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揭秘土壤的文化密码:我们每天消耗的80%以上的热量、75%的蛋白质和植物纤维都来自于土壤。

2017年11月14日作者:来源:环保部

  大地是哺育生命的母亲。如今世界有超过70亿人口,我们每天消耗的80%以上的热量、75%的蛋白质和植物纤维都来自于土壤。我们脚下的土壤直接影响着人类的生命和健康。

  然而相比于土壤的重要性,我们对其的了解却远远不够。这时,土壤标本,尤其是大型土壤整段标本,就给予了我们近距离观察、了解土壤的机会。在这其中,一种形成过程与人类活动密切相关的土壤标本——人为土标本,尤其能引起人们的兴趣。

  展现土壤原剖面

  来自江南地区的水稻土,来自西北地区的灌淤土……在中国科学院南京土壤研究所土壤标本馆橱窗里展示的100多件大型土壤整段标本中,这几类土壤标本总能吸引不少观众的目光。这些土壤有个共同的名字——人为土。

  所谓人为土,是指由于人工搬运、耕作、施肥和灌溉等活动,使原有土壤的形成过程发生改变,形成了在形态、理化和生物学特征上有别于原有土壤的新的土壤类型。人为活动与气候、植被、母质、地形、时间一样,成为了影响土壤形成的因素。

  俗话说:“一方水土养一方人。”看来,一方人同样能影响一方水土。我国农业发展历史悠久,人类活动对土壤的改变尤其显著,人为土分布遍及全国。

  “我 国的人为土主要分三大类——水耕人为土、旱耕人为土和技术人为土。在江南地区,长期的植稻历史形成了水耕人为土。在西北黄土高原,人们长期引黄河水灌溉, 黄河水由于泥沙含量较高,每年都会在土地上覆盖一层淤积物,经过千百年的发展,灌淤层越积越厚,就形成了灌淤旱耕人为土。旱耕人为土中还有一种主要的类 型,叫作肥熟旱耕人为土,在西北或华北地区都有分布,主要是长期施土杂肥形成的。”中国科学院南京土壤研究所研究员赵玉国介绍说,“技术人为土则是新加入 的,指在城市化过程中受人类活动影响而形成的一种特殊土壤。”

  南京土壤研究所土壤标本馆硕大的橱窗里放置着来自全国各地的人为土标本,这些约有一米高的大型土壤整段剖面标本,基本保持着土壤的原剖面色彩,土壤原有的结构、孔隙度等都能被观察得一清二楚。

  这 些标本的制作是个颇费工夫的慢活。赵玉国介绍说,研究人员首先要在野外寻找到特定的土壤类型,然后挖一个大坑,将土壤垂直向下的剖面展示出来,这时他们需 要在土壤剖面上修出一个向外凸起的土块,然后用一种特制的木盒子卡进去,再从内侧把土壤挖断。这样,一个完整的垂直土柱就卡在了盒子里。此时,研究人员要 小心翼翼地将其修平,防止土柱破碎,然后将其搬到室内。

  土 壤标本被搬到室内后还要经过一系列后期制备工作。首先取出木盒中的土柱,用钻子或小铁钉在土柱上钻孔,再分2~3次加入黏结剂使其定型。土柱经最后一道胶 原浸灌后,立即在上面铺盖一块麻袋布,用油漆刀反复漆抹黏结剂,再将一块木板压在上面夹紧,放置干燥,这样一个土壤整段剖面标本就基本做成了。如有需要, 还需要用小刀等工具小心地在标本上修出土壤结构面,让标本更加连续、清晰。

  这些包括人为土在内的从全国各地采集而来的土壤标本,成为土壤学专家手中进行科研的有力工具,也成为了向人们展现土壤原貌的最好方式。

   

  人为土分类的中国标准

  中国是世界上最先确立了人为土分类标准的国家。

  由 于土壤是一个不均匀的连续体,分类难度大,所以世界上并没有统一的土壤分类方法,国外的土壤分类也不适合中国国情。因此,1984年,在国家自然科学基金 委的支持下,以南京土壤研究所研究员龚子同为主的项目组与全国几十个单位合作,开始探索既可与国际接轨,又能充分体现中国特色的新的中国土壤系统分类。

  其实在中国,许多土壤学家早就注意到了人为因素对土壤形成的重要性。随着人口的不断增加以及工业化、城市化和集约化农业的发展,人为活动对土壤的影响越来越大。但是,由于人为作用方式各异、强度不同,人为土的类型复杂,难以表达。

  龚子同等研究人员想要攻克这个难关。他们从剖析人为土的发生过程开始,从人为土历史发生、性质变化和人为揽动,特别是人为作用下土壤脱盐、复钙、富盐基、磷的积累、有机碳的动态、水分的变化等方面提出了分类的基础。

  在全国各地观察、分析了人为因素对于土壤的影响之后,龚子同等人在世界上率先建立了人为土的分类体系,使纷乱复杂的人为土得以能够进行定量区分和科学表达。人为土成为中国土壤分类中14个土纲之一。

  后 来,中国的人为土分类标准被国际土壤分类组织接受。2002年,国际土壤学会联合会土壤分类委员会主席Hari Eswaran表示:“人为土纲的建立是中国土壤系统分类的重要创新之处。人为土纲的概念在国际上已存在了几十年,但只有中国土壤学家给出了明确、详细和 准确定量的含义。”

   

  土壤中储存着文化密码

  由于人为土的形成与人类农业活动密切相关,其性状特征也在很大程度上成为人类农业文明演进的记录载体,储存着人类农业发展的文化密码。这使得人为土的研究多了一层文化含义。

  比 如,早在1976年,浙江余姚河姆渡遗址就发现了不少距今7000多年的古水稻颗粒,但古水稻田却一直没有被发现。直到2003年,中国科学院南京土壤研 究所研究员曹志洪与苏州、昆山的考古人员一起,在昆山绰墩山遗址进行土壤方面的考古挖掘,竟在距地面100厘米的马家浜文化层土层发现了20多块稻田。

  在这些被埋藏的古稻田上部、距地面40厘米的剖面上,研究人员还发现了一层距今3000年的水稻土层。曹志洪解释说,这说明当地古代有过两次洪水泛滥或者海水倒灌,导致稻田被淹没了。而之所以发生洪水泛滥,也是与当时全球变暖有关,而这些已被古气象学和地质学的研究印证。

  曹 志洪等人的研究发现,这些古水稻田不仅能印证古气候,还能对人类应对未来气候变化起到警示作用。因为研究发现,古水稻田里的有机质含量和现在差不多,这说 明稻田在保持二氧化碳上的优越性,是二氧化碳天然的“存储器”,种植水稻可以吸收更多的“污染气体”至土壤中,过了很多年都不会释放出来。而且,水稻土种 植时间越长,肥力就越高,解毒能力和自净循环能力也越强。所以,我们应该重视中国南方水稻田的保护。

  可见,对人为土的了解与研究,不仅能让我们不断加深对脚下这片土地的认识,同样能对人类自身发展历史有更多思考。


编辑:治废专家02