(1999，2001，2003)。當前開展的省部合作農業地質環境調查工作，掀起了農業地質工作的新高潮。
2.我國農業地質工作的主要進展
近年來，我國農業地質研究進展概括起來主要表現在以下五個方面。
第一，名特優農林作物的農業地質調查、評價與開發。20世紀80年代以來，名優特農林作物的農業生態地質調查與評價工作開展得有聲有色，涉及百餘種名優特產，主要有四川柑橘，涪陵榨菜，廣西沙田柚，浙江玉環文旦(柚子)，山東肥城桃，新疆吐魯番葡萄，河北滄州金絲小棗，廣西荔枝，雲南、貴州、河南和山東的煙草，滇西和浙東的茶葉，廣西柳江的甘蔗，南寧的香蕉以及山東泰山(東北麓)、河北遷安、北京昌平的板栗等等，取得了豐富的成果，積累了大量數據資料，總結了不少理論認識，利用這些數據資料及其規律，尋找或發現了許多新的農林優勢區，擴大了種植，也極大地促進了地方經濟的發展。
第二，中低產田及牧區草場的改造。主要涉及鹽鹼地改良和平衡施肥兩方面的工作。對中低產田及牧區草場的鹽鹼地改良涉及范圍包括黃淮海平原、關中平原、內蒙古河套平原、銀川平原、東北松遼平原、天山北麓、河西走廊等，為提高糧食產量做出了重要貢獻，也積累了很多經驗和理論成果。例如，黃淮海平原總土地面積約35×104km2，其中耕地約2.74×108畝，佔全國總耕地面積的19%。經過30餘年的持續努力，黃淮海平原治理鹽鹼土4000多萬畝，水澆地發展到1.6×108畝，佔耕地的60%左右。這項工作在河北平原、銀川平原、河套平原及西北乾旱地區等仍在進行，並深化為水資源調蓄和管理工作，涉及水-岩作用機理探索。20世紀80年代以後，我國1：20萬區域化探掃面資料開始應用於環境地球化學領域，研究了Zn、Cu、Co、Mo、B等在不同地區的含量與作物產量的對應關系，尋找產生生物生長缺陷和低產的原因，總結提出當地某些元素與相應作物生長的正常、過量或缺乏的閾值。類似的研究為微肥配製與田間投放提供了技術依據，有力地促進了當地中低產田及草場的改造。
第三，農業地質環境及災害的調查與評價。由於農業地質災害或人為活動影響，全國各地還有一些荒山、荒坡、荒地、廢舊礦坑和塌陷區、平原區的磚坑地以及乾涸坑塘等，近年來引起山東、河北、湖南等地農業地質研究部門的重視。許多單位對有關區域的水土流失、土地沙化(荒漠化)、沼澤化、鹽鹼化、冷浸田、岩土崩塌、泥石流與洪泛淤積，以及工業三廢與生活污水及化肥和農葯投放過量對土地的污染等等，進行了大量的調查和評價。如針對洞庭湖區洪澇災害的防治問題研究認為，地質構造沉降、泥沙淤積與築堤圍堰是造成漬澇嚴重、洪災頻繁、生態環境全面惡化的主導因素，建議實行「淤陸擴湖」的方法順應自然，採取相關工程措施營造新的協調發展的「人工-自然復合地質環境系統」，為有關方面提供了必要的決策依據。
第四，農業地質區劃與農業生態地質調查。近年來，先後有四川、廣西、湖北、山東、河北、河南、江西、廣東、安徽、江蘇、吉林、浙江、雲南、貴州、遼寧等省進行了不同級別的農業地質區劃。主要以行政區劃為基礎，以涉及氣候、地形地貌及岩土結構(個別地區為地球化學和水資源環境)等影響開發利用農林牧土地資源(特別是有關農業生物生產的適宜性)的因素作為區劃依據，如四川盆地棉花種植的調整和河北獻縣棗林種植的區劃，都曾產生了極大經濟效益。「九五」期間，地質礦產部在傳統區域地質調查工作中增加了1：5萬生態地質調查試點和1：5萬農業生態地質調查試點工作，如山東臨淄幅、青州幅1：5萬區域地質與農業生態地質調查試點項目，河北流常幅、龍華鎮幅1：5萬農業生態地質調查試點項目等，都是地質部門為給農業區劃提供有效服務的工作。
第五，岩礦的農業利用。由於農業經濟的發展，農用岩礦資源的開發利用已達到了前所未有的水平，如溫州化工總廠建設了綜合利用明礬石的試車間，四川地質勘查局對四川及西南台地大量分布的「綠豆岩」進行了開發研究，山東省地質勘查局完成了從海水中提鉀的研究任務，湖南省地質勘查局用鉀長石代替部分粘土作配料回收水泥窯灰鉀肥的實驗已獲成功。目前，國內常用的農用岩礦有沸石、蒙脫石、伊利石、高嶺石、凹凸棒石粘土、海泡石、海綠石、蛭石、石灰石、白雲岩、石膏、麥飯石、磷灰石、硅藻土、菱鎂礦、蛇紋石、褐煤、草炭、綠豆岩、珍珠岩、凝灰岩、火山渣、浮石、火山熔岩等20多種。分別選作礦物肥料、飼料、農葯及其載體，或用於改良土壤。如專用岩礦微肥、海泡石復混肥、礦物種衣劑等的成功研製，以及石灰岩、泥炭、沸石、膨潤土等非常規農用礦產，都具有很好的應用前景。我國稀土資源異常豐富，對多種作物具有顯著的增產提質作用。我國農用稀土產品已打入國際市場，為許多國家所選用。
3.我國農業地質研究的內容和方法
農業發展的迫切需要和地質工作領域的拓展，有效地推動了地學與農學的交叉滲透和農業地學理論的形成發展，已經陸續出版了一些專著，如《新疆塔里木盆地西部平原生態環境地質綜合研究》、《生物的地質環境學》、《果林農業生態地質研究》、《區域地球化學與農業和健康》、《生態環境地球化學圖集》、《岩土-植物大系統研究》、《元素生態地球化學及其應用》、《湖南農業地質概論》等等，主要理論進展主要體現在概念演化、研究內容、技術方法三個方面。
(1)農業地質概念及其演化
1986年李正積教授首先提出了農業地質背景的概念，認為農業生態地質背景系指同大農業(農林牧副漁)相關的地質體或岩石體和地質營力作用(內、外營力)的特殊綜合；1996年他又運用現代生態學觀點、系統工程學原理和其他前沿學科理論，進一步研究了岩-土-水-植物大生態系統效應。2001年曾群望等提出了生物地質環境學的概念，認為生物地質環境學是用地質學的理論和方法研究生物及其賴以生存的地質環境之間的關系，著重研究地質環境對生物影響的學科，它是生物學、地質物和環境科學等相互滲透、融合而成的邊緣學科。1999年，陳夢熊院士從環境地質學的觀點出發，認為生態環境地質學是把地質環境作為一個獨立的非生物系統，研究在自然生態環境與社會生態環境雙重影響下地質環境與人類生存環境之間的關系。
張宗祜院士認為，「農業生態地質學」已經形成了一個邊緣學科的雛形，農業生態地質學是農業科學、地質學、環境科學等多學科交叉的邊緣學科，可以作為地學的一個新的分支學科。農業生態地質學是研究人-農業生產-地質環境整個系統的結構、功能及其相互作用的學科，換句話說，就是研究在人為調控下，生態農業系統與地質環境間相互作用的關系，也就是研究作為生態系統組成部分的農業活動和它所處的地質環境相互作用的過程、機理，並且使它在人為調控下達到可持續發展的目的。
(2)農業生態地質學的研究內容
農業生態地質學的研究內容，主要涉及生態地質結構、生態地球化學、生態水文地質和生態經濟地質四個方面，普遍關注地質背景和地質結構、岩石-土壤-植物的元素系統、大氣降水-土壤水的包氣帶土壤溶液等的研究。近年來，技術與經濟的結合研究也開始受到關注。
第一，生態地質結構研究，包括地表結構、地下岩土結構及物質、能量轉換的界面，是控制農林作物最佳生長的養分「供給、輸送」的格架。
1)地表結構，即地-氣界面。
2)地下岩土結構，包括岩土的岩性、粒度組構、孔隙、岩石節理、破碎帶、風化殼、斷層或其他地質構造，以及一定深度內岩土產狀或呈層序列特徵及沉積相等。對於土壤，還包括其物理性質和土體構型等。
3)物質、能量轉換的界面，包括：①岩-土界面，即風化殼中的岩石與風化帶界面，基岩與殘坡積層的接觸面，土壤發生層的A、B、C層與D層(母質)的界面，用以研究營養元素的質、量、比的變化；②土-植(物)界面，即根系與周圍的接觸面；③水-土界面，即地下水或包氣帶水與氣帶岩土的界面。
第二，生態地球化學研究，主要是研究營養元素「供給、輸送」和平衡的過程以及與生態的關系。
1)元素(或元素組合)及其含量的背景值與植物適宜含量閾值，包括：①背景值與植物適宜含量閾值；②地球化學暈，包括原生地球化學暈、次生地球化學暈和生物地球化學暈等。
2)區域「地質環境-元素平衡-生物生產」系統最佳運行的機制分析，包括：①元素平衡研究；②微量元素與生物生產研究，以改造不良土壤或培養肥力，提高產量、改進農林作物品質，增強作物的抗逆性。
3)生態地球化學區劃指標和定量評價公式和系數，包括：①標志和指標；②公式和系數，如吸收系數、配比系數、供養強度、輸養強度等。
4)污染與地方病。
第三，生態水文地質研究。水質、水量及潛水埋藏條件，自然降水時段與作物需水程度的協調性，以及區域水資源與區域農業用水量的平衡程度等，都是「農業-水、土資源-地質環境」系統中必須統一研究的。尤其要注意淺層地下水及其上的包氣帶水的運移和開發利用的研究，以至於調控技術的研究。
第四，生態經濟地質研究。主要從地質學角度研究生物生產中的生態經濟學問題，內容包括：①土地利用規劃及區域規劃研究；②農業地質災害的防治研究；③污染對生物生產影響和對人畜疾病(包括地方病等)的防治研究；④農用岩石礦物的開發利用；⑤生態旅遊地質資源的開發利用和保護。
(3)新技術、新方法的應用
在遙感技術土地利用現狀調查、土壤侵蝕調查與規律研究、農業地質背景調查中，利用計算機技術進行農業地質地球化學元素數據處理，建立相應的農業地質環境資料庫，都收到了良好的效果。例如，GIS技術用於確定需要退耕還林還草的耕地數量及空間分布，研究鹽鹼地改良分區等，利用「三S」技術還可編制土壤肥力退化、土壤酸化、土壤污染及土壤石質化與沙化時空變化圖。此外，利用中子水分儀觀測包氣帶水分動態，利用穩定同位素15N技術觀測肥料吸收效果等，都取得了可喜的成果，還建立了野外農業地質試驗基地(場)。
❸ 農業地質調查內容
農業地質調查，能夠全面反映農業生態要素中的地質因子及地質因子的影響作用，從而可以進行農業生態地質類型的劃分，並確定其區域主導因子及參數，以指導農業生產。目前中國農業地質調查工作仍處於實驗階段，因而無統一的規范和標准。
農業地質調查一般是以農業地球化學調查為基礎，聯系區域地殼表層地質背景及演化，基岩和成土母質的組成、結構和物質循環，分析地下水及土壤水分的分配和分布，調查土壤吸力狀況，尤其是植物營養元素的背景含量及分布狀況，劃分農業土地生態環境類型，分析土地利用現狀及潛力，農業污染及農業災害的類型及對策，綜合評價區域社會經濟環境對農業生產環境的影響，提出農業生態環境保護和合理利用的對策。
1.生態地質背景調查
區域地殼表層物質組成與結構調查 包括岩石類型、特殊地質體的分布（如超基性岩、花崗岩、剪切帶、破碎帶等）、區內傳統礦產與非傳統礦產的類型及分布。這些都是基礎地質調查的主要內容，但需要從農業地質背景角度進行分析和總結。
區域地球物理場和地球化學場調查 包括重力場、磁場、放射性場、地球化學場、地熱場及應力場等，注重分析其本底，異常形態特徵、組合、分帶性，判別其主導因素。
區域地殼演化史調查 對區域內的造陸、造山作用，時間、類型、演化階段的調查，尤其是對第四紀以來地殼運動的調查，為研究該區環境演化規律提供基礎資料。另一個重點是現代地殼運動及其環境效應，調查區域地殼升降趨勢及速率，區域氣候和自然環境等遷移和趨勢。
區域地質災害調查 調查區內地殼穩定性、地震、地裂、滑坡、泥石流等地質災害，並對水土流失、沙漠化、鹽漬化等環境災害形成的地質因素進行調查和評價。
2.基岩與成土母質調查
基岩的礦物和化學組成調查 調查不同類型基岩的主要礦物、次要礦物、副礦物、常量元素、微量元素（有益元素和有害元素）等。這些內容在區域地質地球化學調查中已有許多資料可參考，但在微量元素分析項目上，要突出農業化學元素，注意收集和補充。
成土母質的調查 成土母質是基岩表層的疏鬆物質，它們可能是水下沉積物（砂、礫、泥），也可能是地表沉積的（洪積、波積、殘積、風積），甚至是一些成熟度很低的沉積岩，如黃土、紅土等。成土母質調查既是區域表生地質和地質化學調查的主要內容，又是農業地質調查的主要內容，二者在元素選擇和研究重點上有所不同。農業地質側重於這些物質的形成和運移，風化和搬運作用在不同地段的發育程度和速率，在元素的研究上，更側重於與農業有關的有機物和微量元素。
農業水文地質調查 調查基岩裂隙帶的分布與密度，表層鬆散物的孔隙度、滲透性，地下水供給狀況（潛水面深度，地下水運動方向及速率，地表水滲透速率及滯留時間，給水和排水區的分布等）、深層水的水儲量和水質，土壤保水能力（土壤水的分配、有效水分、季節分配、土壤水的動態）等。
3.土壤地球化學調查
土壤地球化學本底調查 又稱為土壤地球化學背景調查，其中心任務是調查區內土壤中的營養元素和有害元素（包括污染元素）的背景值、襯度及異常情況，包括不同層位和不同粒級中的元素背景值；不同類型元素的背景值；元素地球化學賦存狀態及遷移性。
土壤微量營養元素的空間分布規律調查 主要指Zn、Cu、Fe、I、Se、Cr、Co、Mn、Mo、Ni、V、B等在植物生長中的作用。調查區域空間及不同類型土壤中存在的營養元素的種類、含量、元素組合、分布規律及存在形式及來源，討論其有效性及利用率，分析這些元素的生物地球化學循環及平衡過程，提出最佳濃度標准及保證措施。
土壤中有毒有害元素地球化學調查 調查土壤中有毒有害元素的含量（如Pb、Sb、Hg、Cd等）以及某些限量元素（如V、F、Mo、Se等）的含量，調查它們在各種植物及農業品中的含量，分析其分布狀況，討論其積累速率和排出條件，重點了解這些元素在食物鏈中的傳遞和積累過程，確定其損害類型和強度。
土壤中微量元素的生態環境效應調查 主要包括區域土特名優農林副產品的地球化學因子，及其生長環境的土壤地球化學和地方病與微量元素缺乏症或高含量。
土壤發生學調查 主要調查成土控制因素及其重要性，土壤發育程度及其分布規律，土壤對成土母質與基岩的繼承性及變化性，影響土壤演化的主導因素，土壤發育的趨勢及保存條件，土壤災害及土壤問題等。
土壤—生物鏈間元素遷移和循環規律研究 在上述調查基礎上，通過對土壤與農作物間營養元素、有益微量元素、有毒有害元素的含量對比，農作物、飼料、動物體之間元素含量對比，討論土壤—生物鏈的微量元素循環，如有可能最終編制土壤—生物地球化學圖。
❹ 農業地質學是地學和農學相結合的橋梁
地學和農學從學科及服務領域都是不同的，但它們都以地球表層為研究對象。按科學發展趨勢，要求多學科交叉，因為學科交叉本身就是一種科技創新，但是它們必須有可以交叉的空間，能夠相互切入，融合一體構造新的學科，又能促進各自的深化和拓寬服務領域。農業地質學就是以土壤研究為主要切入點的農學與地學的交叉，是地學和農學相結合的橋梁。下面將從三個方面論述之。
（一）土壤質地
1.概念
土壤質地是根據其機械組成劃分的土壤類型，有人主張「土壤機械組成就是土壤質地」。土壤質地的類別和特點，主要繼承了成土母岩母質的類別和特點，又受自然的及人為的耕作、施肥、排灌、土地平整等成土作用的影響。故土壤質地是土壤的一種穩定的自然屬性，反映了母質來源和成土過程的某些特徵。因而常被作為土壤分類系統中基層分類依據之一，在制定土壤利用規劃、土壤改良和管理時，必須考慮土壤質地特點。
2.不同質地土壤的肥力特點
按土壤的質地土壤一般分為砂土、壤地、粘土三種類型，它們的肥力等基本性質不同，因而在作物種植、管理和工程施工上就有很大差別。
（1）砂質土
以砂土為代表，也包括缺少粘粒的其他輕質土壤（粗骨土、砂壤），它們都有一個鬆散的土壤固相骨架，砂粒很多而粘粒很少，粒間孔隙大，降水和灌溉水容易輸入，內部排水快，但蓄水量少而蒸發失水強烈，水汽由大孔隙擴散至土表而丟失。砂質土的毛細管較粗，毛細管水上升高度小，如地下水位較低，則不能依靠地下水通過毛細管上升作用來回潤表土，所以抗旱力弱。只有在河灘地上，地下水位接近土表，砂質土才不致受旱。因此，砂質土在利用管理上要注意選擇種植耐旱品種，保證水源供應，及時進行小定額灌溉，要防止漏水漏肥，採用土表覆蓋以減少土表水分蒸發。
砂質土的養分少，又因缺少粘粒和有機質而保肥性弱，人畜糞尿和硫酸銨等速效肥料易隨雨水和灌溉水流失。砂質土上施用速效肥料往往肥效猛而不穩長，前勁大而後勁不足，農民稱為「少施肥、一把草，多施肥、立即倒」。所以，砂質土上要強調增施有機肥，適時施追肥，並掌握勤澆薄施的原則。
砂質土含水少，熱容量比粘質土小，白天接受太陽輻射而增溫快，夜間散熱而降溫也快，因而晝夜溫差大，對塊莖、塊根作用的生長有利。早春時砂質土的溫度上升較快，稱為「暖土」，在晚秋和冬季，一遇寒潮則砂質土的溫度就迅速下降。
由於砂質土的通氣好，好氣微生物活動強烈，有機質迅速分散並釋放出養分，使農作物早發，但有機質累積難而其含量常較低。
砂質土體雖鬆散，但有的（如細砂壤和粗粉質砂壤）在泡水耕耙後易結板閉結，農民稱為「閉砂」。因為這些土壤中細砂粒和粗粉粒含量特別高，粘粒和有機質很少，不能粘結成微團聚體和大團聚體，大小均勻而較粗的單粒在水中迅速沉降並排列整齊緊密，呈現汀漿板結性。這種質地的水田在插秧時要邊耘邊插，混水插秧，但因土粒沉實，稻苗發棵難、分櫱少。
（2）粘質土
包括粘土和粘壤（重壤）等質地粘重的土壤，而其中以重粘土和鈉質粘土（鹼化粘土、鹼土）的粘韌性表現最為明顯。此類土壤的細粒（尤其是粘粒）含量最高而粗粒（砂粒、粗粉粒）含量極少，常呈緊實粘結的固相骨架。粒間孔隙數目比砂質土多但甚為狹小，有大量非活性孔（被束縛水占據的）阻止毛管水移動，雨水和灌溉水難以下滲而排水困難，易在犁底層或粘粒積聚層形成上層滯水，影響植物根系下伸。所以，採用深溝、密溝、高畦，或通過深耕和開深線溝破壞緊實的心土層以及採用暗管和暗溝排水管，以避免或減輕澇害。
粘質土含礦質養分（尤其是鉀、鈣等鹽基離子）豐富，而且有機質含量較高。它們對帶正電荷的離子態養分（如
粘質土的孔細而往往為水占據，通氣不暢，好氣性微生物活動受到抑制，有機質分解緩慢，腐殖質與粘粒結合緊密而難以分解，因而容易積累。所以，粘質土的保肥能力強，氮素等養分含量比砂質土中要多得多，但「死水」（植物不能利用的束縛水）容積和難效養分也多。
粘質土蓄水多，熱容量大，晝夜溫度變幅較小。在早春，水分飽和的粘質土（尤其是有機質含量高的粘質土），土溫上升慢，農民稱之為「冷土」。反之，在受短期寒潮侵襲時，粘質土降溫也較慢，作物受凍害較輕。
缺少有機質的粘土，往往粘結成大土塊，俗稱大泥土，其中有機質特別缺乏者，稱死泥土。這種土壤的耕性特別差，干時硬結，濕時泥濘，對肥料的反應呆滯，即所謂「少施不應，多施勿靈」。粘質土的犁耕阻力大，所以也叫「重土」，它干後龜裂，易損傷植物根系。對於這類土壤，要增施有機肥，注意排水，選擇在適宜含水量條件下精耕細作，以改善結構性和耕性。
此外，由於粘土的濕脹干縮劇烈，常造成土地裂縫和建築物倒塌。
（3）壤質土
它兼有砂質土和粘質土之優點，是較為理想的土壤，其耕性優良，適種的作物種類多。不過，以粗粉粒占優勢（60%～80%以上）而又缺乏有機質的壤質土，即粗粉壤，汀板性強，不利於幼苗紮根和發育。
3.控制不同質地土壤的主要因素
（1）組成土壤土粒的粗細決定土壤質地
如前所述，土壤的機械組成就是土壤質地，這里的「機械」是指構成土壤固相骨架的基本顆粒即土粒。據此可以認為土壤質地就是粗細不一的土粒組構。因此農學對土壤的土粒很重視，按其粗細對土粒的粒徑進行了分級，建立了土壤的粒級制（表2-2）。
表2-2 常見的土壤粒級制 此表引自：黃昌勇，2001，土壤學，中國農業出版社。
土壤質地就是按粒級劃分出砂土、壤土、粘土三個類型（表2-3）。
（2）土粒粗細（粒級）由組成的礦物控制
組成土粒的礦物分原生和次生兩類。原生礦物質直接來源於母岩，其中岩漿岩類是其主要來源，其次為變質岩類；次生礦物是在岩石風化過程和成土過程中由原生礦物分解轉化而成的。如鋁硅酸鹽類岩石的原生礦物風化轉變為次生礦物如圖2-2所示。
由於兩類礦物來源的差異，在土壤土粒中顆粒大小也就有差異，一般是原生礦物主要存在粗粒級土粒中，次生礦物主要存在於細粒級土粒中。1986年殷細寬對華南的成土母岩為花崗岩的紅壤的礦物組成的研究表明，粗粒級者多為原生礦物，細粒級者則多為次生礦物（表2-4）。
表2-3 中國土壤質地分類 此表來源同表2-2。
圖2-2 粘粒礦物一般的風化順序
（3）土壤（粒）礦物與母質母岩礦物有繼承性
原生礦物的主要種類有石英、長石類、雲母類、鐵鎂礦物類、碳酸鹽類和硫化物類，它們風化後在土壤中的表現：
石英：只有物理風化使其破碎，故是土壤中礫石和砂粒的主要組成礦物。
長石類：各類長石均易化學風化，受二氧化碳及水的作用後正長石就會形成以高嶺石為主的粘土礦物，斜長石除形成高嶺石粘土礦物外，還可形成蒙脫石和埃洛石等粘土礦物；在某些條件下如乾旱區，長石類受物理風化、崩解，在土壤中，特別在幼年期土壤中也可成為砂粒成分。
表2-4 我國華南幾種主要土壤中各粒組之礦物組成
雲母類：黑雲母易於風化，在化學風化過程中常被分解，在土壤中形成鐵的氧化物及粘土礦物；白雲母較黑雲母穩定，常裂成薄碎片出現在土壤中，只是當其處於強風化時才變為水雲母、高嶺石和其他簡單物質存在於土壤中。
鐵鎂礦物：易於化學風化，風化後鐵、鎂游離成為氧化物在土壤中留下紅棕色的氧化鐵痕跡，其他部分則在土壤中形成蛋白石與埃洛石等。
碳酸鹽類：是造岩礦物中最易溶解的礦物，尤其在生物活動繁盛、水中含CO2較多的地方，可形成易溶的重碳酸鹽隨水移走，故在土壤中常被全部淋失；但是當環境改變時，CO2析出，重碳酸鹽又變為碳酸鹽沉澱在土壤中而形成「假菌絲體」的新生體和碳酸鹽結核。
硫化物：較易化學風化，一般是通過氧化作物形成硫酸鹽和硫鹽，同時強烈降低土壤的pH值。
上述礦物通過化學風化可在土壤中形成粘土礦物，常見的粘土礦物類如表2-5所列。
表2-5 我國土壤中常見的次生粘粒礦物[13]
在各類岩石中的原生礦物（也可稱造岩礦物）的種類、含量是不同的，當其成為成土母岩受到風化作用和成土作用形成土壤後，土壤（粒）的礦物對母質母岩的礦物有繼承性。主要表現：一是土壤（粒）的砂粒礦物，如石英、長石、白雲母等自然來自母質母岩；二是土壤（粒）的粘粒礦物為原生礦物次生變化而來，其種類和含量與母質母岩的原生礦物種類和含量有關。因此土壤的粘粒礦物和母質母岩的原生礦物也具有繼承性，只不過不像砂粒礦物那樣直接。
（二）土壤養分
土壤養分是土壤化學組成中對作物生長發育形成產量所必需的那些元素，它是構成土壤肥力的基本成分。土壤養分與其成土母質母岩有直接和間接的繼承性。
土壤的原生礦物含有豐富的常量和微量元素（表2-6），它們是作物養分的重要來源，如原生礦物中含有豐富的Ca,Mg,K,Na,P,S等元素是供給作物和土壤中的微生物所需養分。前已述及，原生礦物來自成土母岩，成土母岩類型不同，所含原生礦物也就不同，因而土壤的養分就不同。這一點，土壤工作者的有關研究有充分的說明，例如《湖南土壤》[4]一書在論述母岩對土壤化學組成時認為「母岩的礦物組成不同，其風化物發育而成的土壤在化學成分和礦質養分的含量上有顯著差異」，指出湖南省主要的七大類成土母岩類型所形成的土壤在SiO2,Al2O3,Fe2O3,TiO2,MnO,CaO,MgO,Na2O,K2O,P2O5等有顯著差異。並由此得出結論：花崗岩發育的土壤Al,K含量較高，Si,Mg,Mn較低；淺變質板頁岩類發育的土壤P,K較豐富；砂岩類發育的土壤Si含量豐富，紫紅色碎屑岩類發育的土壤礦質養分含量一般；石灰岩類發育的土壤P,K一般而富Mg，等等。
表2-6 土壤中主要的原生礦物組成
（三）微量元素科學的發育促進了地學與農學的結合
微量元素科學20世紀後期至21世紀初有了長足發展，涉及了許多領域，其中關於岩石－土壤－生物的相關性即地學與農學相結合的農業地質研究內容主要有以下幾個方面。
1.微量元素與生物的關系
1）為生物所需要的一切元素都包含在地球表面上的（岩石圈）92個天然元素中，即位於周期表前面的元素。就人體而言，周期表中前面的12個元素占其總重的99.954%[6],0.006%為微量元素，則是位於周期表靠後面的元素。微量元素對於生物的作用，如以它的營養性和毒性來衡量，則在同一周期內（同一族內），自左至右（自上而下）其毒性隨著原子序數的增大而增大，營養作用則隨其增大而減少。因此，元素對於生物的作用服從元素周期律[7]，而地殼中的元素分配與分布也服從元素周期律。
2）微量元素在生物體中所佔比重雖然非常微小，但它在新陳代謝過程中對某些酶，蛋白質和激素的構成起著十分重要的作用，如鋅至少有80種酶的活性與它有關[8]。
3）微量元素的營養學意義，就其重要性來說，並不亞於蛋白質、脂肪、澱粉、維生素，特別是它不能像維生素等那樣能夠在體內合成，因此它更是不能缺少的[8]。
4）作物所必需的營養元素在作物體內不論數量多少，都是同等重要的，任何一種營養微量元素的特殊功能都不能被其他元素所代替，這就是土壤學中的營養元素的同等重要律和不可代替律。
5）微量元素對於生物的作用服從伯特蘭德最適營養濃度定律。這條定律是由法國生物學家G.伯特蘭德（Bcrtrand）創立的，其內容是「植物缺少某種必須的元素時就不能成活，當元素適量時就能茁壯成長，但過量時又是有毒的」。
20世紀70年代初，英國地球化學家埃利克·漢密爾頓（Eric.Hamilton）領導的一個小組分析了幾乎所有東西的最常見的60個元素，分析精度達10-9～10-12g，結果發現「地殼的元素豐度與任何一種人體組織中的元素豐度是相似的，在對數坐標中比較了岩石與人體血液中各元素的豐度，除了原生質中的主要成分碳、氫、氧、氮和岩石中主要成分硅外，兩種樣品中元素豐度的相關性是驚人的」（圖2-3）。
漢密爾頓的發現表明：第一，人體組織的元素組成與岩石的元素組成息息相關，前者受制於後者。第二，人體組織獲得元素是通過食物鏈，食物是大農業生產品及其加工而成，其元素的獲得過程有如李正積所總結的營養元素動態平衡模式所示，即「岩石是元素的天然供應庫→衍生成土壤對母質元素的繼承性→植物選擇性吸取元素生長發育」。這個模式最重要之點是指出岩石是各類作物所需元素的天然供應庫。這一點與前蘇聯學者B.B.得伯羅烏利斯基所指出的「對於地面植物來說，分散元素的主要儲備基地是成土母岩」是一致的[10]。第三，根據元素動態平衡模式，植物的元素是由岩石供給的，而岩石中的元素種類及其含量有差異，而此是決定於環境的地球化學條件的，在不同的地球化學環境中，元素及其組合是不同的，因而它供給的元素在其他條件相同的情況下，按伯特蘭德最適營養濃度定律一般存在三種情況。第一種情況，在一些地區，能夠適量供給某些作物使其茁壯成長而形成該地區的優勢作物；第二種情況是在另一些地區，元素的供應不適量，使作物不能正常生長而形成該區的劣勢作物；第三種情況則是在一些具有某些特殊元素或特殊的元素組合的地區，它能夠滿足某種作物的特殊需要而使作物具有獨特的風味，即形成所謂名優特產。第四，由於微量元素對於生物有如此重要的作用，因此近年來從醫學，營養學（包括對動物，植物）的角度出發，研製和生產了品種繁多的微量元素制劑，主要有微量元素葯劑、微量元素營養劑、微量元素飼料添加劑、微量元素肥料等。其中微量元素肥料已成為農業生產必不可少。我國使用的微肥種類主要是銅、鉬、鋅、硼和稀土，它們的增產效應都很顯著，如稀土微肥在國內許多地區施用其增產幅度和經濟效益非常可觀。
圖2-3 人體血液和地殼中元素含量的相關性[9]
按上述各點，微量元素科學已經涉及許多領域，特別在生命科學中，微量元素已成為人體的必需。這些微量元素，經過了由岩石到土壤到植物及食物鏈構成的循環，因而微量元素科學的發展會促進它們之間的結合，首先是岩石與土壤的結合。
2.影響土壤微量元素的第一位因子是母質母岩
湖南省環境監測中心湖南土壤背景研項目在全省21.8萬km2面積上採集土壤樣、岩石樣，共獲有效數據21300個，以其分析土壤微量元素影響因子的重要性時，大多數微量元素是母岩母質為第一位（表2-7）。
表2-7 湖南土壤微量元素影響因子重要性順序表
（四）農業化學和地球化學[5]
1.基本概念
（1）農業化學
農業化學誕生於19世紀40年代，是研究植物營養、土壤養分、肥料性質及其合理施用的理論和技術的科學。
「植物營養」是指植物在生長發育和形成產量的過程中，必須從環境中吸取的礦質元素。礦質元素分為常量元素（C,H,O,N,P,K,Ca,Mg,S）和微量元素（Fe,B,Mn,Zn,Mo,Cu,Cl等），它們對植物的營養作用主要在三個方面：一是在代謝過程中轉化為植物體內結構並構成其重要化合物的組分；二是參與生化反應和能量代謝；三是在生化過程中起緩沖和調節作用。以上對植物營養的觀點稱之為「植物礦質營養說」。這之前一種廣為流傳的觀點是腐殖質為植物唯一營養給源；另一種觀點認為水是植物唯一的營養要素；還有一種觀點則認為鹽分是一切作物生活和生長的基礎。這些觀點是在當時化學分析方法很不完善，測試技術精度很不高的情況下得出的，是片面的甚至是荒謬的。「植物礦質營養說」的創立者是德國化學家、農業化學家、當代農業化學奠基人李比希（Justus Von Liebig,1803～1873），他通過大量的化學分析，指出能為植物吸收的養分是礦物質，在當時即稱為「植物礦物質營養學說」；進一步的研究得出不斷栽培作物，土壤中礦物質養分勢必被消耗，如不把作物從土壤中攝取的那些養分歸還給土壤，則土壤會變得貧瘠，這一論點被稱之為「養分歸還說」；李比希繼礦物質營養說和養分歸還說之後還創立了「最小養分律」。他指出，在作物生長所需各種礦質養分中，如有一個礦質養分含量最少，即使其他礦質養分雖然很豐富，也難以提高作物的產量，亦即作物產量受最小養分的限制。
「土壤養分」是指土壤中所含的植物所需的礦質元素。礦質元素在土壤中的含量稱全量，全量只反映土壤對植物養分的供應潛力，而不是實際的供應水平。實際供應水平決定於礦質元素的形態，其形態可分四類：第一類為自由態，是可以溶解在土壤水溶液中的離子，稱水溶態養分；第二類是弱結合態，是吸附於土壤顆粒表面，通過解吸可與自由態養分處於平衡狀態，稱可交換態養分；第三類為易活化的結合態，稱易活化態養分；第四類為難活化的結合態養分。以上四類養分，第一類和第二類為有效養分，第三類為中等有效性養分，第四類為土壤儲備養分。
「肥料」是用以調節植物與土壤間養分供需矛盾，為植物生長提供良好營養環境的物料。肥料一般分為直接肥料和間接肥料，直接肥料是含有植物所需的營養元素，對植物具有直接營養作用的一類肥料；間接肥料系用以調節土壤酸鹼度、改良土壤結構、改善土壤理化性質為主要功效的肥料。
「肥料合理施用」是指能夠適度提高土壤礦質營養元素以保障作物所需養分，是建立在作物營養診斷基礎之上的。作物營養診斷是通過研究作物的形態、生理、生化等的變化，用以判斷作物的營養狀態。作物的營養狀態可以分為缺乏、適宜和毒害三個范圍。缺乏范圍是指營養元素含量達到臨界濃度之前，作物產量隨元素補給而上升的范圍；適宜范圍是指作物產量不隨營養元素含量提高而上升；毒害范圍是營養元素過剩，使作物生長受阻，產量下降，甚至死亡。因此，根據作物診斷結果對缺乏范圍應適宜施以直接肥料，對毒害范圍應施以間接肥料降低元素的毒害作用。
綜上所述，農業化學研究內容主要是植物營養、土壤養分、肥料和作物營養診斷。在現階段還提出了對植物營養遺傳學的研究，即是將植物營養生理、生物技術與統計學緊密結合在一起，使植物營養遺傳學水平，由不同基因型營養特性差異的比較提高到分子生物學水平，為耐營養脅迫和耐逆境土壤的植物種類的栽培，即充分利用土壤的宜種性提供依據。
（2）地球化學
地球化學是研究地殼的化學成分和元素在其中的分布、分配、集中、分散、共生組合、遷移規律和演化歷史的科學，特別強調元素的遷移集散。以農業（植物為主體）為目的的地球化學主要是表生作用地球化學，即風化帶和土壤的地球化學，也就是元素在風化帶和土壤中的遷移集散。風化帶是指地殼岩石在風化過程中，活動組分被淋溶遷出後殘留在原處的且被逐漸富集起來的穩定組分。土壤是風化帶經過成土作用逐漸發育起來的產物。一般將風化帶稱成土母質，而緊靠其下未風化的基岩稱成土母岩，但如果風化物經遷移在異地沉積或淤積，則其沉積物或淤積物也可經成土作用形成土壤，那麼沉積物或淤積物就是成土母質，其下的基岩就不是成土母岩。例如第四紀更新統紅土是第四紀紅壤的成土母質；第四紀全新統河、湖沖積物是第四紀潮土的成土母質。
按以上敘述，表生帶是由土壤、風化帶和基岩（有或無）組成的，自上而下分為：
湖南農業地質及其應用
風化帶——C層（土壤母質層）土壤物質的來源層。
基層——D層（土壤母岩層）土壤物質的原始來源層。
在風化和成土過程中，按地球化學原理，元素的遷移集散主要影響因素是岩石礦物本身的耐風化性、氣候及地形條件，再就是生命活動。對以農業為目的的地球化學研究，必須強調生命活動對元素遷移集散的作用，它主要表現在三個方面：一是生命體（植物）對元素的吸收，早在20世紀初，B.N.維爾納茨基就發現50～60種元素被植物吸收存在於生命物質中，到現在，通過研究，組成生命物質的元素已達70餘種；二是植物吸取元素有強烈的選擇性；三是植物的生命活動產生CO2、O2、NH3、H2O和腐殖質影響土壤環境的物理化學條件，進而影響元素的遷移集散。例如腐殖質的胡敏酸和富里酸可以形成pH 值為3～4，甚至更低的水溶液，致使許多金屬元素在這種酸性介質中活化進人土壤水溶液中。又如腐殖質在地表常呈膠體狀態且一般帶負電荷，因而吸附金屬陽離子；同時所有金屬離子都能與腐殖質形成螯合物。膠體的吸附和螯合物能使金屬離子固定在土壤中，從而降低了金屬離子的活性。
2.農業化學的實質是一個地球化學過程
農業化學作為一門學科的誕生就是植物礦質營養說的提出，植物的礦質營養就是指植物所需要的元素。農業化學對所需元素的研究，包括對它的來源、含量、分布和可給性等方面的研究。指出其來源主要是成土母岩和成土母質，並由此決定了在土壤中的初始含量。經過風化和成土作用，對初始含量、結合特性、在剖面中的分布會有所改變，這一改變實質上就是元素遷移、集散的地球化學過程。
農業化學按土壤礦質營養元素含量對植物的缺乏、適宜和過剩以研究其肥料施用品種及其合理施用量，是一種人為作用土壤礦質營養元素的遷移集散，實質上也是一個地球化學過程。
農業化學目前強調對植物營養遺傳學的研究並作為該學科研究發展方向，就是通過植物對營養元素的選擇性吸收來了解其「吸取養分的顯著基因型差異」和「抗逆境條件的生理反應存在極大基因型差異」，以合理開發土壤資源，按作物的土宜性（宜種性）提高農田生態系統的生產力，其研究重點或突破點仍然是以土壤礦質營養元素為主，故其實質也仍然是一個地球化學過程。
綜上所述，在農業化學中的礦質營養元素的變化過程，實質就是一個表生地球化學過程。因此，應當吸取地球化學學科的經驗，結合地球化學特別是表生作用地球化學進行研究，從而使農業化學研究更加深入，上升到一個新的高度。
3.以農業為目的地球化學研究的理論基礎是農業化學
農業化學的經典理論「礦質營養說」、「養分歸還說」、「最少養分律」、「植物營養遺傳」等是用以闡明礦質營養元素在成土母質（母岩）—土壤—作物的轉換過程中，對作物生長發育和形成產量和質量的意義，它的最終目的是落實在作物的產量和質量上。前已述及礦質營養元素在成土母質（母岩）—土壤—作物的轉變過程實質上是元素遷移集散的表生地球化學過程，因而農業化學應引進地球化學，主要又是表生地球化學。如此，按農業化學進行的地球化學研究與以往的地球化學研究有什麼不同呢？以往的地球化學，包括表生地球化學主要對各類地質體的元素分配分布的研究，是以礦產為目的的，如果涉及了對植物的研究，那麼也只強調它作為一種生命活動對元素分布分配的影響，而不考慮對植（作）物產量和質量的影響。現在將其應用於農業，也要以植（作）物產量和質量為目的，那麼就要與農業化學相結合，要以其經典理論為基礎來論述表生地球化學過程，只有這樣服務於農業才能有的放矢、具有實用價值，並能為農業部門所認同。
綜上所述，土壤質地決定了土壤的肥力特點；土壤質地又決定於由其構成的不同粒徑的土粒；土粒則是大小不一的礦物顆粒組成，其中原生礦物一般較粗成為土壤中的主要砂粒，由原生礦物衍變成的次生礦物成為土壤中的粘粒；原生礦物來源於岩石即成母岩，故成土母岩類型不同，原生礦物種類及含量就不同，以致使土壤質地不同；土壤養分也受岩石即成土母岩的影響，特別是土壤微量元素的影響因子第一位的是母岩母質，故成土母岩不同，土壤養分也就有差異。因此土壤的質地和養分都受岩石即成土母岩的影響，它們之間有直接和間接的繼承關系。
岩石的礦物和化學組成是地學的岩礦學、地球化學的主要研究內容，由岩石風化到形成土壤是表生地球化學研究內容。作為地學原有領域講其目的是為找礦服務，從而積累了非常豐富的系統的且時常更新的資料，特別是近年來開展的多目標國土資源大調查，針對農業環境有目的地做了大量工作。
土壤的礦物和化學組成即養分和質地是農學的土壤學、農業化學的重要研究內容，雖然對母岩也進行研究，但只是一般性的了解，有關這方面的內容多是引述地學的基礎資料。
從現代農業出發，引進地學理論和應用豐富的地質資料，土壤學是首當其沖的重要內容，實際上只有這樣，土壤學才能注入活力得以發展；同時地學也只有將其有關理論和資料，應用於涉及地球表層的其他學科如土壤學，也才能增加活力，拓寬服務領域，才能走出單一的為找礦服務而全方位地為社會服務。故而地學主動服務於農學，將其豐富的地質資料為土壤學所認同並在農業生產中予以實踐，地學才會發展。因此地學與農學的結合使農業地質學應運而生，農業地質學就架構地學與農學相結合的橋梁，如圖2-4所示；這種橋梁作用也可以土壤圈的構成得到說明。土壤圈是在土壤形成因素說及土壤地帶性學說提出後，明確土壤是一個獨立的歷史自然體的基礎上發展起來的，趙其國院士提出「土壤是岩石圈、水圈、生物圈和大氣圈相互作用的產物（圖2-5）；土壤圈內各種土壤類型、特徵和性質，都是過去和現在的岩石、大氣、水及生物相互作用的記錄與反映；土壤圈與岩石圈的礦質元素循環表現為以岩石為基礎的成土過程或地質過程元素的遷移和物質循環（圖2-6）」。顯然，土壤圈是農學研究主要對象，岩石圈則是地學研究主要對象。現代農學（土壤學）和現代地學的發展需要共同地並同等重要地研究這兩個圈，這是農業地質的主要任務之一，由此也足可說明農業地質學是架構地學與農學的橋梁。
圖2-4 農業地質學是地學與農學結合的橋梁
圖2-5 土壤圈的地位
圖2-6 土壤圈的內涵
❺ 農業地質環境與農業區劃
「農業地質」( agro-geology ) 一詞最早是由德國地質學家法魯 ( Fellow E. A. ) 和李希霍芬 ( E. von Richthofen) 於 19 世紀中葉提出的，當時只是用於解釋岩石風化與土壤的形成關系，被稱為 「農業地質學派」。到 1972 年，美國地質調查所為了統一學科概念，將農業地質解釋為應用於農業需要的地質學，勘查土壤的成因和成分、肥料礦產、地下水分布及特徵等，屬於應用地質學范疇。目前，通常被解釋為 「服務於農業的地質學」，主要研究影響土壤形成與分布的地質過程，以及地質材料作為保持和提高土壤生產力的手段在農業、林業和畜牧業等系統中的應用。主要工作涉及岩石和礦物的農用研究與開發、鹽鹼地土壤調查與改良、農作物和畜牧生產與地球化學元素關系的研究等，後者更是進一步推進了農業地質研究工作的深入。
農業地質環境涉及岩、土、水、氣、溫、光、熱、肥和生物等多種要素，內容和范圍非常廣泛，它是地質大循環和生物小循環的結果。地質構造條件控制著地層、岩石、地形、地貌類型的發育; 地理位置、地貌形態的不同又深刻影響著氣候、水文和土壤的發育; 而土壤環境和氣候條件則明顯地制約著生物群落的生長和繁育。農業的形成和發展包括由生物圈的形成、生物的生長繁殖和遺傳變異到生物蛋白質、酶、細胞乃至 DNA 片段的科學認知過程。在這一歷史進程中，始終貫穿著岩石與礦物的風化、土壤的形成、元素的遷移、生物的元素富集與分散、生物的分解與元素的生物再分配，進而不斷地改變著地球的圈層構造，以及地殼的不同地層、不同層位的化學成分及物質的形式。農業生產的發展依賴於地質環境，但同時也在不斷地而又深刻地改變著地質環境。
農業區劃，就是在農業資源調查、評價的基礎上，按區內自然資源和社會經濟條件相對一致性與區間差異性和區內農業生產的特點相對一致性與區間差異性等的原則劃分農業區，對各區農業發展方向，主導產業、輔助產業進行論證和調整，用以指導農業和農村經濟的發展。農業區劃是隨著農業發展的需要產生的，是隨著農業生產變化，農業地域單元的形成與演變而發展的。同樣，農業區劃的產生和發展也隨著歷史的發展有一個由低級到高級、由簡單到復雜、由不完善到完善的過程。因此，農業資源調查和農業區劃工作應當隨著國家經濟發展的進程不斷充實完善農業資源調查和農業區劃的內容，以適應國家經濟發展和全面建設小康社會的需要。
❻ 農業地質背景調查
農業地質背景調查屬基礎性調查項目，主要是在以往地質資料的系統整理分析的基礎上，進行基於地學意義的成土母質分類，結合農業部門相關資料，建立地質學與土壤學之間的聯系紐帶——土壤地質單位，開展土壤母岩、土壤調查和土壤礦物分析與元素生態有效性研究、土壤地球化學演化研究等工作，編制全省及3個重點區的農業地質背景圖，為農業地質環境綜合研究提供基礎性背景資料。其調查和成果數據如下。
1）以控制主要土壤地質單位的土壤地質剖面共有103條，主要分布於浙北、浙東、浙中3個重點調查區。
2）根據層位在剖面上採取土壤樣，其中全量分析共268件；微量元素有效態共268件；pH值、有機質共268件；礦物組成共268件。岩石樣也取自剖面點上，其中全量分析42件，薄片共37件。
土壤樣的分析測試項目有：①主量元素及微量元素53項（SiO2、Al2 O3、F2 O3、MgO、CaO、Na2 O、K2 O、Ag、As、Au、B、Ba、Be、Bi、Br、C、Cd、Cl、Co、Cr、Cs、Cu、F、Ga、Ge、Hg、Hf、In、I、Li、Mn、Mo、N、Nb、Ni、P、Pb、Rb、S、Sb、Sc、Se、Sn、Sr、Ta、Th、Ti、Tl、U、V、W、Zn、Zr）；②稀土元素15 項（La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu、Y）；③有效態及可浸提性8項（B、Cu、Mn、Mo、S、Se、Zn、Fe）；④pH值、有機質（Org.C）、土壤礦物組成、土壤磁性。
基岩樣的分析測試項目有：①主量元素及微量元素49項（SiO2、Al2 O3、F2 O3、MgO、CaO、Na2 O、K2 O、Ag、As、Au、B、Ba、Be、Bi、Br、C、Cd、Cl、Co、Cr、Cu、F、Ga、Ge、Hg、I、Li、Mn、Mo、N、Nb、Ni、P、Pb、Rb、S、Sb、Sc、Se、Sn、Sr、Th、Ti、Tl、U、V、W、Zn、Zr）；②稀土元素15項（La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu、Y）；③pH值、有機質（Org.C）。基岩的礦物組成通過岩礦鑒定及據主要氧化含量採用CIPW標准礦物計算（僅適用於火山岩）獲得，基岩的磁性參數引自「浙江省區域地層岩石地球物理地球化學參數研究」報告中同類岩石的數據。
3）浙北、浙東、浙中3個地區的成土母質圖、土壤地質圖。
4）浙江省1：50萬成土母質圖、土壤地質單點陣圖。
5）文檔多媒體資料。
❼ 區域農業地質背景的主要內容包括哪些
熱量 日照 水源/灌溉條件 地形 土壤 市場
❽ 農業地質調查研究進展
農業地質在國外通常被稱作「服務於農業的地質學」，土壤學研究仍然是農業地質學的主要任務之一，包括研究土壤形成與分布的地質過程，以及地質材料作為保持和提高土壤生產力的手段在農業、畜牧業和林業系統中的應用。主要工作涉及岩石礦物的農用研究與開發、鹽鹼地土壤調查與改良、農林植物和畜牧生產與地球化學元素關系的研究等。目前側重於對農業地質背景和農業地質環境的研究，以及土壤的化學污染與防治、土壤地球化學、農業中的微量營養元素及土壤區劃等，如法國波皮多大學的魏格納教授等在1980年對波皮多、香濱和布爾貢3個葡萄酒生產地區的葡萄地質背景關系的研究;美國在土壤分類、日本在土壤成土母質研究方面也十分重視土壤與地質體的內在聯系的研究、農業礦產的開發利用研究等。
我國由於受到經濟、科技發展狀況等因素的限制，在農業生態地質環境方面的研究起步相對較晚。但從20世紀80年代以來，國家一直把這一領域的有關研究作為攻關和應用基礎研究的重要課題，先後對29個省(自治區、直轄市)的農業生態環境的污染狀況進行了調查，在土壤地球化學背景值、污染物的農業生態環境效應、農業區劃布局等方面開展了一定程度的研究工作，並在有機氯農葯對農業生態系統的影響及作用規律，鉛、鎘、汞等重金屬元素及無機和有機污染物對農業生態系統的危害影響、遷移轉化規律與防治措施等方面取得了一定進展。近年來重點側重於實際應用，在農業與地質背景關系方面做了許多有益探索，並在農業礦產開發方面取得了明顯的效益。如四川對棉花、榨菜、柑橘、水稻等農作物與地質背景關系的調查;江西對南豐蜜橘等特色農產品產地進行生物地球化學研究;廣西對柑橘、羅漢果地質背景的調查;河南通過編制全省農業地質背景圖，相應開發了一些礦肥、農葯和礦產飼料添加劑;江蘇開展了板栗、柑橘等經濟作物的農業地質背景區劃;雲南研究了烤煙、茶葉種植區地質背景，等等。
我國農業地質工作大致劃分為3個階段;第一階段為20世紀50～70年代，為解決農田供水問題，而主要開展農田供水水文地質勘查、鹽鹼地改良、農用礦產開發，以及土壤侵蝕、荒漠化、土地沙化的調查研究與改造等工作，為提高我國糧食的單產和總量作出了重要貢獻;第二階段為20世紀80～90年代中期，主要包括名特優農產品的農業地質調查與開發工作，如廣西容縣的沙田柚、雲南東部的烤煙、四川涪陵的榨菜、浙江蕭山的茶葉、江西的南豐蜜橘和萬年貢米等，極大地豐富了農產品市場，促進了農村經濟的發展，也產生了農業地質背景系統、農業生態地質學等農業地質的理論總結和探索;第三階段是20世紀90年代中後期以來，我國農業地質發展進入了一個全新的時期，地質學和地質工作開始嘗試拓寬服務領域，「九五」期間國土資源部在傳統的1∶5萬區域地質調查工作中增加了農業生態地質調查試點內容，在全國不同地區部署了十幾個試點圖幅，1999～2002年進行了珠江三角洲、江漢平原和成都平原多目標地球化學填圖試點工作，取得了一系列重要發現，如土壤某些重金屬元素和放射性元素的高值區帶分布在人口密集區，2002年又在浙江省進行省級試點，並正式啟動了省、部合作農業地質環境調查計劃，掀起了農業地質工作的新高潮。
加入WTO後，我國糧食的數量和質量安全問題更成為國內外關注的焦點，因此，我國糧食主產區和人口密集區的農業地質環境質量調查就成為當前農業地質工作的首要任務。為此，國土資源部已與10多個省(區、市)簽訂了農業地質環境調查項目合作協議，部署調查面積近百萬平方千米。這項調查計劃正在迅速推進，根據國土資源部制定的《農業地質環境調查規劃要點》，到2010年，計劃將完成我國主要農業區的地球化學調查面積為260萬km2。
2002年3月，浙江省人民政府與國土資源部中國地質調查局合作開展「浙江省農業地質環境調查」，標志著全國第一個省、部合作的農業地質環境調查項目啟動。至2005年9月，該項目基本結束，完成總面積43613km2的農業地質調查，直接為浙江農業的科學規范、農產品的結構調整服務，為發展效益農業、特色農業、綠色農業提供技術支撐，為拓寬地質工作新領域、在全國推廣農業地質工作積累了寶貴經驗。
❾ 農業地質工作的發展趨勢
隨著信息技術的發展和對生態環境要求的提高，越來越多的科學家認為，國土資源、農業生態環境、農產品質量等資料和信息是基礎性、公益性和戰略性的，農業地質研究需要把岩石圈、大氣圈、水圈、生物圈和社會經濟圈緊密結合起來。農業地質學科的主要內容已擴展到國土資源的利用與管理、農業生產活動、農產品質量及食品安全、農業生態環境保護、區域經濟規劃、地方病防治、地質災害防治、可持續發展等眾多領域。近年來，與農業地質環境有關的研究和發展趨勢可概括為如下幾個方面。
（一）農業環境保護已成為世界各國共同關心的重大課題
工業化給人類生存環境帶來的種種影響和危害早已引起各國政府和科學家的普遍關注，針對工業化污染的研究相對成熟，許多國家和政府已頒發法令制止有害工業污染物的任意排放，使工業污染在一定程度上得到有效控制。相比之下，工業現代化對農業環境的負面影響到20世紀後半葉才引起人們的警覺，工業「三廢」及城市生活污染物排放、農業生產中農葯、化肥等化學品大量投入，是導致農業生態（地質）環境日益惡化，農產品質量下降的主要原因之一。目前，農業地質（生態）環境和農產品安全體系的構建已愈來愈被世界各國政府所重視。許多國家，尤其是美國、英國、法國、德國、日本等發達國家相繼投入大量的人力和物力，對重金屬、硝酸鹽、農葯以及持久性有機污染物（POPs）等在農業生態環境中的行為和影響開展了一系列基礎研究和應用研究，並建立專門機構，制定相應的法令法規，嚴格限制化學品在農產品生產領域的使用范圍和數量，同時大力發展有機農業，走農業可持續發展之路。在大量基礎性、應用性研究的基礎上，實施了大規模的農業生態環境的實時性監測；生產過程式控制制技術的精準化、程序化及產品質量的即時性監測；印度等一些發展中國家也逐步認識到農業生態環境污染對農業持續發展的負面影響，積極開展了相關內容的工作，加緊制定保護和改善農業生態（地質）環境、防治農產品污染的政策和技術措施，以適應經濟全球化趨勢和國際農產品一體化進程。
我國由於受到經濟、科技發展狀況等因素的限制，在農業生態（地質）環境方面的研究起步相對較晚。但20世紀80年代以來，國家一直把這一領域的有關研究作為攻關和應用基礎研究的重要課題，先後對20多個省、自治區、直轄市的農業生態環境污染狀況進行了調查，在土壤地球化學背景值、污染物的農業生態（地質）環境效應、農業區劃布局等方面開展了一定程度的研究工作，並在有機氯農葯對農業生態系統的影響及作用規律，鎘、汞等重金屬及無機和有機污染物對農業生態系統的危害影響、遷移轉化規律與防治措施等方面取得了一定進展。在「十五」期間，針對當前加強農產品安全管理的形勢以及適應加入WTO的迫切需要，我國正借鑒發達國家的經驗，積極研究農業生態環境保護和防治、農產品安全生產過程式控制制等關鍵技術，並在我國首次將生態農業、食品安全技術等方面研究列入「十五」科技攻關重大項目，研究和制定了如《農田灌溉水質標准》等國家標准，將我國農產品（食品）安全納入《中國食物與營養發展綱要（2001—2010）》，以農業生態環境安全和食品安全為主線，開展科技攻關。
（二）與農業地質相關的基礎性、應用性研究不斷深入
長期以來地球化學、環境化學、土壤化學、植物營養學、環境生物學、毒理學、污染生態學、環境醫學等學科領域對農業生態環境中有毒有害物質賦存形態、活化遷移、轉化循環、生物吸收累積機制、生物效應等一系列問題進行了大量基礎性研究，取得了大量理論研究成果，建立了理論方法體系，為農業生態環境的綜合評價提供了基礎理論依據。
美國、英國等一些西方發達國家自20世紀60年代以來，相繼對重金屬、硝酸鹽、有機氯農葯等在農業生態環境和農產品中的污染現狀、發生規律、遷移富集過程、循環轉化機理及農產品質量安全控制策略和治理途徑等各個方面開展了一系列深入而廣泛的研究。地球化學、環境化學、環境生物學、毒理學等學科領域的理論研究和實驗分析，取得了不同濃度、不同形態污染物的地球化學行為、生物可利用性、生物毒性及其臨界值、生態效應等大量基礎理論成果。
農業生產過程對環境的污染主要為面源污染，因其涉及面廣，過程、機理復雜，針對面源污染的研究相對滯後。國外對重金屬在土壤和植物中的遷移富集規律、氮磷水平及潛在的面源污染、有機氯等有機物污染、信息技術在農業面源污染調查與評價中的應用等進行了較為深入的研究，但相關研究目前基本上集中在畜牧業發達的地區，研究的土壤基本上為旱地，對濕地土壤和水田土壤的研究尚感缺乏。
在農業信息系統開發方面，發達國家的信息高速公路正迅速伸向農村和農業，利用計算機技術、地理信息技術與網路技術集成優勢，在農業面源污染信息系統、生豬管理系統、名優果樹新品種、農業信息管理系統、畜禽飼料專家配方系統等方面的應用已經相當成熟，尤其以美國、日本、西歐國家為代表的發達國家，在完成了農業工業化和農業機械化後已經進入農業信息化時代，建立了以AGRIS、CABI、AGRICOLA等為主的三大著名國際農業資料庫以及國家食品安全資料庫（National Food Safety Database）；衛星數據傳輸系統已被農業生產者廣泛應用，使農業生產率得到大幅度提高。
（三）農業地質評價方法技術研究方興未艾
長期以來，地質、農業、水利、環保、氣象等部門從不同專業角度出發，形成了岩、土、水、氣、生物等介質的調查和研究方法，制定了相應的規范規定。但這些調查和研究工作多從部門與學科專業角度出發，調查研究的介質要素相對單一，分析測試指標較少，不少方法技術主要適用於局部性、專題性研究目標。與傳統的單學科研究、實驗室試驗、局部調查評價有所不同，農業地質環境調查是一項包括區域和局部多尺度、水土生物多介質、調查研究相結合、基礎性和應用性兼顧的復雜系統工程。岩土地質背景、氣候、植被生物、地形條件等自然資源、環境條件及其質量狀況是影響農業生產的基本要素；需要有一套具有科學性、可操作性、適應實際需要的評價方法技術體系予以支持，因此，近年來針對環境質量、污染程度的評價方法模型，特別是綜合考慮多環境要素，從生態系統角度出發的綜合評價體系研究，包括評價的框架思路、指標體系、標准依據、方法模型已成為當今生態環境科學的熱點研究課題。
隨著當代科學技術的進步，高新技術的應用已成為現代農業地質調查和評價的重要手段，GPS、RS、GIS等新技術迅速在農業地質環境調查和研究中推廣普及，為野外調查、快速高效地採集數據資料提供了技術條件；現代分析儀器、測試方法及技術水平的發展，土壤沉積物、植物、水等介質中多元素定量測試技術的成熟，為多要素、多指標因子的農業地質環境綜合評價研究提供了方法手段；計算機技術、資料庫技術、地理信息系統（GIS）的發展和成熟，為海量數據資料的管理、統計處理、空間分析和解釋評價提供了技術平台。