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土壤地理學

(土壤學學科)

鎖定
土壤地理學是研究土壤與地理環境相互關係的學科。是土壤學自然地理學之間的邊緣學科。它研究土壤的形成、演變、分類和分佈,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。
中文名
土壤地理學
外文名
Soil geography
適用領域
土壤地理環境自然
所屬學科
土壤學
地理學

土壤地理學土壤的基本概念

土壤地理學土壤定義

中國是一個農業歷史悠久的大國,其認土、用土和改土的歷史早在戰國時代《尚書·禹貢》就有記載,並概述九州土壤的某些特徵、地理分佈及肥力等級等,這是世界上有關土壤分類和肥力評價的最早記載。《周禮》闡述了“萬物自生焉則曰土”。即分析了土壤與植物的關係,也説明了“”的本身意義。許慎《説文解字》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”。具體説明了“土”字的形象、來源和意義。至於“壤”,《周禮》指出:“以人所耕而樹藝焉則曰壤,”即土通過人們耕作、利用改良而成為“”。這種把“土”字和“壤”字聯繫起來的觀點,是對土壤學概念最早的樸素的解釋。隨着自然科學的發展,近代土壤學概念開始孕育在西歐學 者有關土壤與植物關係的論述中。如認為土壤除供給植物水分之外,僅起着支撐物的作用;泰伊爾提出“植物腐殖質營養系 統”,認為除了水分以外,腐殖質是土壤中唯一能作為植物營養的物質。世紀以來,歐美的土壤科學技術有了較大的發展。 德國化學家李比希提出了有名的“礦質營養學説”,認為土壤的礦質養料是植物 吸收的主要營養物質,由於植物長期吸收的結果,致使土壤礦質養料儲量減少,必須通過施用化學肥料如數歸還土壤,以保持土壤肥力的永續不變。德國地質學家法魯、李希霍芬拉曼等在78世紀下半葉用地質學觀點來研究土壤和定義土壤,認為土壤是岩石風 化過程的產物。這些假説或學説,雖未能全面而正確地提出土壤的本質及其與 植物生長的關係,但對於啓發他人從不同側面去認識土壤仍有裨益。18世紀90年代,俄國學者、土壤發生學的創始人道庫恰耶夫提出了土壤形成因素學説,認為土壤是一個獨立的具有外部形態和內部特徵的自然歷史體,土壤形成過程是由岩石風化過程和成土過程所推動的,影響土壤形成發育的因素有母質、氣候、生物、地形及時間,通稱五大成土因素。並在土壤形成因素學説的基礎上,建立有關土壤地理分佈規律的地帶性學説。由此,奠定了現代土壤科學的土壤發生學概念及其 主要理論基礎。在此基礎上,威廉斯提出了土壤統一形成學説,建立了土壤結構性和肥沃性概念。俄國和前蘇聯土壤學者都在土壤發生學思想和理論指導下開展有關土壤組成、特性、分類和土壤調查製圖的研究,並使之不斷深入與擴展。由上述可見,在土壤發生學發展的歷史階段,也是土壤的科學概念形成和發展的重要階段。它的主要特點是強調定性的、區別於母質之土壤的發生學特性和本質屬性———肥力。總結與概括其迄 今仍廣泛應用的土壤經典發生學的定義,土壤是地球陸地表面具有肥力能夠生長植物的疏鬆層(包括海、湖淺水區)。受到美國土壤科學發展道路的影響,土壤概念更加強調土壤的三維空間特性,除肥力之外的多功能特性及其定量描述。美國土壤學家馬伯特接受了道庫恰耶夫土壤形成因素學説的影響,綜合闡述了土壤特性及其分異,提出了土壤分類的概略模式,特別對土系進行了劃分,這在世界範圍內產生了較大的影響。 詹尼用函數式定量地描述了土壤與成土因素之間的關係。隨着美國土壤科學研究的深入,以史密斯為首的土壤學家建立了土壤系統分類,提出以三維單個土體、診斷層和診斷特性作為土壤分類的主要依據,這為土壤概念的更新帶來新的契機和活力。 自世紀下半葉開始,隨着社會經濟的快速發展和全球一體化,伴隨而來的環境污染以及全球變化問題的日益突出,並引起的社會公眾關注,由此也對土壤科學發展產生了一定的影響。首先體現在土壤質量概念的提出,即土壤質量是土壤生態界面內維持植物生產力、保障環境質量、促進動物與人類健康行為的能力,或在自然或人工生態系統中,土壤具有動植物生產持續性、保持和提高水質、空氣質量以及支撐人類健康生活的能力。這表明人們對土壤概念的內涵、重要特性和功能的認識,已從土壤肥力擴展至土壤環境功能;其次,隨着全球變化研究深化和地球系統科學概念的引入,土壤科學研究內容已經從着重於土壤類型、特性及其空間分佈研究,擴展至從全球圈層系統的宏觀角度,探索地球表層系統中大氣圈、水圈、生物圈、岩石圈,以及人類智慧圈與土壤圈之間的相互作用,物質與能量遷移轉化與交換過程對全球變化的影響。從上述觀點給予土壤的定義,不再着重土壤肥力是土壤的唯一特性,而令其具有更為廣泛的含義:土壤是發育於地球陸地表面具有生物活性孔隙結構的介質,是地球陸地表面的脆弱薄層。或土壤是固態地球表面具有生命活動,處於生物與環境間進行物質循環和能量交換的疏鬆表層(趙其國)。由上可見,對土壤概念或定義的認識是一個不斷從定性量化、由不全面到較為全面的發展和提高的過程。

土壤地理學形成與演化

土壤作為獨立的自然歷史體,是成土母質氣候生物地形時間綜合作用的產物,是經由岩石風化過程和生物因素主導作用下的成土過程所形成。 也就是説,土壤的發生和發展受控於成土環境及其發展變化。因而,地球陸地表面土壤的起源、形成和演變與地球表層系統的發展和演化緊密相關,並經歷了漫長而複雜的地質歷史過程。地球陸地表面岩石風化過程可追溯到10億年前固體地球表面原始岩石圈、大氣圈和水圈的形成之初。地球上有機物質的最早產生,至少可上溯到距今12-14億年前生命原始細菌的出現。岩石圈中有機質較大規模地形成與積累約發生於距今2億年前的寒武紀。但地球陸地表面 最原始的土壤可能形成於距今約15億年前的泥盆紀初期,即陸地開始有低等綠色植物如藻類地衣苔蘚時,土壤形成便隨着生物圈植物種類的不斷進化、演迭與擴展而發展變化。土壤和土壤圈的形成演變和分佈除受生物圈的進化和演變的制約外,同時還受到大氣圈特別是氣候變化、岩石圈劇烈的構造運動、海陸變化以及人類活動的影響。總之,地球陸地表面的土壤歷經了從無到有、由簡單到複雜、由原始到高級的漫長曆史過程。現今在地球陸地表面土壤圈中,某些古土壤的起源可上溯到距今幾千萬年的第三紀,某些現代土壤類型則起源於第四紀冰後期

土壤地理學研究範圍

土壤地理學是自然地理學與土壤學之間的邊緣科學,它是以土壤與地理環境之間的特殊矛盾為對象,研究土壤的發生、發育、分異和分佈規律的科學。高等院校地理、土壤等專業都把它作為一門必修的課程。近期,這門學科有了較大進展,特別是土壤診斷學研究的崛起,與土壤發生學研究形成了並存的局面,對本學科產生了較大影響。

土壤地理學研究對象

土壤地理學是以土壤及其與地理環境系統的關係作為研究對象,它是研究土壤的發生發育、土壤分類及時空分異規律,進而為調控、改造和利用土壤資源提供科學依據的學科,是自然地理學與土壤科學之間的交叉學科,也是一門綜合性和實踐性很強的學科。土壤地理學主要是研究土壤各物質組成和各個土層之間的物質遷移與能量轉換、各地理環境因素與土壤之間的物質能量交換, 以及物質能量從地理環境輸入土壤,然後經土壤內部的遷移轉化再向地理環境輸出的過程。通過研究這些過程進一步瞭解土壤與地理環境之間的這種既相互對立,又相互依存、相互作用和相互轉化的對立統一關係,及其決定着土壤發生發育的方向及其空間分異規律。從而為合理開發、持續利用土壤資源、保護土壤環境提供科學依據。

土壤地理學發展簡史

土壤地理學作為一門獨立的學科僅有約百餘年的歷史。19世紀中葉以前,為人類累積土壤地理知識的萌芽時期。公元前5~前3世紀,中國《尚書·禹貢》篇記述了九州土壤及其等級。《管子·地員》篇論述了土壤與地形、地下水、植物的關係。在古希臘亞里士多德等的著作中,也有類似的記述。19世紀中。隨着地質學的興起,一些地質學家根據岩石的風化和殘積沉積物的移動和澱積劃分土壤;有的按堆積物成因類型命名土壤,如沖積土風積土等。所有這些為土壤地理學的創立提供了條件。

土壤地理學創建期

19世紀後期至20世紀初期,是土壤地理學的創建時期,其代表人物是俄國的道庫恰耶夫。他於1883年發表《俄國黑鈣土》一書,首先提出了土壤形成因素學説和土壤地帶學説。他認為土壤是在五大成土因素共同作用下形成的歷史自然體;土壤的形成過程及其空間分佈都具有明顯的地帶性;還提出土壤調查和製圖及以土壤剖面性狀作為土壤分類的依據等研究方法。從而創立了以發生學觀點來研究土壤的發生學派,為土壤地理學奠定了理論基礎,使之成為一門獨立的學科。

土壤地理學發展期

20世紀20、30年代以來,蘇聯學者繼承和發展了道庫恰耶夫土壤發生學理論,對土壤與自然環境間的關係,特別是生物和氣候對土壤形成的影響進行了深入研究,如威廉斯指出,物質生物循環在土壤形成過程中起着主導作用。
美國馬伯特把道庫恰耶夫學説引入美國,並以土壤剖面等土壤本身的性態為研究核心,制定出美國第一個土壤分類系統;詹尼以函數數學公式定量地描述土壤與環境因素之間的關係,發展了道庫恰耶夫學説。

土壤地理學中國發展

中國近代土壤地理學發展起步較晚,但是從20世紀30年代之後,特別是50年代以來,土壤地理學的研究取得了不少成果。如中國全國土壤調查和製圖、中國土壤地理分佈規律、水稻土等土壤分類,以及對鹽鹼土紅粘土風沙土等的改良和利用等。

土壤地理學基本內容

土壤地理學主要研究土壤的發生和演變、土壤分類土壤分佈土壤區劃土壤資源評價幾個方面。

土壤地理學研究內容

土壤地理學 土壤地理學
關於土壤發生發育、診斷特性與系統分類的研究地理環境的複雜多變性就決定了土壤發生發育過程的複雜性、土壤診斷特性及土壤類型的複雜多樣性。因此,開展土壤發生學、診斷特性及其土壤分類研究是土壤資源合理開發與持續利用、土壤環境保護以及全球土壤變化研究的基礎,也是現代土壤地理學首要的基礎理論性研究工作。開展不同景觀尺度土壤發生過程建模,單個土體土層尺度內的物理化學過程定量研究,以及有關人為作用對土壤形成及性狀變化的影響均成為現代土壤地理學研究的前緣領域。土壤學界還沒有一個世界統一的土壤分類體系,國際土壤學大會倡議發展國際性土壤分類,併成立了國際土壤分類參比基礎。之後,通過吸收各國土壤學研究成果並以 診斷層和診斷特性為基礎,發展成為現在的世界土壤資源參比基礎,從而形成了世界各國交流土壤資源信息與研究成果的中介。關於土被結構和土壤地形數字化數據庫的研究土壤地理學在深入研究土壤聚合、土體物質組成、診斷特性及其演化的基礎上,對於土被(土壤羣體)的發生、演替、空間結構及其分類系統研究是土壤地理學研究的深化。土被與地理環境之間存在密切的發生聯繫,特別是結合土壤地理學的研究對象、內容及方法、植被演替和地貌發育來研究土被的發生與演替,對於合理開發和持續 利用土壤資源具有重要的意義。近些年來國際學術界十分重視世界土壤地形數字化數據庫的研究,該數據庫首先將土壤和土地分類系統及其研究成果資料標準化、定量化,創建土壤圖斑單元界線(多邊形屬性)子庫、土地組分屬性子庫和土壤層屬性子庫; 再系統地將這些數據子庫存儲在計算機中,可按照需要隨時輸出,並能夠與其他資源數據庫(如氣候地貌植被土地利用土地覆蓋類型等)結合在一 起進行綜合分析研究,為不同空間尺度的土壤資源利用與管理提供科學依據。關於土壤調查、製圖和土壤資源評價的研究:土壤調查主要是指通過對土壤形成和發育過程所產生的土壤特性的測定與鑑別,確定土壤類型的分佈範圍。土壤調查是認識土壤、掌握土壤地理發生學 理論、科學地描述土壤以及進行土壤系統分類研究的基礎。土壤調查與製圖是土壤地理學最基本的研究內容和方法之一,現代遙感技術地理信息系統全球定位系統已經成為現代土壤調查與製圖的支柱,這些 新技術的應用加快了土壤調查、製圖的速度和精度,為土壤資源合理利用、綜合配置、全面規劃、農林牧各業的協調發展提供可靠的依據和保證。以專家系 統支持下的土壤遙感影像自動識別、製圖是聯繫土壤調查與土地評價的紐帶。以土壤為核心的土地評價土地開發整理也已經成為現代土壤地理學應用基礎研究工作之一。關於地理環境、人類活動與土壤圈相互作用的研究土壤圈內的各種土壤類型、診斷特性都是過去和現在大氣圈、水圈、生物圈、岩石圈之間物質能量遷移轉化的結果,也是人類智慧圈與地圈相互作用的記錄。因此,土壤圈的內在結構、功能及其演化在地球系統中的地位,以及人類活動、地圈與土壤圈的相互作用已經成為現代土壤地理學的重要研究內容之一。其研究熱點領域包括:土壤圈與生物圈、大氣圈、水圈和岩石圈之間的碳、氮、硫、磷等養分元素的遷移轉化過程及其環境效應的研究;土壤圈與水圈之間的水分循環物質遷移;土壤圈物質能量循環與地球生命、人類生存環境以及全球變化之關係研究。關於土壤資源保護及被污染土壤修復技術的研究從人類社會經濟發展的角度來看,土壤是一種有限的難以再生的自然資源,如何合理開發利用和管理土壤,是土壤地理學研究的重要組成部分。土壤資源保護研究的內容主要包括土壤侵蝕(包括水土流失與面狀污染源控制)、土壤沙化、土壤肥力退化、土壤鹽鹼化土壤酸化、土壤性狀惡化等的防治。 其重點研究領域包括土壤退化機制及其時空分異規律,土壤退化評價指標體系 的建立,土壤退化治理的決策系統研究,土壤退化的治理模式研究等。隨着社會經濟的快速發展,大量工業廢水廢渣廢氣直接或間接通過大氣、水體、生物向土壤環境輸入,同時在農業生產過程中過多地施用化肥、農藥及污水灌溉,使土壤不同程度地遭受污染。故用生物技術和方法來治理土壤污染,使土壤恢復其正常功能的途徑即土壤生物修復技術已成為現代土壤科學研究的新內容。研究表明,一種耐寒、適應性強、速生的歐洲蕨,能夠在短時間內將土壤中大量吸收並積累到其複葉之中,它不僅能祛除土壤中不同濃度的砷,還能祛除土壤中不同形態的砷,且歐洲蕨體內的砷被富集到複葉,從而使歐洲蕨成為修復土壤砷污染的救星。

土壤地理學土壤發生演變

土壤的發生和演變主要是研究成圖因素在土壤形成中的作用,以及土壤隨成土因素的變化和成土過程的發展,從一種類型演變為另一種類型的過程。其中土壤與地理環境間的物質和能量交換,土體中物質和能量的遷移與轉化,是最重要的研究內容;對土壤性質、形態的定性和定量觀測與分析,是研究的基本依據。

土壤地理學土壤分類

是根據土壤成土因素、成土過程及土壤自身的屬性和肥力特徵等方面的異同,按一定的原則和系統,對土壤進行劃分歸類。土壤分類的完善程度取決於土壤科學發展水平。

土壤地理學土壤分佈

研究土壤及其組合在地球表面的空間序列、空間格局以及與自然環境的關係,探討土壤分佈的地帶性規律。

土壤地理學土壤區劃

是根據土壤羣體在地球表面組合的特徵,按其相似性或差異性以及在空間的構型進行地理區域的劃分。它是自然區劃和農業區劃的基礎資料和組成部分為土壤資源的開發、利用以及發展農、林、牧生產提供科學依據。

土壤地理學土地資源評價

土壤地理學 土壤地理學
是對具有農、林、牧業生產能力或者其他功能的各種土壤類型,進行數量和質量的評定。包括農業土壤資源評價、林業土壤資源評價、牧業土壤資源評價、工程土壤資源評價和環境土壤資源評價等。對野外土壤的成土因素、成土過程和土壤剖面形態進行觀察、描述、比較分析和分類,繪製土壤圖,編寫調查報告,是土壤地理學傳統的基本研究方法。隨着科學技術的發展,土壤調查和製圖的技術手段、方法和裝備已有很大改進。如土壤的遙感遙測、電子計算機的應用、土壤製圖的自動化等,為土壤地理研究的深化提供了現代化新技術。
其它在土壤地理學研究中常用的研究方法還有理化分析數理統計等。
土壤地理學今後的發展,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;重視土壤學與地理學及其他有關學科的聯繫和滲透;向指標化、數值化發展。土壤製圖和土壤理化分析將向簡便、快速、準確的方向發展。

土壤地理學土壤圈

土壤地理學 土壤地理學
土壤圈是地球表層系統的組成部分,它處於人類智慧圈、大氣圈、水圈、 生物圈和岩石圈的界面與相互作用交叉帶,是聯繫有機界與無機界的中心環 節,也是結合地理環境各組成要素的紐帶。土壤是地理環境統一體中一個組成要素。土壤形成開始於有有機體生長的陸地表面岩石風化物上,這些有機體在生命活動中,進一步分解了岩石,並從中吸收和集中必需的礦質養料,同時使陸地表層富有植物營養元素和岩石所沒有的含氮有機化合物,所以土壤與岩石有本質的區別。在土壤的形成過程中土壤還與水圈、大氣圈不斷進行物質、能量交換。土壤在地理環境中總是處於大氣圈、水圈、岩石圈、生物圈之間的界面上,而且成為它們相互作用的產物。對此,S.Matson(1938)提出了土壤圈(pedosphere)的概念。土壤不僅受到岩石圈、水圈、生物圈的制約,而且它反過來又對這些圈層產生影響,於是土壤圈表現出以下幾個方面的功能。
1.對生物圈的影響支持和調節生物過程;提供植物生長的養分、水分與適宜的理化條件;決定自然植被的分佈;土壤圈中的各種限制因素對生物起不良的影響。
2.對大氣圈的影響影響大氣圈的化學組成、水分與熱量平衡;吸收氧氣,釋放CO2、CH4、H2S、氮氧化物和氨氣,這對全球大氣變化有明顯的影響。
3.對水圈的影響影響降水在陸地和水體的重新分配;影響元素的表生地球化學行為、水平分異及水圈的化學組成。
4.對岩石圈的影響作為地球的“保護層”,對岩石圈具有一定的保護作用,以減少其遭受各種外營力的破壞。
由於土壤圈所處的特殊地位,它成為地球上生物與非生物發生強烈交互作用的基地。土壤圈內的各種土壤類型、特徵與性質,都是過去和現在大氣、岩石、水和生物圈相互作用的記錄與反映,它們對研究土壤圈在自然與人為作用影響下的變化與發展具有重要意義。

土壤地理學研究方法

可概括為4個方面:

土壤地理學土壤調查製圖

土壤地理學 土壤地理學
對野外土壤的成土因素、成土過程和土壤剖面形態進行觀察、描述、比較分析和分類,繪製土壤圖,編寫調查報告。這是土壤地理學傳統的基本研究方法。隨着科學技術的發展,土壤調查和製圖的技術手段、方法和裝備已有很大改進。如土壤的遙感遙測、電子計算機的應用、土壤製圖的自動化等,為土壤地理研究的深化提供了現代化新技術。

土壤地理學理化分析

藉助物理、化學和物理化學的方法對土壤各種屬性(物理性質、化學性質和生物性質)、宏觀和微形態進行定性和定量的測定。

土壤地理學動態研究

建立固定或半固定的研究站(場),對土壤的生態環境、形成過程、土壤性狀以及元素的遷移、轉化,進行長期或較長期定位觀測,以定性定量地分析研究,掌握土壤現代形成過程的發展動向和各趨勢。

土壤地理學數理統計

運用迴歸分析、判別分析、因子分析和聚類分析等數理統計方法,對土壤各種數據進行深入的分析,以研究土壤形成因素、成土過程、土壤性質與肥力之間的相互關係,以及土壤數值分類。它使土壤地理學從描述性和經驗性、單指標和單變量的研究,向定量化、多指標和多變量的方向發展。

土壤地理學未來展望

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繫和滲透;
③在具體方法方面,將向指標化、數值化發展;
④土壤製圖和土壤理化分析方面,將向簡便、快速、準確的方向發展。
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。隨着社會和生產的發展,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係到國計民生的主題上,以滿足國民經濟建設的需要。這裏很重要的就是人與土壤資源的關係問題。據測算,到2000年世界人口達61億時,糧食應淨增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。這些情況説明,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,着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,複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、水圈的相互關係,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係,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”鑑定法,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製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);城鄉經濟發展的複合生態系統結構、功能及演變,都與土壤發生分類研究有緊密聯繫,也是當今國際上共同關注的研究課題。

土壤地理學相關書籍

加強綜合研究
土壤地理學是一門綜合性很強的科學,其應用範圍也很廣泛。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,着重收集包括土壤、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能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、土壤數據庫的管理、土壤信息採集和信息本身的標準化、規範化問題等。
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。隨着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。隨着偏光顯微鏡、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。

土壤地理學國內外對比

土壤地理學國外發展概況

俄羅斯學者B.B.道庫恰耶夫(Докучаев)的是土壤地理學的奠基者,又是地理景觀學説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着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繫起來,提出有名的成土因素學説。他認為,土壤是五大成土因素(母巖氣候生物地形時間)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繫起來。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複雜關係,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佈的特點,從而提出土壤地帶性學説。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)在他的學説基礎上,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,由此導出隨着土壤的發育,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繫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。

土壤地理學中國發展概況

中國農業有着悠久的歷史,勞動人民在長期的農業生產活動中,隨着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、地理分佈和土壤等級的知識,可以説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”,並敍述了它們的性狀、生產情況等。《管子·地員篇》可説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,在這段時間裏,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,這在當時來説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製圖技術。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。隨着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。