土壤學(xué)

土壤學(xué)是以地球表面能夠生長綠色植物的疏松層為對(duì)象，研究其中的物質(zhì)運(yùn)動(dòng)規(guī)律及其與環(huán)境間關(guān)系的科學(xué)，是農(nóng)業(yè)科學(xué)的基礎(chǔ)學(xué)科之一。

　　土壤學(xué)的主要研究內(nèi)容包括土壤組成；土壤的物理、化學(xué)和生物學(xué)特性；土壤的發(fā)生和演變；土壤的分類和分布；土壤的肥力特征以及土壤的開發(fā)利用改良和保護(hù)等。其目的在于為合理利用土壤資源、消除土壤低產(chǎn)因素、防止土壤退化和提高土壤肥力水平等提供理論依據(jù)和科學(xué)方法。

　　土壤學(xué)是界于地球科學(xué)與生命科學(xué)之間的一門獨(dú)立的學(xué)科，與環(huán)境科學(xué)也有密切的聯(lián)系。除農(nóng)業(yè)外，它又可服務(wù)于水利以及工業(yè)、礦業(yè)、醫(yī)藥衛(wèi)生、交通和國防事業(yè)等。

土壤學(xué)的發(fā)展歷史

　　土壤學(xué)的興起和發(fā)展與近代自然科學(xué)，尤其是化學(xué)和生物學(xué)的發(fā)展息息相關(guān)。16世紀(jì)以前，人們對(duì)土壤的認(rèn)識(shí)僅是以土壤的某些直觀性質(zhì)和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)為依據(jù)。如中國戰(zhàn)國時(shí)期《尚書·禹貢》中根據(jù)土壤顏色、土粒粗細(xì)和水文狀況等進(jìn)行的土壤分類，其后許多農(nóng)學(xué)家有關(guān)多糞肥田和深耕細(xì)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(nèi)的土壤類型等，都反映了當(dāng)時(shí)人們對(duì)土壤的認(rèn)識(shí)水平。

　　16～18世紀(jì)，現(xiàn)代土壤學(xué)隨著自然科學(xué)的蓬勃發(fā)展而開始孕育、萌芽。在西歐，許多學(xué)者為論證土壤與植物的關(guān)系，提出了各種假說。17世紀(jì)中葉，海耳蒙特根據(jù)他長達(dá)五年的柳枝土培試驗(yàn)結(jié)果，認(rèn)為土壤除了供給植物水分以外，僅僅起著支撐物的作用。

　　17世紀(jì)末，伍德沃德將植物分別置于雨水、河水、污水及污水加腐殖土四種介質(zhì)中生長，發(fā)現(xiàn)后兩種介質(zhì)中的植物生長較好，因而他認(rèn)為細(xì)土是植物生長的“要素”，從而否定了海耳蒙特的觀點(diǎn)。

　　18世紀(jì)末，泰伊爾提出“植物腐殖質(zhì)營養(yǎng)”學(xué)說。認(rèn)為除了水分以外，腐殖質(zhì)是土壤中唯一能作為植物營養(yǎng)的物質(zhì)。這一學(xué)說在西歐曾風(fēng)行一時(shí)。這些假說，雖未能全面正確地指出土壤的本質(zhì)及其與植物生長的關(guān)系，但對(duì)于啟發(fā)后人從不同的側(cè)面認(rèn)識(shí)土壤仍有裨益。

　　18世紀(jì)以后，隨著自然科學(xué)的進(jìn)一步發(fā)展，土壤學(xué)在發(fā)展進(jìn)程中先后出現(xiàn)了三大學(xué)派：農(nóng)業(yè)化學(xué)派、農(nóng)業(yè)地質(zhì)學(xué)派、發(fā)生土壤學(xué)派。

　　1840年，李比希的《有機(jī)化學(xué)在農(nóng)業(yè)和生理學(xué)上的應(yīng)用》一書問世，書中提出的“植物礦質(zhì)營養(yǎng)學(xué)說”，認(rèn)為礦質(zhì)元素(無機(jī)鹽類)是植物的主要營養(yǎng)物質(zhì)，而土壤則是這些營養(yǎng)物質(zhì)的主要給源。這是農(nóng)業(yè)化學(xué)派的開端。

　　李比希指出，土壤中礦質(zhì)養(yǎng)分的含量是有限的，必將隨著耕種時(shí)間的推移而日益減少，因此必須增施礦質(zhì)肥料予以補(bǔ)充，否則土壤肥力水平將日趨衰竭，作物產(chǎn)量將逐漸下降。這個(gè)主張即著名的“歸還學(xué)說”。它正確地指出了土壤對(duì)植物營養(yǎng)的重要作用，從而促進(jìn)了田間試驗(yàn)、溫室試驗(yàn)和實(shí)驗(yàn)室化學(xué)分析的興起以及化肥工業(yè)的發(fā)展，并為土壤學(xué)的發(fā)展作出了劃時(shí)代的貢獻(xiàn)。

　　19世紀(jì)后期，以德國的法魯為代表的一些土壤學(xué)家用地質(zhì)學(xué)的觀點(diǎn)和方法認(rèn)識(shí)和研究土壤，因而也被稱為農(nóng)業(yè)地質(zhì)學(xué)派。他們認(rèn)為土壤是陸地的一個(gè)淋溶層；甚至認(rèn)為土壤過去是巖石，而今正在重新形成巖石。盡管這個(gè)學(xué)派未能闡明土壤形成的實(shí)質(zhì)，但是他們提出的土壤改良、耕作和施肥等主張，對(duì)土壤學(xué)的發(fā)展也有一定意義。

　　19世紀(jì)末至20世紀(jì)初俄國的多庫恰耶夫提出發(fā)生土壤學(xué)觀點(diǎn)。認(rèn)為土壤是氣候、生物、母質(zhì)、地形和陸地年齡(時(shí)間)等五種因子相互作用的產(chǎn)物，是一個(gè)獨(dú)立的歷史自然體，其發(fā)生過程與環(huán)境條件有密切關(guān)系；在空間分布上有明顯的地帶規(guī)律性。他的學(xué)說得到各國土壤學(xué)家的公認(rèn)，為現(xiàn)代土壤學(xué)奠定了基礎(chǔ)。

　　在中國，現(xiàn)代土壤科學(xué)的研究工作始于20世紀(jì)30年代。當(dāng)時(shí)主要進(jìn)行了某些土壤調(diào)查、制圖和一般的分析試驗(yàn)。對(duì)中國的土壤資源、主要的土壤類型、分布規(guī)律理化性質(zhì)，以及土壤改良等也作了初步研究。

　　新中國成立以后，土壤科學(xué)事業(yè)有了較大發(fā)展。中國科學(xué)院和農(nóng)業(yè)部相繼成立了專門的研究機(jī)構(gòu)，高等農(nóng)業(yè)院校土壤和農(nóng)業(yè)化學(xué)的有關(guān)專業(yè)。廣大土壤科學(xué)工作者對(duì)中國土壤的基本性質(zhì)、發(fā)生分類、肥力特征進(jìn)行的系統(tǒng)研究，以及對(duì)華南地區(qū)紅壤和華北平原鹽漬土等低產(chǎn)土壤進(jìn)行的改良研究都取得積極成果，并在此基礎(chǔ)上對(duì)土壤肥力概念等提出了新的見解。

土壤學(xué)的分支及研究方法

　　土壤學(xué)的主要分支學(xué)科有：

　　土壤物理學(xué)主要研究土壤中固、液、氣三相體系的物理現(xiàn)象及其變化規(guī)律。內(nèi)容包括：土壤水分的保持和移動(dòng)及其對(duì)植物的有效性，土壤空氣的組成與交換，熱的傳導(dǎo)與轉(zhuǎn)化，土壤固相的組成與排列，土壤的力學(xué)性質(zhì)和電、磁性質(zhì)等。

　　土壤化學(xué)主要研究土壤固、液相的化學(xué)組成、化學(xué)變化以及固液相之間的反應(yīng)。內(nèi)容包括土壤固體顆粒的表面化學(xué)性質(zhì)及陽離子交換，土壤溶液及土壤的酸堿性、氧化還原性等。

　　土壤生物學(xué)主要研究棲居于土壤中的有機(jī)體(主要是微生物)的活動(dòng)及其與土壤中物質(zhì)轉(zhuǎn)化和循環(huán)的關(guān)系。內(nèi)容包括土壤中微生物的數(shù)量、組成及分布規(guī)律，碳、氮、磷、硫等元素的生物循環(huán)，生物固氮作用以及有機(jī)質(zhì)的分解和腐殖質(zhì)的形成及其對(duì)土壤肥力的影響等。

　　土壤肥力與植物營養(yǎng)學(xué)主要研究土壤供應(yīng)礦質(zhì)養(yǎng)分的能力及其影響因子與植物營養(yǎng)的關(guān)系。內(nèi)容包括土壤肥力的實(shí)質(zhì)及其指標(biāo)，土壤養(yǎng)分的強(qiáng)度因素和容量因素土壤和植物的營養(yǎng)診斷，主要作物對(duì)土壤肥力的要求等。

　　土壤地理學(xué)主要研究土壤與自然地理環(huán)境的關(guān)系，內(nèi)容包括土壤的形成、分類、分布及土壤調(diào)查、制圖等。

　　土壤礦物學(xué)主要研究土壤礦物的結(jié)構(gòu)、組成、性質(zhì)和化學(xué)反應(yīng)。內(nèi)容包括粘土礦物和氧化物的數(shù)量、組成以及相互間的反應(yīng)，土壤中各種元素的遷徙狀況，粘粒與有機(jī)質(zhì)之間的相互作用，礦物的形成與轉(zhuǎn)變以及礦物鑒定等。

　　土壤管理學(xué)主要研究人工措施對(duì)土壤和作物生產(chǎn)的影響，內(nèi)容包括耕作、施肥、灌溉、排水及其他改良、保護(hù)措施對(duì)土壤肥力、生產(chǎn)力和作物產(chǎn)量的影響。

　　土壤學(xué)經(jīng)歷了近代150余年的發(fā)展，已經(jīng)形成了一套較為完整的研究方法，主要有：

　　野外調(diào)查法，即在野外(田間)通過對(duì)土壤形成因素和剖面形態(tài)的觀察，并結(jié)合對(duì)周圍自然地理環(huán)境和土壤利用情況的綜合分析來掌握土壤的基本特征。這是研究土壤的形成、分類、分布、肥力特征以及進(jìn)行土壤制圖的最基本的傳統(tǒng)方法之一。

　　實(shí)驗(yàn)室研究，即在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)借助各種儀器設(shè)備和溫室設(shè)施等對(duì)土壤的物理、化學(xué)、物理化學(xué)和生物學(xué)性質(zhì)等進(jìn)行定量或定性的測(cè)定，或?qū)ν寥婪柿λ�平進(jìn)行生物學(xué)試驗(yàn)(水培、砂培或土培)和模擬試驗(yàn)等。

　　定位研究法，即在田間選定某一土壤或某一地區(qū)，對(duì)土壤的某種屆性或過程進(jìn)行長期、系統(tǒng)的觀察測(cè)定，以研究其動(dòng)態(tài)變化和發(fā)展趨勢(shì)及其對(duì)土壤性質(zhì)或肥力的影響。最常用的方法是田間生物試驗(yàn)法和排水采集器法。

土壤學(xué)的未來發(fā)展

　　由于現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和世界人口的不斷增長，當(dāng)前土壤學(xué)的研究更趨向于重視保護(hù)土壤資源、合理利用土壤和提高土壤生產(chǎn)力，以適應(yīng)人口增長與耕地日益減少的矛盾。

　　在研究內(nèi)容上，除繼續(xù)深入進(jìn)行土壤物理、化學(xué)、生物，土壤分類和土壤肥力等基礎(chǔ)研究外，更側(cè)重于研究土壤中生物物質(zhì)的循環(huán)和能量交換，以及重金屆、化學(xué)制品(農(nóng)藥及化肥)和各種有機(jī)廢棄物對(duì)土壤、作物、森林以至人類健康的有害影響及其防治措施。

　　在研究手段上，大型分析儀器和電子計(jì)算機(jī)的應(yīng)用將使土壤分析的分辨力、精密度和分析速度進(jìn)一步提高，并能為土壤學(xué)研究開辟新的領(lǐng)域；而土壤數(shù)據(jù)庫和土壤信息系統(tǒng)的建立，則將使數(shù)據(jù)處理和某些模擬研究更為有效。