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土壤學
(農業科學基礎學科)
鎖定
土壤學是以地球陸地表面能夠生長綠色植物的疏鬆層為對象,研究其中的物質運動規律及其與環境間關係的科學,是農業科學的基礎學科之一。主要研究內容包括土壤組成;土壤的物理、化學和生物學特性;土壤的發生和演變;土壤的分類和分佈;土壤的肥力特徵以及土壤的開發利用改良和保護等。其目的在於為合理利用土壤資源、消除土壤低產因素、防止土壤退化和提高土壤肥力水平等提供理論依據和科學方法。
辭源,英語pedology源於希臘語的pedon(土地)。
土壤學發展歷史
土壤學起源
土壤學的興起和發展與近代自然科學,尤其是化學和生物學的發展息息相關。16世紀以前,人們對土壤的認識僅以土壤的某些直觀性質和農業生產經驗為依據。如中國戰國時期《尚書·禹貢》中根據土壤顏色、土粒粗細和水文狀況等進行的土壤分類,其後許多農學家有關多糞肥田和深耕細鋤可以提高土壤肥力的論述,以及古羅馬的加圖所描述羅馬境內的土壤類型等,都反映了當時人們對土壤的認識水平。
土壤學發展
16~18世紀,現代土壤學隨着自然科學的蓬勃發展而開始孕育、萌芽。在西歐,許多學者為論證土壤與植物的關係,提出了各種假説。17世紀中葉,海耳蒙特根據他進行了五年的柳枝土培試驗的結果,認為土壤除了供給植物水分以外,僅僅起着支撐物的作用。
17世紀末,伍德沃德將植物分別置於雨水、河水、污水及污水加腐殖土四種介質中生長,發現後兩種介質中的植物生長較好,因而他認為細土是植物生長的“要素”,從而否定了海耳蒙特的觀點。
18世紀末,泰伊爾提出“植物腐殖質營養”學説。認為除了水分以外,腐殖質是土壤中能作為植物營養的物質。這一學説在西歐曾風行一時。這些假説,雖未能全面正確地指出土壤的本質及其與植物生長的關係,但對於啓發後人從不同的側面認識土壤仍有裨益。
18世紀以後,隨着自然科學的進一步發展,土壤學在發展進程中先後出現了三大學派:農業化學派、農業地質學派、發生土壤學派。
李比希指出,土壤中礦質養分的含量是有限的,必將隨着耕種時間的推移而日益減少,因此必須增施礦質肥料予以補充,否則土壤肥力水平將日趨衰竭,作物產量將逐漸下降。這個主張即著名的“歸還學説”。它正確地指出了土壤對植物營養的重要作用,從而促進了田間試驗、温室試驗和實驗室化學分析的興起以及化肥工業的發展,併為土壤學的發展作出了劃時代的貢獻。
19世紀後期,以德國的法魯為代表的一些土壤學家用地質學的觀點和方法認識和研究土壤,因而也被稱為農業地質學派。他們認為土壤是陸地的一個淋溶層;甚至認為土壤過去是岩石,而今正在重新形成岩石。儘管這個學派未能闡明土壤形成的實質,但是他們提出的土壤改良、耕作和施肥等主張,對土壤學的發展也有一定意義。
19世紀末至20世紀初俄國的多庫恰耶夫提出發生土壤學觀點。認為土壤是氣候、生物、母質、地形和陸地年齡(時間)等五種因子相互作用的產物,是一個獨立的歷史自然體,其發生過程與環境條件有密切關係;在空間分佈上有明顯的地帶規律性。他的學説得到各國土壤學家的公認,為現代土壤學奠定了基礎。
土壤學現狀
直到新中國成立以後,土壤科學事業才有了較大發展。中國科學院和農業部相繼成立了專門的研究機構,高等農業院校土壤和農業化學的有關專業。廣大土壤科學工作者對中國土壤的基本性質、發生分類、肥力特徵進行的系統研究,以及對華南地區紅壤和華北平原鹽漬土等低產土壤進行的改良研究都取得積極成果,並在此基礎上對土壤肥力概念等提出了新的見解。
另外,在研究內容上,除繼續深入進行土壤物理、化學、生物,土壤分類和土壤肥力等基礎研究外,科學家更側重於研究土壤中生物物質的循環和能量交換,以及重金屬、化學制品(農藥及化肥)和各種有機廢棄物對土壤、作物、森林以至人類健康的有害影響及其防治措施。
土壤學理論基礎
土壤是有生命的自然體。在每平方米的草原土壤裏除了盤根錯節的根系外,還有約1210萬頭土壤小動物,每克肥沃的農田土壤中除了(數以萬計)根系及其脱落物外,還有25億個細菌,40萬個真菌,5萬個藻類生物,3萬個原生動物。因此,土壤是生物的樂園,是自然界最複雜的生態系統之一,也是自然界最豐富的生物資源庫。土壤微生物的分佈狀況見圖00-04。土壤中大量的生物的存在,使土壤具有明顯的呼吸作用,存在着旺盛的物質與能量的新陳代謝。
土壤是生命活動的產物,沒有生物就沒有土壤。低等生物的固氮作用使土壤具有了生長植物的肥力,而植物的生長促進了土壤的腐殖化過程和養分的富集過程,從而使土壤肥力進一步發展,在茂盛的植被下,強烈的生物風化推動着母質向土壤的演化。
土壤又是生命的搖藍。土壤不僅是生物的棲息地,是生物作用的對象,同時也是地球生命誕生與進化的温牀。有證據表明,土壤巨大的表面及複雜的多孔多相體系,對於生命的產生與進化至關重要。如細菌與粘粒結合,可使細菌在極端嚴酷的條件存活,地球上生命也有可能起源於土壤(或母質)。現已發現土壤中普遍存在着DNA質粒或片段在不同生物細胞間的遷移,可導致物種變異或進化。
土壤學就是研究土壤這個地球表面生物、氣候、母質、地形、時間等因素綜合作用下所形成的、可供植物生長的一種複雜的生物地球化學物質;與形成它的岩石和沉積物相比,具有獨特的疏鬆多孔結構,化學和生物學特性;它是一個動態生態系統,為植物生長提供了機械支撐、水分、養分和空氣條件;支持大部分微生物羣體的活動,來完成生命物質的循環;維持着所有的陸地生態系統,其中通過供給糧食、纖維、水、建築材料、建設和廢物處理用地,來維持人類的生存發展;通過濾掉有毒的化學物質和病原生物體,來保護地下水的水質,並提供了廢棄物的循環場所和途徑或使其無害化。
土壤學家認為:土壤同自然界中的其它物質一樣,不僅是具有一定的物質組成、形態特徵、結構和功能的物質實體,而且有着自己發生發展和長期演變的歷史,土壤是由岩石風化形成的母質在生物等因素的參與下逐漸形成的,是自然界中一個獨立的歷史自然體。 土壤學是界於地球科學與生命科學之間的一門獨立的學科,與環境科學也有密切的聯繫。除農業外,它又可服務於水利以及工業、礦業、醫藥衞生、交通和國防事業等。
土壤學研究方向
1. 土壤化學與肥力
2. 土壤資源遙感與信息系
3. 生態系統養分循環及其調控
4. 土壤環境化學與污染環境修復
6. 土壤生態學
7. 土壤物理學
土壤學研究方式
土壤學定位研究
即在田間選定某一土壤或某一地區,對土壤的某種屆性或過程進行長期、系統的觀察測定,以研究其動態變化和發展趨勢及其對土壤性質或肥力的影響。最常用的方法是田間生物試驗法和排水採集器法。
土壤學野外調查
土壤學經歷了近代150餘年的發展,已經形成了一套較為完整的研究方法,主要有:野外調查法 即在野外(田間)通過對土壤形成因素和剖面形態的觀察,並結合對周圍自然地理環境和土壤利用情況的綜合分析來掌握土壤的基本特徵。這是研究土壤的形成、分類、分佈、肥力特徵以及進行土壤製圖的最基本的傳統方法之一。
土壤學實驗室試驗
土壤學學科分支
土壤學的主要分支學科有下述門類:
土壤學土壤物理
主要研究土壤中固、液、氣三相體系的物理現象及其變化規律。內容包括:土壤水分的保持和移動及其對植物的有效性,土壤空氣的組成與交換,熱的傳導與轉化,土壤固相的組成與排列,土壤的力學性質和電、磁性質等。土壤化學:主要研究土壤固、液相的化學組成、化學變化以及固液相之間的反應。內容包括土壤固體顆粒的表面化學性質及陽離子交換,土壤溶液及土壤的酸鹼性、氧化還原性等。
土壤學土壤生物
主要研究棲居於土壤中的有機體(主要是微生物)的活動及其與土壤中物質轉化和循環的關係。內容包括土壤中微生物的數量、組成及分佈規律,碳、氮、磷、硫等元素的生物循環,生物固氮作用以及有機質的分解和腐殖質的形成及其對土壤肥力的影響等。
土壤學土壤地理
土壤學土壤礦物
土壤學土壤管理
主要研究人工措施對土壤和作物生產的影響,內容包括耕作、施肥、灌溉、排水及其他改良、保護措施對土壤肥力、生產力和作物產量的影響。
土壤學土壤化學
主要研究土壤中的物質組成、組分之間和固液相之間的化學反應和化學過程,以及離子(或分子)在固液相界面上所發生的化學現象。包括土壤礦形成。
土壤學學術交流
土壤學重要會議
- 國際土壤學大會是每四年舉辦一次的國際性會議(二戰期間有中斷),由國際土壤學聯合會( International Union of Soil Sciences,縮寫作IUSS)負責。
- 中國土壤學會 Soil Science Society of China,SSSC.代表大會一般每四年召開一次。決定學會的工作方針和任務,審議和批准理事會的工作報告,制定和修改會章,選舉新的理事會等。以及各個省份土壤學會議,比如:陝西省土壤學會、貴州省土壤學會等。
土壤學行業論壇
土壤學專業院校
南京農業大學 (國家重點學科)
西北農林科技大學(國家重點學科)
瀋陽農業大學(國家重點學科)
東北農業大學、東北林業大學、八一農墾大學、吉林農業大學、內蒙古農業大學、北京林業大學、河北農業大學、 山東農業大學、山西農業大學、河南農業大學、南京師範大學、南京林業大學、揚州大學、河海大學、浙江大學、浙江農林大學、安徽農業大學、湖南農業大學、華中農業大學、江西農業大學、福建農林大學、華南農業大學、海南大學、貴州大學、 雲南農業大學、海南大學、廣西大學、 西南大學、四川農業大學、甘肅農業大學、新疆農業大學等
- 參考資料
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- 1. 《學科分類與代碼 GB/T 13745-2009》
- 2. 中華人民共和國學科分類與代碼簡表(國家標準GBT .上海外國語大學賢達經濟人文學院.2021-01-26[引用日期2021-05-21]