土壤形成理论概述

人类从开始农耕就开始接触和认识土壤。据考古研究,湖南有很多史前水稻遗存,而且是最古老的一种。在《论中国水稻起源》一文中,中国农科院郭文韬研究员初步统计了中国史前水稻遗存109处,其中长江下游36处,长江中游47处,长江上游8处,黄河流域9处,闽粤两省10处。表2-1根据有关资料列出了中国南方史前稻作遗存。从表中可以看出,最古老的稻作遗存在湖南道县玉蟾岩,年代应属旧石器时代晚期或晚期;从9000年前的澧县蓬头山到4000年前的平江土上坪,在湖南发现的水稻遗存最多,连续性较好。迄今为止,湖南可以被认为是水稻种植的故乡。

表2-1华南古栽培稻出土地点及时间

道县玉蟾岩(照片2-1):1993 11湖南省考古研究所首次发掘,发现古栽培稻和原始陶片;1995 10湖南省考古研究所结合农业、环境等学科组织了此次重新发掘,发现了古栽培稻、米和原始陶片。4个样本经北京大学14C实验室检测,数据为12320 ~ 14810年前。水稻被中国农业大学张教授鉴定为“具有野、参、粳综合特征的最原始的古代栽培稻,早期由普通野生稻演化为栽培稻”。同时,沉积物土壤样品的电镜分析显示“水稻硅酸盐具有双峰乳突和扇形形态特征”;1995 65438+2月被评为“中国十大考古发现”;2001年3月,被列为20世纪中国100项重大考古发现。2001国务院批准为第五批全国重点文物保护单位;2004年6月,中美联合考古队又进行了一次考古发掘。该团队由来自中国、美国和以色列的超过65,438名教授、研究人员和博士生导师组成,其中包括许多世界知名的考古和农业考古专家。中国领队是教授,美国领队是奥弗教授,田野考古领队是袁研究员,一位得力的副手。经过一个月的挖掘,在堆积的泥土中发现了7颗原始米粒。道县玉蟾岩人工栽培水稻的发现,证明湖南省是世界上最早的农业产地,说明土壤是最早被认识和利用的。此外,澧县“中华第一城”城头山遗址(照片2-5、照片2-6)发现600多平方米(发掘面积)由南向北延伸,三a古稻田平行排列,田埂长30多米,也有人工挖塘、沟渠等初步配套的灌溉系统。古水稻土经14C和热释光测定,下层为6600 ~ 6000年前,上层为6300 ~ 6200年前。这是国内外发现的最古老的稻田,所以也说明湖南是最早使用土壤的地方。

我国对土壤的认识最早见于夏代愚公的《尚书》(距今约4100年),该书概括了九州土壤的一些特征、地理分布和肥力等级。这也是世界上最早的土壤学专著,是世界古代土壤学发展的一大创举。此后的《李周》、《管子》、《吕春秋》、《白虎通》、《氾胜之书》、《齐姚敏书》、《农政全书》等古籍都有关于土壤的论述。然而,土壤学作为一门独立学科的形成和发展是在18世纪以后,其中几种有代表性的成土理论和观点简述如下。

1.农业地质土壤理论

农化土壤学的观点着眼于土壤供给植物养分的能力,将土壤视为化学和生化反应的介质。他们很少了解土壤是地理景观的一部分,所以难免会提出一些片面的结论。农业化学土壤学观点的弱点暴露后,到19世纪上半叶,德国地质学家F.A .弗洛、F.V .李希霍芬和E .拉曼用地质观点研究土壤,形成了农业地质土壤学观点。他们把土壤形成的过程看作是岩石的风化过程,认为土壤是岩石风化形成的地表疏松层,即岩石风化的产物。土壤的类型取决于岩石的风化类型,认为土壤是一种不断变化和破碎的岩石。

农业地质学和土壤学的观点揭示了风化作用在土壤形成过程中的重要性,但它们只强调土壤、岩石和母质之间的相互关系,却混淆了土壤、岩石和母质之间的本质区别,把风化过程当作成土过程,把风化产物当作土壤。即便如此,农业地质土壤学的观点在土壤学发展史上也起到了积极的作用,开辟了从矿物学研究土壤的新领域,深化了土壤基本“骨架”矿物的研究。

2.成土因素理论

图2-1道县玉蟾岩古文化遗址

图2-2道县玉蟾岩被列为全国重点文物保护。

图2-3道县玉蟾岩古栽培稻发掘现场

图2-4道县玉蟾岩的五种碳化栽培稻。

图2-5礼县城头山遗址

图2-6礼县城头山遗址剖面图

65438+上世纪七八十年代,俄罗斯学者多库恰耶夫(ввдокучаев,1846 ~ 1902)。这种观点认为,成土过程是由岩石风化成土过程驱动的。他在1883年出版的名著《俄罗斯黑钙土》中,认为土壤有自己的发生发展史,是独立的历史自然体。影响土壤发生发展的因素可概括为成土母质、气候、生物、地形、土地年龄等五大因素,提出了五成土因素理论。提出地球上土壤的分布具有地带性规律,建立了土壤地带性理论。道库恰耶夫的成土因素理论和土壤地带性理论已被许多土壤学家所接受和发展。比较重要的是:

1)1895h . m . Sibirtsev把成土因素分为主导因素和辅助因素两大类。根据主导因素将地理分布规律深化为土壤地带性的概念,一定的土壤类型与一定的气候植被或地理区域有关。他的土壤地带性概念对以后的土壤学产生了广泛的影响,如美国农业部1938颁布的土壤分类系统,中国从20世纪50年代到第二次全国土壤普查一直使用的分类系统,都源于土壤地带性理论。

2) B.P .威廉姆斯提出了统一成土理论。该理论强调生物因素在土壤形成中的主导作用和人类生产活动对土壤的巨大影响。认为各种成土因素对土壤形成的影响不能一概而论。也就是说,各种土壤类型是在不同的成土因素组合下形成的,其中有一个因素是主要因素,即主导因素,其他因素(辅助因素)也是主导因素。显然,生物是主导因素。

3)1948 H. Jenny认为成土因素的主导因素并不是处处相同,不同地区、不同类型的成土主导因素可以不同,即随着条件的变化,主导因素可以变成辅助因素,而一个辅助因素可以变成主导因素。

4)在1973中,科夫达提出了地球深部因素对土壤形成的影响。地球深部因素包括火山爆发、地震、新构造运动、深层地下水和地球化学富集等内部地质作用。地球深层因素的作用揭示了土壤形成中表层与地球内部的相互依赖关系。因此,它是对成土因素理论的重要发展和补充。此外,随着科学的进步和生产力的发展,人类生产活动对土壤形成过程的方向、土壤肥力和土壤性质的影响和作用越来越大,成为一些人工成土的主导因素;同时,由于人类对土壤的开垦和利用不当,会造成水土流失、土壤污染和土壤退化,成为破坏土壤的主要因素。

各成土理论的发展关系如图2-1所示。

图2-1成土理论及其发展网络图