新书推荐 《土壤学概论

新书推荐 《土壤学概论

　　西方古建筑保护,私房古建筑保护,保护古建的意义土壤是陆地表层生态系统的核心，在农业生产、生态环境、气候变化等方面起着极其重要的作用。充分认识土壤，掌握土壤物质循环规律及其与生态环境和气候变化等的相互作用关系，是人类实现生产发展与生态环境健康共赢的关键。人们已经逐渐认识到土壤的重要性，因而更需要掌握土壤学知识，熟悉土壤功能，甚至研究土壤。为此，编写一本能较全面地体现土壤基础知识和土壤在生态环境等诸方面功能的教学与研究参考用书成为当务之急。

　　我国已经出版了一些有影响力的土壤学教材，例如徐建明、黄昌勇主编的《土壤学》，吕贻忠、李保国主编的《土壤学》等。已有的教材主要是以土壤肥力为核心，系统地讲述土壤物理、化学、生物性质，土壤形成和发育，土壤分类，土壤元素生物地球化学循环等土壤学基础理论知识，较少讨论土壤在生态环境和全球气候变化等方面的功能。随着经济和社会的快速发展，土壤在水安全、大气环境、减缓生物多样性丧失及应对气候变化等方面也都展示出了极其重要的作用。结合土壤学的发展和国内高等教育，特别是非农学专业本科教育的需求，我们组织编写了本教材，核心指导思路是既关注与农业生产密切相关的土壤学基础知识，也重视土壤生态环境等方面的服务功能，其内容包括土壤学的基础知识和基本原理，同时强调土壤作为自然资源和生态系统的特性和功能，阐述土壤与农业、生态环境、气候变化、生物多样性等的相互作用关系，讨论土壤资源的特点及其利用与保护措施。本书简洁易懂，适用面广，可以作为综合土壤学教育的教科书，也可以作为专业学习土壤学的导论或专业性参考书。

　　上篇土壤学基础共4章，力求通俗易懂，又具专业性地介绍经典的土壤学基础知识和理论。

　　下篇土壤资源利用与保护共3章，主要阐述土壤与生态环境和全球变化的关系，包括土壤自净作用与土壤污染、农田土壤面源污染、土壤氨挥发、土壤温室气体排放、土壤碳库与全球变化和土壤与生物多样性等内容；另外还介绍土壤资源面临的主要问题与保护措施等。

　　在思考与讨论部分，讲述了我国土壤学著名学者的奋斗历程，以及土壤学研究成果对国民经济的贡献等课程思政元素，激发青年学生对土壤学的热爱，符合当前教育的要求。

　　本书共 7 章，分为土壤学基础和土壤资源利用与保护两篇。上篇主要介绍经典的土壤学基础知识和理论。第一章简要介绍土壤的概念、功能与重要性；第二章叙述土壤的三相组成和其物理、化学、微生物性质；第三章阐述土壤的形成和发育过程；第四章介绍土壤中主要生源要素的循环过程。下篇主要阐述土壤功能和土壤资源面临的主要问题与保护措施。第五章介绍土壤在农业生产中的作用；第六章阐述土壤生态环境功能；第七章叙述土壤资源面临的主要问题及其保护措施。本书结合土壤学的自然规律、土壤资源的特点和利用，以及著名土壤学家的奋斗历程和对社会发展的贡献等，有助于增强学生对土壤学的热爱和保护土壤资源的意识。

　　本教材适合地理学专业本科生和研究生使用，也适合环境科学、生态学等专业学生，以及从事土壤学相关专业领域的科技人员参考。

　　土壤是人类生产和生活中最为珍贵的自然资源之一，具有重要的生产和生态环境调节功能，是人类赖以生存的基础。随着社会和科技的发展，人们对土壤及其功能的认识不断加深，合理利用和保护的意识不断增强。本章主要概述土壤与土壤圈的定义、土壤的功能和土壤科学的发展。

　　土壤随处可见，对人类而言并不陌生，但由于认识角度的不同，人们对土壤的定义也千差万别。土壤是地球表层系统的重要组成部分，作为一个独立且开放的圈层，与大气圈、水圈、生物圈和岩石圈之间具有紧密且复杂的联系。本节简要介绍土壤的定义和土壤圈的概念。

　　从地质学角度来看，土壤是破碎了的岩石；从环境科学角度来看，土壤是环境污染物的缓冲带和过滤器；从工程学角度来看，土壤是承受高强度压力的基地和工程材料的来源；从农业科学角度来看，土壤是植物生长的介质。从土壤学专业角度，土壤可定义为：“土壤是在气候、母质、生物、地形和时间等因素综合作用下形成的独立历史自然体。”该定义主要交代了土壤的来龙去脉。而应用广泛的经典定义为：“土壤是地球陆地表面能生长绿色植物的疏松表层。”该定义在 1998年颁布的《土壤学名词》中进一步规范为：“土壤是陆地表面由矿物质、有机物质、水、空气和生物组成，具有肥力，能生长植物的未固结层。”这一概念表明，土壤的位置处于地球陆地表面，土壤的本质特征是具有肥力，土壤的主要功能是生长植物，组成土壤的物质包括矿物质、有机物质、水、空气和生物。

　　如同土壤的概念，迄今对土壤肥力也没有统一的定义。美国土壤学家认为“土壤肥力是土壤供应植物生长所必需的养分的能力”；苏联土壤学家认为“土壤肥力是土壤在植物生活的全过程中，同时不断地供给植物以最大数量的有效养料和水分的能力”；我国土壤学家认为“土壤肥力是土壤能供应与协调植物正常生长发育所需的养分和水、气、热的能力”。从上述定义来看，各国科学家对土壤肥力关注的侧重点明显不同。美国学者认为养分是肥力的核心，苏联学者认为养分与水分同等重要，而我国学者则认为水、肥、气、热四大肥力因子同等重要，且要相互协调。其实，在多数情况下养分和水分相对更重要，尤其是养分，往往是植物生长的限制因子。所以，从这个角度来讲，以上三种定义并无本质的区别，只是突出了相应的核心要素而已。关于土壤肥力，我们需要注意的是：其一，土壤肥力不等同于生产力，并不是土壤肥力越高其生产力就越高，生产力还取决于气候条件及人为管理水平；其二，土壤肥力其实是水、肥、气、热各肥力因子的综合反映，很难用单一的指标定量表达，更多时候只能是定性地描述，目前尚缺乏划分肥力等级的共同标准。

　　土壤生产力是指在一定的经济和技术条件下，土壤产出农产品的能力，包括农产品的经济产量、生物量及产品质量。土壤生产力包括两方面的含义：一是土壤基础生产力，即在自然状态下，土壤靠自身的基础肥力，能够获得的农产品产量和生物量；二是在一定的耕作制度和管理措施下，能够获得的农产品产量和生物量。例如，就水稻来说，土壤的生产力通常是指在特定的经营管理制度下，包括土壤肥力属性、水稻品种、种植期、复种指数、施肥管理、灌溉管理、耕作方式及病虫害防治等，稻米的产量及质量。可见，土壤生产力的高低由土壤本身的肥力属性和发挥肥力作用的外界条件共同决定，土壤肥力因素的各种性质和土壤的自然、人为环境条件构成了土壤生产力。随着科学技术的进步，土壤生产力很大程度上取决于人类生产技术水平。不同种类和性质的土壤，对农、林、牧具有不同的适宜性，人类生产技术是合理利用和调控土壤适宜性的有效手段，即挖掘和提高土壤生产潜力的能力。

　　现在的土壤学研究正在从传统的只关注土壤肥力和生产因素向以土壤质量和土壤健康为核心的方向转变，土壤质量和土壤健康是当前人们关注的热点之一。土壤质量不仅涉及土壤的主要功能、类型和所处的地域，而且与土地利用、土壤管理、生态环境、社会经济、政治状况及人的认识等外界因素有关。随着时代的发展和科学技术水平的提高，土壤质量的概念在不断地发展变化。国际上比较通用的概念是“土壤质量是指土壤在生态系统中保持生物的生产力、维持环境质量、支撑动植物与人类健康的能力。”美国土壤学会把土壤质量定义为“在自然或管理的生态系统边界内，土壤具有动植物生产持续性，保持和提高水、气质量及支撑人类健康与生活的能力。”土壤作为一个动态生命系统具有的维持其功能的持续能力称为土壤健康，其包含了土壤质量的三个主要方面，即维持生产、保持和提高水气质量、支撑人类健康。

　　自 1938年瑞典学者马特森（S. Matson）提出土壤圈的概念以后， B. A. 柯夫达（1973年）和迪克 阿诺德（Dick Arnold）等（1990年）又对土壤圈的定义、结构功能及其在地球系统和全球变化中的作用进行了较为全面的论述。土壤圈是覆盖于地球表面和浅水域底部的土壤所构成的一种连续体或覆盖层，犹如地球的地膜，它与其他圈层之间进行着物质和能量交换。土壤圈概念的发展旨在从地球系统的角度研究土壤圈的结构、成因和演化规律，以达到了解土壤圈内在功能、在地球系统中的地位及其对人类与环境影响的目的。

　　土壤圈是地球表层系统的重要组成部分，它处于人类智慧圈、大气圈、水圈、生物圈和岩石圈的界面与相互作用的交叉带，是联系有机界和无机界的中心环节，也是联系地理环境各组成要素的纽带（图1-1）。土壤圈与大气圈在近地表层进行着频繁的水分、热量、气态物质的迁移转化，土壤不仅因其疏松多孔的结构而能接收大气降水及其沉降物质以供应生命之需，而且能向大气释放 CO2、CH4、N2O等多种气体，参与碳、氮、磷、硫等生命元素的生物地球化学循环，并对全球环境产生影响。土壤圈与水圈的关系密切，如大气降水通过土壤过滤、吸持与渗透进入水圈，成为全球水分循环的重要组成部分，从而对水体的物质组成产生影响，在改善生态环境的同时满足生命体对水分的需求；水分也是土壤圈物质能量迁移转化的重要载体和影响土壤性质的介质。土壤圈与岩石圈联系更为密切，岩石圈表层的风化物是土壤形成的物质基础，植物生长发育所需的矿质养分元素多来自于岩石的风化，土壤侵蚀及其堆积也是岩石圈中沉积岩形成的重要方式。土壤圈与生物圈的关系也十分密切，土壤是陆地生物圈的载体，支撑绿色植物，并为其供应水分和养分；同时生物活动又对土壤圈的形成发育具有深刻的影响。物质能量从其他自然地理要素不断向土壤输入，必然引起土壤物质组成及其性状的变化，土壤组成及其性状的改变又通过反馈机制引起地理环境的变化。土壤圈作为人类生存与发展的基本自然资源和人类劳动的对象，其变化比大气圈、水圈和岩石圈的变化更为复杂多样，在社会经济发展和生态环境改善中起着特殊的作用。

　　人类对土壤功能的认识从其支撑农业生产开始，随着科技的不断进步，对土壤功能和重要性的认识不断深入。作为多功能的历史自然体，土壤的功能主要包括以下几个方面。

　　土壤资源是维持人类生存与发展的必要条件。如果没有足够多的富饶土壤，一个国家或民族将很难有立足之地。土壤资源具有以下几个主要特性：①数量的有限性。由于地球陆地面积的相对固定性和土壤形成的缓慢性（形成 1 cm厚的土壤约需 300年），土壤资源数量是有限的，并非取之不尽，用之不竭。②质量的可变性。土壤的本质特征是肥力，是在各种成土因素的作用下，经过漫长的历史时期发育而来，永远处于动态变化中。人们可以通过合理利用，用养结合，不断提高土壤肥力；但也可通过滥用土壤，违背自然规律，高强度、无休止地向土壤索取，导致土壤肥力下降、荒漠化、水土流失、酸化、污染等问题。③空间分布上的变异性与固定性。土壤是自然因素与人为因素综合作用的结果，所以不同生物气候条件下或人为管理下覆盖着不同类型的土壤。

　　土壤的主要功能在过去、现在及未来永远是用于发展农业生产，而农业生产最根本的任务就是从事绿色植物的生产。植物的生长发育离不开它所处的外界自然条件，取决于光、温、气、水、养分等基本要素，其中养分与水分主要通过根系从土壤中吸收。同时，植物能历经风雨不倒伏，也离不开土壤的机械支撑作用。土壤在植物生长繁育中具有以下不可替代的作用：①营养库的作用；②养分转化和循环作用；③雨水涵养作用；④生物的支撑作用；⑤稳定和缓冲环境变化的作用。

　　随着生态环境问题的日渐凸显，出于对自身安全和健康的关注，人们对土壤的生态环境功能越来越重视，甚至在一定程度上超出了对土壤生产功能的关注。首先，土壤是地球的皮肤，是连接大气圈、生物圈、水圈、岩石圈的中心纽带，不断地与其他圈层进行物质和能量的交换，是陆地生态系统中最为活跃的组成部分，在生态环境安全和全球变化方面扮演着重要角色（图1-2）。