土壤地理学发展史
A. 现代土壤地理学的奠基人是下面哪一位
现代土壤地理学的奠基人是:道库恰耶夫,
1.土壤地理学奠基人道库恰版耶夫(1846-1902) 1883年发表了《俄权国的黑钙土》,论述了俄国广阔草原地带一种松软、暗色的富含腐殖质的土壤特征及其空间分布,揭示了土壤发生与成土环境的密切联系,创建了成土因素学说,即土壤是气候、生物、母质、地形和时间等综合作用的产物。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发育的历史。
2.于是土壤研究不再是农业化学与地质学的分支,而成为一门独立的科学。他创建了成土因素学说,即土壤是由五大成土因素,即气候、生物、母质、地形和时间综合作用的产物,并创立了土壤生成因子。公式。他的继承者威廉斯在他的学说基础提出统一的土壤形成规律是生物小循环和地质大循环的对立统一。
B. 地理学发展史的古代地理学
(上古时期至18世纪末)
古代地理学是农牧业社会的产物。其特点是以地理知识的描述性记载为主;学科内外分化不明显;由于环境差异和交通不便,古代地理学的体例和内容具有显著的地域差异。 本时期的地理思想和著作主要出现在古埃及、美索不达米亚、中国、印度、古希腊和稍后的罗马帝国等古代文明中心。它们各具特点,其中以中国和古希腊、罗马最为重要。
古希腊罗马 古希腊罗马地理学继承了古埃及地理学运用数学探讨地理现象的传统,成为西方地理学发展的源流。其早期重要奠基人,是公元前 5世纪的希罗多德,他最早探索了历史上的人地关系、讨论了区域的界线;希波克拉底创立了人的 4种气质学说,探讨了环境对人类行为的影响。稍后,德谟克利特对宇宙的无穷性、大气现象的原因、生物对气候的依存以及地理环境与人类社会的关系,进行了观察和推测。柏拉图从唯心论出发,认为圆是最完美的对称形,演绎出圆的地球位于宇宙中心,这是球形说最早的概念。柏氏的学生亚里士多德,则唯物地认为地球和天体都是原质构成的,从实验材料和实地观察中进行了归纳判断,科学地证实了大地球形说。
亚里士多德以后的古希腊文明衰落期和罗马帝国时代,是西方经典地理学建立时期。代表性人物主要有古希腊的埃拉托色尼和罗马时代的斯特拉波、托勒密。
埃氏被西方地理学界尊为“地理学之父”,他不仅第1次合成了 geographica(意为地理学或大地的记述)这个术语,而且用两地竿影换算出弧度,计量了地球的周边是252000希腊里(约折合为39690公里),已近于近代的实测值。埃氏不仅是古代数理地理的创始人,还发展了亚里士多德的居住适应地带学说,将世界分为欧洲、亚洲和利比亚(以后的非洲)3个地区,以及一个热带、两个温带和两个寒带等5个地带,并首次根据经纬网绘制世界地图。
斯特拉波整理荷马史诗以来的古代地理知识,继承亚里士多德和埃拉托色尼的居住适应地带学说,利用当时商业航海的记载并结合自己一生旅行见闻,写成17卷《地理学》。它较详细地记载了当时以地中海为中心的罗马帝国地理情况,是西方区域地理的先声。
托勒密的名著《地理学指南》(8卷),内容包括地图投影、各地的经纬度表和绘有经纬度的世界地图。这部著作为近代地图学的发展起了重要作用。他的地心说统治人类的思想达1500年之久。
中国 在春秋战国时期,出现了各种流派的人地关系思想。
在世界观方面,主要是围绕着所谓“天”有两种不同的看法:一指主宰一切的上帝,一指不以人的意志为转移的自然规律。两者分别具有唯心和唯物倾向,但均有听天由命的色彩。孔子提出“畏天命”,符合周王自命为天子的政治要求;老子提出“人法地,地法天,天法道,道法自然”,重视自然规律并具有地理唯物论见解。
在方法论方面,阴阳、五行、八卦学说作为一种朴素的辩证说理工具,对地理现象的解释起到不少作用。《周易》认为自然界是由阴阳两种对立力量作用下发生变化的,在地理书籍中山的阴坡和阳坡、河的北岸和南岸亦均以阴阳区分,沿袭至今。以八卦表示8个天象和地理方位,更是始于中国。
《内经·素问》这本最早的医书将木、火、土、金、水类比为东、南、中、西、北 5个方位和春、夏、长夏(暑)、秋、冬5个季节,并认为东部地区主木,属青色,象征植物繁茂;南部地区主火,属红色,象征土壤红赤;中部地区主土,属黄色,象征黄土高原和冲积沃土;西部地区主金,属白色,象征戈壁大沙漠;北部地区主水,属黑色,象征日照短暂和土壤棕黑。
中国最早的地理著作是战国时代的《尚书·禹贡》和《管子·地员》。《尚书·禹贡》按地理特征将古代中国版图分为九州,并概要记载各地自然条件、经济活动和物产交通,堪称世界上第一部综合地理作品。《管子·地员》探索了中国土地的分类和山地植物的垂直带谱,是世界上最早对土地进行系统分类的作品。 (4~14世纪) 中国、阿拉伯的地理知识和地理思想有长足的进步;欧洲的地理知识和地理思想则出现了停滞和倒退。
欧洲 中世纪是经济、文化衰落的黑暗时代,政教合一、闭关自守的小君主国使人们的地理眼界大为缩小,统治者力图使地理学成为基督教的奴仆,出现了地理学思想的反动。不仅古希腊、罗马在地理方面的优秀传统未得到继承,而靡用宗教迷信和占星术来解释一切地理现象。如 6世纪商人科斯马斯著《基督世界地形》,以地平说代替球形说。书中以摩西的圣柜作为地球的形状,把大地看成为扁平长方形,东西长度为南北之两倍,四周为海洋环绕,其外又有陆地,即天堂所在。12世纪以后,由于十字军东征,使欧洲人地理眼界扩宽了;中央集权封建国家的成立和教会建立大学,将古希腊、罗马的经典著作由阿拉伯文转译过来;加上指南针从中国传入,使商业航海发达起来。所有这些使欧洲的地理作品和地图绘制开始出现某些转机。阿拉伯世界 7世纪开始,伊斯兰教团结了分散的阿拉伯部族,统治了中亚、西亚、北非和伊比利亚半岛,巴格达成为伊斯兰世界的学术中心。他们翻译希腊先哲的著作;连年征战、麦加朝觐和商业航海活动,又使伊斯兰世界成为东西方交流的枢纽,涌现了许多伟大的穆斯林旅行家,如马苏第等。十进位制和罗盘就是此期由中国经印度和阿拉伯世界传入欧洲的。古代阿拉伯地理学的成就是不应忽视的。如921年,巴尔基搜集了阿拉伯旅行者的气候观察,编成了第一本《世界气候图集》;稍后,马克迪西提出将世界分成14个气候区的方案;11世纪早期,阿维森纳观察中亚山区,提出褶曲抬升山岳的运动和侵蚀切割地形的均变过程。
中国 这个时期在方志、沿革地理、域外地理、自然地理和地图等方面都有很大的成就。如法显的《法显传》、玄奘的《大唐西域记》至今仍是研究中亚、印度历史地理的重要文献;郦道元的《水经注》至今仍为考证中国水资源和水环境演变的要著;沈括的《梦溪笔谈》一书提出了河流的侵蚀、搬运和堆积作用,并用以解释华北平原形成的原因,较西方类似的见地早4个世纪。 (15~18世纪) 本期的重大事件是中国的郑和“七下西洋”和西方的地理大发现。虽然,郑和下西洋的时间比C.哥伦布开始的地理大发现早半个多世纪,船队的规模、航海的技术也远胜于哥伦布,然而其社会意义和对地理学的影响则远不及地理大发现。
各民族之间的相互旅行探险,古已有之。但是,旅行探险同地理大发现不是一回事,说哥伦布是新大陆的发现者,正是从地理大发现这一重大社会事件出发的。哥伦布之后开始了人类历史的新纪元,即西方由中世纪封建制向近代资本主义的过渡阶段。地理大发现给地理学带来的影响是巨大的,可以从3方面阐明:①地理大发现期间,成功地在远程航行中运用了罗盘,并精密地测定了经度,技术的改进和数据的积累导致了地图学的革新。16世纪初,P.亚皮安绘制了一个地球的心状图,其弟子G.墨卡托于1569年绘成了一幅适用于航海的等距圆柱投影世界全图,成为第一个将整个地球表面描绘在平面上的人,尔后又编绘《墨卡托地图集》。在中国,意大利传教士利玛窦编绘的世界地图,改变了中国学者沿用的“天圆地方”、“华夏居于寰宇之中”的旧观念。②通过15世纪末到18世纪的地理探险和发现,出现了一些学术价值较高的地理著作。德国S.明斯特尔的《宇宙志》于1544年出版,被认为是地理大发现的早期代表作。德国B.瓦伦纽斯的《普通地理学》首次将地理学领域区分为专论和通论两大部分,前者描述地区特征,后者揭示全球性法则。中国明末出现资本主义萌芽后,也在同期进行了实地考察和理论探索工作,如徐霞客的《徐霞客游记》已有不少成因方面的论述;清初刘献廷提出地理学要阐明“天地之故”,即探讨地理现象形成的原因等。但是,没有成为中国古代地理学的主流,中国古代地理著述多描述性记载,缺少对地球表面整体规律的研究。这是近代中国地理学落后的原因之一。③15世纪20年代到17世纪20年代,西欧出现了“文艺复兴”,艺术和科学得到蓬勃发展,从而使学者能对自然界和人类活动的某些法 则进行概括。当时的地理考察和发现,为哲学家和科学家提供了丰富的自然、人文及二者关系的具体素材。另一方面,新生的地理唯物论又给予地理学发展以难以估量的影响。17世纪法国哲学家孟德斯鸠提出的气候决定论,18世纪德国哲学家I.康德的二元论,均成为近代地理学的方法论基础。中国没有一个文艺复兴,且地理发现的眼界远较西方为窄,历代封建王朝的权力集中,一方面保证了国家统一和经济稳定,另一方面也阻碍了社会、文化和科学的变革。不变论的思想、传统天人感应的唯心哲学观,严重阻碍了地表事物内在规律的研究和正确人地关系的探讨。
总之,从15~18世纪,地理学处于由古代向近代转变的时期。西方地理学用了3个多世纪,完成了技术革新、资料积累和建立地理唯物论的哲学基础3方面的准备,为欧美近代地理学的建立创造了前提。中国在明末清初,亦开始了整体地表规律的探索,但由于技术手段缺乏创新、科学资料积累不够,特别是统治者仍鼓吹天命论等,新的地理学无法兴起。
C. 自然地理学的简史
人类的地理知识起源于远古时代。但自然地理这一术语始用于17世纪,至18世纪后半期已广为流行。自然地理学作为地理学中的一门学科,出现在近代地理学形成时期。自然地理学的发展大致可分为知识积累时期、近代时期、现代时期三个阶段。
19世纪中期以前,地理学以地理知识的描述性记载为主,自然地理知识作为地理学的一个重要方面,主要是了解地球表面的自然现象、记录山川形势、游历探索四方奇胜,进行探险、发现活动等。
早在公元前3000多年,古埃及人就开始观测尼罗河水位的变化。公元前5世纪,古希腊希罗多德在《历史》(又称《希腊波斯战争史》)一书中叙述了尼罗河夏季洪水的动态规律,并且指出河口三角洲是由河流带来的泥沙堆积而成。
以后,亚里士多德把地球表面各种自然现象作为土、水、火和气四种基本原质的统一体。埃拉托色尼计算了地球的周长,用数学方法研究、确立地球表面经纬度和事物位置的方法,奠定了数理地理的基础,并且将地球划分出五个气候带。在欧洲,整个中世纪是封建闭塞和宗教观念统治时期,地理学几乎没有取得什么进步。
15~17世纪是地理大发现时期,人类的地理视野大大地扩展,不但最终证实了大地球形说的正确性和地球存在着一个统一的世界大洋,还发现了洋流,确定了南北半球的信风带和对季风形成作出科学解释。这一时期收集的大量地表自然现象资料,为17世纪下半叶探讨海陆起源、植物和动物的分类等理论问题,以及综合地研究地球表面自然现象建立了基础。 在中国,公元前13世纪殷代甲骨文中已有关于天气情况的记载。公元前11~前6世纪作于周代的的《诗经》记述了数十种地貌形态。战国时期成书的《尚书·禹贡》依据名山大川的自然分界将当时的疆域分为九州,并就山川、湖泽、土壤、植被等对各州进行区域对比。《管子·地员》篇是首创土地分类的著作,综合当时关于地貌、土壤和植被的知识,较为系统和详细地把土地分为5大类20多个小类,并记述了山地植被的垂直分布。
西汉(公元前206~公元25)以前成书的《山经》对长江流域和黄河流域的自然条件以山为纲作了综合性记述。公元六世纪初,郦道元完成《水经注》,对中国1252条河流水道的源流、脉络和流经地区的地理情况作了详细的注释。11世纪时,沈括在《梦溪笔谈》中叙述了海陆变迁的事实,从河流沉积作用解释华北平原的成因,从流水侵蚀作用论述了雁荡诸峰的形成,还详细记载了物候现象。
17世纪上半叶,徐霞客对喀斯特地貌、火山地貌、河谷纵横剖面发育、植物与环境的关系等作了详尽的记载和科学的分析,特别是对中国西南地区喀斯特地貌的描述非常详细,其中关于溶蚀洼地分类、钟乳石和溶洞形成,以及峰林的类型、分布与地质构造之间关系等的论述是当时的最高研究水平。
19世纪初期德国洪堡和李特尔创建近代地理学。自然地理学开始成为一门独立的分支学科。从这时起,自然地理学由单一的、表象的、静态的自然地理成分和现象的研究走向把自然地理环境作为一个整体进行综合的、内在的和动态的研究。随着自然地理学研究的深入,许多分支学科,如地貌学、气候学、水文地理学、土壤地理学、植物地理学、动物地理学、冰川学、冻土学等迅速发展起来。
洪堡德把自然地理环境看成一个整体,应用经验的和归纳的比较法,对不同区域、不同地理环境进行比较研究,认为地球表面各种自然现象之间存在着因果上和区域上的相互联系。他根据大量实地考察资料,论证了植物的水平分布和垂直分布与气候的关系,创立植物地理学;还首创世界等温线图,研究了气候的形成和分布,成为近代气候学研究的开端。洪堡德的贡献为自然地理学成为一门独立的分支学科奠定了基础。
19世纪60年代开始,德国佩舍尔提倡用发生学观点来研究地球表面的自然特征,为自然地理学确立了地理学中分支学科的地位。李希霍芬创立了关于自然现象世界分布的一般概念,把自然地理学的研究论题引向地志学,即阐明特定地区内务种事物相互因果关系。地志学的概念受到赫特纳支持并加以详细论述,他的思想对德国自然地理学进展有深远影响,其重要结果是将注意力转向研究人类及其周围自然界与生物环境之间的关系。
19世纪后期到20世纪初期,彭克探讨了地形的成因和形成过程,创用“地表形态学” 一词。他还将阿尔卑斯山的第四纪冰期划分为3个间冰期和4个冰期,对冰川学和第四纪地质学作出重要贡献。20世纪初,施吕特尔提出景观研究是地理学的中心目的,用历史地理学方法探索文化景观从原始(或自然)景观演化的现象和过程。他把自然地理学研究的注意力引向研究人类活动所创造的人类居住地。20世纪30年代末期,特罗尔创建景观生态学,对德国自然地理学的发展同样有着深刻影响。
19世纪后半期,美国正处在西部大勘测时代,戴维斯在进化论思想影响下提出了侵蚀轮回学说,并提倡用“地形的解释性描述”来阐述地貌发育过程,对地貌学的建立和发展起了重要作用。以后,德国彭克又提出地貌演化学说。
19世纪后期,在德国地理学思想影响下,俄国沃耶伊科夫从事地球热量与水分子衡研究,主张重视人类对环境的影响。俄国自然地理学创始人道库恰耶夫在论述土壤形成时提出自然综合体概念,并建立了自然地带学说。以后,他还提出地理景观概念,认识到人是地球表面的一个主要变动力量。
20世纪前半期。贝尔格、格里戈里耶夫等发展了自然地带学说和景观学说,为发展自然地理学基本理论作出重要贡献。与欧美不同,苏联地理学家非常重视自然地理学研究,通常把研究注意力放在自然环境各个要素方面,自然地理学内部分化明显,在自然区划、景观制图、地球化学景观、生物地理群落和古地理学等方面研究取得显著进展。
中国近代地理学是在引进欧美近代地理学的基础上逐步形成的。1908年,张相文编著了中国最早的自然地理学教科书《地文学》,开创了中国近代地理教育。从20年代起,竺可桢对气候学进行了广泛深入的研究。中国地理学者对中国的地貌、气候、水文、土壤和植被等进行广泛的考察研究,从50年代起对青藏高原、黄土高原、新疆、黄淮海平原和海岸带,以及冰川、冻土、沙漠等进行了系统考察,自然区域研究迅速发展。
从60年代开始,地理学出现了重大变革,建立了地理系统学说,从学科分化走向新的综合。在综合研究的基础上,又发展了新的分支学科。在研究方法上,引进了电子计算机和遥感技术,加强了定量分析研究。 。运用自然地理学的研究成果,参与解决农业生产、工程建设、资源开发利用、地理环境污染和治理等问题,由此而发展了应用气候学、应用地貌学、资源地理学、环境地理学、医学地理学等应用性分支学科。
D. 土壤地理学 案例分析
土壤地理学是研究土壤与地理环境相互关系的学科。是土壤学和自然地理学之内间的边缘容学科。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。
E. 论述近代土壤科学的发展及主要观点
近代土壤学的发展,更加重视宏观研究与微观研究的结合,注意用生态学观点专研究属土壤地理学;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。
F. 地质学对土壤学发生和发展的贡献
1.地质学创土壤研究的先河
人类通过栽培水稻与土壤打交道,如前所述最早发展是在湖南的距今14000年左右的旧石器时代向新石器时代的过渡期;有关土壤的最早文字记载在我国是在距今4000年左右的夏商周时期的夏代;但将它纳入近代自然科学范畴研究土壤则是开始于地质学,此时没有独立的土壤学。
国外地质学家法鲁、李希霍芬、拉曼等用地质学观点研究土壤,认为土壤是岩石经过风化而形成的地表疏松层,即岩石风化的产物。当时专门研究土壤的德国科学家费斯克就说过“土壤过去某个时期曾是岩石,而现在又正在形成岩石。从岩石学观点看,可以把土壤学看做是一种独立的土质结构的岩石”[1]。由于此一时期是地质学家从地质观点研究土壤,故在土壤学研究历史上,就称为“农业地质学派”;与此同时的土壤研究机构也就设在地质研究机构内,如1907年匈牙利皇家科学院地质研究所内就建立了世界第一个从事农业地质研究的“农业地质部”,该部是以土壤地质调查、土壤成因和分类为主要任务[2]。
国内对土壤的研究首先也是地质。以地质观点研究土壤的创始人之一的李希霍夫1868年到1872年先后7次来我国考察,到过山东、直隶、四川、华中、华南、东北,足迹遍布大半个中国,他的考察是以地质为主。毫无疑问,他的地质考察对我国地质学发展有巨大影响,自然他以地质学观点研究土壤也会对我国产生深刻影响,以至于到1930年7月,当时的中华教育文化基金会就委托中央地质调查所筹建土壤研究室(是现中国科学院南京土壤研究所的前身)。1932年应我国邀请,美国派James Thorp来华任中央地质调查所任主任技师,他的主要工作首先就是开展与地质学密切相关的野外土壤调查,湖南省1937年在衡山、湘乡一带进行的首次土壤调查就是中央地质学家所完成的。故我国首批土壤研究人员就是当时的地质科技人员。
2.成土因素说强调生物是主导因素,而忽视了地质(母质母岩)因素
道库恰耶夫的成土因素说是他在俄罗斯大平原上做土壤调查工作时总结创立的。俄罗斯大平原绵延近千公里,在此区域内,从北到南存在着一个递增的温度梯度;从东到西存在着一个递增的温度和年降水量的梯度。与此相关的也就存在植被类型的差异,特别是从草原植被到森林植被的变化。气候和植被的规律性变化,在相对一致的母质上留下了它们的影响,产生了明显的土壤差别。如此道库恰耶夫提出了土壤的地带性分布规律。后来西比尔采夫将土壤的地带性分布规律深化为土壤地带性理论,即将一定的土壤种类与一定的气候植被或地理区域相联系。土壤地带性理论广为传播,造成了很大影响,促进了人们深入研究和认识气候、生物等地带性土壤发生因素在土壤形成中的作用。这一点特别是后来的威廉斯所提出的“土壤统一形成过程”概念中,进一步强调了土壤形成中生物因素的主导作用,他认为作为土壤形成主导因子的生物的发展将引起土壤性质的变化,是生物累积过程主导成土过程。这样成土因素说的成土因素主导是决定于生物,而生物(植被)受气候控制具地带性,如此成土因素说就有了“唯地带性”之说,从而在土壤发生分类中忽视了其他因素,尤其是成土母质母岩的作用;更有甚者在我国20世纪50年代学术思想一边倒的情况下,将土壤形成持地质观点即将母质母岩作为重要成土因素的观点树为对立面加以批评,以致在土壤学领域无人敢问津地质因素在土壤形成中的作用,这一点给我国土壤学的研究和发展带来很大的不良后果,正如李连捷院士1991年指出的那样“时至今日,给土壤学留下的是难以解脱的后遗症,很长时间使地学在土壤学中得不到应有的地位,既影响了土壤学理论的发展,也延误了人才的培养”[1]。
3.土壤学家对加强地质学用于土壤学的意见
土壤学发展到现代,一些土壤学界的有识之士,重新考虑了地质学在土壤学中的意义,当然,它不是简单地回复到法鲁和李希霍芬的年代,再说,就地质学本身而言,其水平也远非与当时同日而语。因此土壤学中的地质学意义重新被考虑、被认识也是科学发展的必然,例如北京农业大学李连捷院士对此就有精辟的论述。
李连捷院士(照片2-7)1932年毕业于燕京大学理学院,1944年获美国伊利诺大学农学院哲学博士学位,回国后任中国(央)地质调查所研究员,从事土壤研究。他是我国土壤学主要开拓者和奠基人之一。半个多世纪以来,一直从事野外考察和科研、教学工作,在土壤分类学、土壤地理学、地貌学和第四纪地质学方面,成绩卓著,1955年就被聘选为中国科学院学部委员(院士)。他从20世纪90年代以来,多次论及地质学在土壤学发展中的意义,如在1992年农业出版社出版的《土壤地质》[3]专著序言中认为“将地球表面连续不断的土体精确鉴定划分出来,这是土壤学中地学的无可置疑的艰巨任务。”又指出忽视了地质学,在理论上“影响了土壤学理论的发展”;在实践上“脱离地学基础的土壤学也是难以解决当前实际问题的。”针对当前的实际情况,他预言“着手把地学作为土壤科学的重要基础理论为时将不会过久。”
照片2-7 李连捷院士(1908~1992)
当笔者在1987年将地质成果引入农业研究领域,率先在湖南开展农业地质研究时,就得到了湖南农学界,特别是土壤学界的重视。例如原湖南省农学院土壤学教授汤辛农先生就曾指出“湖南农业地质研究是农业的一项重要的基础研究,对土壤科学的发展很有意义,很有必要进行”;湖南农科院著名土壤学家肖泽宏先生认为“在农业方面运用地学成果进行农业地质研究为农业服务,很有意义。农业地质具有边缘科学性质,研究必须与农业部门配合协作”;湖南省农业经济和农业区划研究所原所长段正吾研究员针对地质科学应用到农业区划中认为“丰富的地质资料用于农业开发引申到农业区划中来,属于边缘性交叉研究,这对于深化农业区划研究工作,更好地指示农业布局,实行农业区划科技兴农有实际意义”。湖南农科院原院长因际榕研究员认为“农学和地学的结合很有必要,这种结合本身就是一种创新”。
G. 土壤地理学的发展概况
1 欧洲
李比希( Liebig ):农业化学土壤学派,土壤只是养分储存库,植物只是吸收消耗土壤养分。
法鲁(Fellow):农业地质土壤学派,土壤是岩石风化的疏松表层,随土壤的发育,风化淋溶作用增强,使土壤养分减少,肥力下降。
2 俄国
土壤发生学代表
道库恰耶夫:土壤地理学的奠基者
土壤是独立的历史自然体(《俄国黑钙土》)
土壤是五大成土因素的产物
土壤分布与地理环境密切相关,提出土壤地带性学说
拟定土壤地理调查和编制土壤图的方法
3 美国
土壤诊断学代表(定量)
4 中国
土壤研究历史悠久
《尚书.禹贡篇》:土壤的生产性质、地理分布和土壤等级
《管子.地员篇》:土壤分类“九州之土凡九十物”
《氾胜之书》:比较完整的耕作原理和简易测定宜耕期的方法
《齐民要术》:生产经验的总结,如农作物轮作方法
近代学习国外知识
30-40年代受欧美地质学派影响。
解放后受前苏联发生学派影响
现代结合我国特点,向标准化、定量化和国际化发展
H. 土壤地理学的介绍
土壤地理学是研究土壤与地理环境相互关系的学科。是土壤学和自然地理学之间的专边缘学科。它研究属土壤的形成、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。
I. 什么是土壤地理学,土壤地理学发展的国际和现状
土壤地理学是研究土壤与地理环境相互关系的学科。是土壤学和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
(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,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。
(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
编辑
(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。
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。