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地質學對土壤學發生和發展的貢獻

1.地質學創土壤研究的先河

人類通過栽培水稻與土壤打交道,如前所述最早發展是在湖南的距今14000年左右的舊石器時代向新石器時代的過渡期;有關土壤的最早文字記載在我國是在距今4000年左右的夏商周時期的夏代;但將它納入近代自然科學範疇研究土壤則是開始於地質學,此時沒有獨立的土壤學。

國外地質學家法魯、李希霍芬、拉曼等用地質學觀點研究土壤,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。當時專門研究土壤的德國科學家費斯克就說過“土壤過去某個時期曾是巖石,而現在又正在形成巖石。從巖石學觀點看,可以把土壤學看做是壹種獨立的土質結構的巖石”[1]。由於此壹時期是地質學家從地質觀點研究土壤,故在土壤學研究歷史上,就稱為“農業地質學派”;與此同時的土壤研究機構也就設在地質研究機構內,如1907年匈牙利皇家科學院地質研究所內就建立了世界第壹個從事農業地質研究的“農業地質部”,該部是以土壤地質調查、土壤成因和分類為主要任務[2]。

國內對土壤的研究首先也是地質。以地質觀點研究土壤的創始人之壹的李希霍夫1868年到1872年先後7次來我國考察,到過山東、直隸、四川、華中、華南、東北,足跡遍布大半個中國,他的考察是以地質為主。毫無疑問,他的地質考察對我國地質學發展有巨大影響,自然他以地質學觀點研究土壤也會對我國產生深刻影響,以至於到1930年7月,當時的中華教育文化基金會就委托中央地質調查所籌建土壤研究室(是現中國科學院南京土壤研究所的前身)。1932年應我國邀請,美國派James Thorp來華任中央地質調查所任主任技師,他的主要工作首先就是開展與地質學密切相關的野外土壤調查,湖南省1937年在衡山、湘鄉壹帶進行的首次土壤調查就是中央地質學家所完成的。故我國首批土壤研究人員就是當時的地質科技人員。

2.成土因素說強調生物是主導因素,而忽視了地質(母質母巖)因素

道庫恰耶夫的成土因素說是他在俄羅斯大平原上做土壤調查工作時總結創立的。俄羅斯大平原綿延近千公裏,在此區域內,從北到南存在著壹個遞增的溫度梯度;從東到西存在著壹個遞增的溫度和年降水量的梯度。與此相關的也就存在植被類型的差異,特別是從草原植被到森林植被的變化。氣候和植被的規律性變化,在相對壹致的母質上留下了它們的影響,產生了明顯的土壤差別。如此道庫恰耶夫提出了土壤的地帶性分布規律。後來西比爾采夫將土壤的地帶性分布規律深化為土壤地帶性理論,即將壹定的土壤種類與壹定的氣候植被或地理區域相聯系。土壤地帶性理論廣為傳播,造成了很大影響,促進了人們深入研究和認識氣候、生物等地帶性土壤發生因素在土壤形成中的作用。這壹點特別是後來的威廉斯所提出的“土壤統壹形成過程”概念中,進壹步強調了土壤形成中生物因素的主導作用,他認為作為土壤形成主導因子的生物的發展將引起土壤性質的變化,是生物累積過程主導成土過程。這樣成土因素說的成土因素主導是決定於生物,而生物(植被)受氣候控制具地帶性,如此成土因素說就有了“唯地帶性”之說,從而在土壤發生分類中忽視了其他因素,尤其是成土母質母巖的作用;更有甚者在我國20世紀50年代學術思想壹邊倒的情況下,將土壤形成持地質觀點即將母質母巖作為重要成土因素的觀點樹為對立面加以批評,以致在土壤學領域無人敢問津地質因素在土壤形成中的作用,這壹點給我國土壤學的研究和發展帶來很大的不良後果,正如李連捷院士1991年指出的那樣“時至今日,給土壤學留下的是難以解脫的後遺癥,很長時間使地學在土壤學中得不到應有的地位,既影響了土壤學理論的發展,也延誤了人才的培養”[1]。

3.土壤學家對加強地質學用於土壤學的意見

土壤學發展到現代,壹些土壤學界的有識之士,重新考慮了地質學在土壤學中的意義,當然,它不是簡單地回復到法魯和李希霍芬的年代,再說,就地質學本身而言,其水平也遠非與當時同日而語。因此土壤學中的地質學意義重新被考慮、被認識也是科學發展的必然,例如北京農業大學李連捷院士對此就有精辟的論述。

李連捷院士(照片2-7)1932年畢業於燕京大學理學院,1944年獲美國伊利諾大學農學院哲學博士學位,回國後任中國(央)地質調查所研究員,從事土壤研究。他是我國土壤學主要開拓者和奠基人之壹。半個多世紀以來,壹直從事野外考察和科研、教學工作,在土壤分類學、土壤地理學、地貌學和第四紀地質學方面,成績卓著,1955年就被聘選為中國科學院學部委員(院士)。他從20世紀90年代以來,多次論及地質學在土壤學發展中的意義,如在1992年農業出版社出版的《土壤地質》[3]專著序言中認為“將地球表面連續不斷的土體精確鑒定劃分出來,這是土壤學中地學的無可置疑的艱巨任務。”又指出忽視了地質學,在理論上“影響了土壤學理論的發展”;在實踐上“脫離地學基礎的土壤學也是難以解決當前實際問題的。”針對當前的實際情況,他預言“著手把地學作為土壤科學的重要基礎理論為時將不會過久。”

照片2-7 李連捷院士(1908~1992)

當筆者在1987年將地質成果引入農業研究領域,率先在湖南開展農業地質研究時,就得到了湖南農學界,特別是土壤學界的重視。例如原湖南省農學院土壤學教授湯辛農先生就曾指出“湖南農業地質研究是農業的壹項重要的基礎研究,對土壤科學的發展很有意義,很有必要進行”;湖南農科院著名土壤學家肖澤宏先生認為“在農業方面運用地學成果進行農業地質研究為農業服務,很有意義。農業地質具有邊緣科學性質,研究必須與農業部門配合協作”;湖南省農業經濟和農業區劃研究所原所長段正吾研究員針對地質科學應用到農業區劃中認為“豐富的地質資料用於農業開發引申到農業區劃中來,屬於邊緣性交叉研究,這對於深化農業區劃研究工作,更好地指示農業布局,實行農業區劃科技興農有實際意義”。湖南農科院原院長因際榕研究員認為“農學和地學的結合很有必要,這種結合本身就是壹種創新”。