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土壤形成學說概述

人類自開始農耕以來就接觸和認識土壤。據考古研究,史前稻作遺存湖南多而最古老,中國農業科學研究院郭文韜研究員在《試論中國稻作的起源》壹文中,初步統計我國史前時代稻作遺存***109處,其中長江下遊36處、長江中遊47處、長江上遊8處、黃河流域9處、閩粵臺10處。表2-1根據有關資料統計列出了華南史前稻作遺存地點及距今時間,由表可知:最古老的稻作遺存在湖南道縣玉蟾巖,其年代應屬舊石器時代晚期或末期;新石器時代開始由距今9000年的澧縣彭頭山到距今4000年的平江舵上坪,湖南稻作遺存發現最多,且連續性好。因此迄今為止,可以認為湖南是稻作農業的起源之鄉。

表2-1 華南古栽培稻出土點及距今時間

道縣玉蟾巖(照片2-1):1993年11月由湖南省考古研究所首次發掘,發現古栽培稻和原始陶片;1995年10月湖南省考古研究所組織農業、環境等多學科相結合再次發掘,發現的古栽培稻稻谷和原始陶片,經北京大學14C研究室測試四個樣品,其數據為距今12320~14810年,稻谷由中國農業大學張文緒教授鑒定為“兼有野、燦、粳綜合特征的從普通野生稻向栽培稻初期演化的最原始的古栽培稻”,同時對堆積物土樣電鏡分析測定,顯示有“雙峰乳突、扇形形態特征的稻屬矽酸體”;1995年12月評為“1995年全國十大考古發現”;2001年3月列入中國20世紀100項重大考古發現;2001年6月國務院批準為第五批全國重點文物保護單位;2004年11月中美聯合考古隊再壹次進行考古發掘,該考古隊由中國、美國、以色列10多位教授、研究員和博導組成,其中不乏考古和農業考古享譽世界權威的專家,考古隊中方隊長是嚴文明教授,美方隊長是奧佛教授,田野考古領隊是袁家榮研究員,這是壹支實力強大的名副其實的考古“多國部隊”。通過壹個月的發掘,在堆積泥土中發現了7粒原始水稻。道縣玉蟾巖人工栽培稻的發現,證明湖南省是世界最早的農業起源地,說明最早認識土壤和利用土壤。此外在澧縣“中國第壹城”的城頭山遺址(照片2-5、照片2-6)在東城墻發掘區發現了自南而北擴展的600余平方米(發掘面積)內有平行排列的三A古稻田,所見田埂長在30m 以上,還見人工開鑿的水塘、水溝等初步配套的灌溉系統;對古稻田泥土經14C和熱釋光測定下層距今6600~6000年,上層距今6300~6200年。這是目前所發現的國內外最古考的稻田,故也說明湖南是最早利用土壤的地方。

我國對土壤的認識最早見於文字是夏代(距今約4100年)《尚書》的禹貢篇,概述了九州土壤的壹些特征,地理分布及肥力等級,這也是世界上最早的土壤專門論著,是世界古代土壤科學發展的偉大創舉;此後《周禮》《、管子》、《呂氏春秋》、《白虎通》、《氾勝之書》、《齊民要術》、《農政全書》等古籍都論述了土壤。然而,土壤學作為壹門獨立學科的形成、發展則是18世紀以後的事,其中關於土壤形成的幾個有代表性的學說和觀點概介如下。

1.農業地質土壤學說

農業化學土壤學觀點側重研究土壤供應植物養料的能力,把土壤看作發生化學和生物化學反應的介質,他們很少了解土壤是地理景觀的壹部分,因而,提出某些片面結論在所難免。農業化學土壤學觀點的弱點暴露後,到19世紀前葉,德國地質學家法魯(F.A.Fallow)、李希霍芬(F.V.Richthofen)、拉曼(E.Ramann)等用地質學觀點來研究土壤,形成了農業地質土壤學觀點。他們把土壤形成過程看作巖石的風化過程,認為土壤是巖石經過風化而形成的地表疏松層,即巖石風化的產物。土壤類型決定於巖石的風化類型,認為土壤是在變化、破碎中的巖石。

農業地質土壤學觀點揭示了風化作用在土壤形成過程中的重要性,但他們只強調了土壤與巖石、母質之間的相互聯系的壹方面,卻混淆了土壤與巖石、母質的本質區別方面,把風化過程當做成土過程,把風化產物看作土壤。即使如此,農業地質土壤學觀點在土壤學發展史上,同樣起到了積極作用,開辟了從礦物學研究土壤的新領域,加深了對土壤的基本“骨架”礦物質的研究。

2.成土因素學說

照片2-1 道縣玉蟾巖古栽培遺址

照片2-2 道縣玉蟾巖列為國家重點文物保護

照片2-3 道縣玉蟾巖古栽培稻發掘現場

照片2-4 道縣玉蟾巖五粒碳化栽培稻

照片2-5 澧縣城頭山遺址

照片2-6 澧縣城頭山遺址剖面

19世紀70~80年代,俄羅斯學者道庫恰耶夫(В.В.Докучаев,1846~1902)創立了土壤發生學觀點。該觀點認為,土壤形成過程是巖石風化過程和成土過程所推動的,他在1883年出版的著名的《俄羅斯黑鈣土》壹書中,認為土壤有它自己的發生和發展歷史,是獨立的歷史自然體。影響土壤發生和發育因素可概括為母質、氣候、生物、地形及陸地年齡等5個,提出了五大成土因素學說;還提出地球上土壤的分布具有地帶性規律,創立土壤地帶性學說。道庫恰耶夫提出的成土因素學說和土壤地帶性學說被許多土壤學家接受並為之發展,比較重要的有:

1)1895年H.M.西比爾采夫將成土因素分為主導、輔助因素兩類,按主導因素將地理分布規律深化為土壤地帶性概念,將壹定的土壤種類與壹定的氣候植被或地理區域相聯系。他的土壤地帶性概念對以後的土壤學起了廣泛的影響,如美國農業部1938年頒布的土壤分類體系,我國自20世紀50年代以來,壹直到第二次全國土壤普查所使用的分類體系,均源於土壤地帶性學說。

2)B.P.威廉斯提出了土壤統壹形成學說。在這個學說中強調了土壤形成中生物因素的主導作用和人類生產活動對土壤產生的重大影響。認為各個成土因素對土壤形成所起的作用不能等同看待。即各種土壤類型是在不同成土因素組合下,以壹個因素為主,即主導因素與其他因素(輔助因素)的作用下形成的,顯然生物是主導因素。

3)1948年H.詹尼認為成土因素說的主導因素並不是到處都壹樣,不同地區、不同類型的土壤形成的主導因素可以是不同的,亦即隨著條件的改變,主導因素可變為輔助因素,而某輔助因素可變為主導因素。

4)1973年柯夫達提出地球深部因素對土壤形成的影響。地球深部因素包括火山噴發、地震、新構造運動、深層地下水和地球化學物質富集等內力地質作用。地球深部因素作用的提出,揭示了土壤形成中地球表層和內部的相互依賴性。因此對成土因素學說是壹個重要的進展和補充。此外人類生產活動隨著科學的進步、生產力的發展,對成土過程的方向、土壤肥力、土壤性質的影響和作用愈來愈大,成為某些人為土壤形成的主導因素;同時由於人類開墾利用土壤不當,會造成土壤侵蝕、土壤汙染和土壤退化,成為破壞土壤的主要因素。

各個土壤形成學說的發展關系如圖2-1所示。

圖2-1 土壤形成學說及其發展網圖