由于人為土的形成與人類(lèi)農(nóng)業(yè)活動(dòng)密切相關(guān)，其性狀特征也在很大程度上成為人類(lèi)農(nóng)業(yè)文明演進(jìn)的記錄載體，儲(chǔ)存著人類(lèi)農(nóng)業(yè)發(fā)展的文化密碼。這使得人為土的研究多了一層文化含義。
來(lái)源：中國(guó)科學(xué)報(bào)
撰稿：張文靜
標(biāo)本館中的土壤標(biāo)本 ，供圖：趙玉國(guó)
達(dá)·芬奇說(shuō)：“我們對(duì)腳下土壤的了解，遠(yuǎn)不及對(duì)浩瀚的天體了解得多?！?/p>
大地是哺育生命的母親。如今世界有超過(guò)70億人口，我們每天消耗的80%以上的熱量、75%的蛋白質(zhì)和植物纖維都來(lái)自于土壤。我們腳下的土壤直接影響著人類(lèi)的生命和健康。
然而相比于土壤的重要性，我們對(duì)其的了解卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。這時(shí)，土壤標(biāo)本，尤其是大型土壤整段標(biāo)本，就給予了我們近距離觀察、了解土壤的機(jī)會(huì)。在這其中，一種形成過(guò)程與人類(lèi)活動(dòng)密切相關(guān)的土壤標(biāo)本——人為土標(biāo)本，尤其能引起人們的興趣。
展現(xiàn)土壤原剖面
來(lái)自江南地區(qū)的水稻土，來(lái)自西北地區(qū)的灌淤土……在中國(guó)科學(xué)院南京土壤研究所土壤標(biāo)本館櫥窗里展示的100多件大型土壤整段標(biāo)本中，這幾類(lèi)土壤標(biāo)本總能吸引不少觀眾的目光。這些土壤有個(gè)共同的名字——人為土。
所謂人為土，是指由于人工搬運(yùn)、耕作、施肥和灌溉等活動(dòng)，使原有土壤的形成過(guò)程發(fā)生改變，形成了在形態(tài)、理化和生物學(xué)特征上有別于原有土壤的新的土壤類(lèi)型。人為活動(dòng)與氣候、植被、母質(zhì)、地形、時(shí)間一樣，成為了影響土壤形成的因素。
俗話(huà)說(shuō)：“一方水土養(yǎng)一方人?！笨磥?lái)，一方人同樣能影響一方水土。我國(guó)農(nóng)業(yè)發(fā)展歷史悠久，人類(lèi)活動(dòng)對(duì)土壤的改變尤其顯著，人為土分布遍及全國(guó)。
“我國(guó)的人為土主要分三大類(lèi)——水耕人為土、旱耕人為土和技術(shù)人為土。在江南地區(qū)，長(zhǎng)期的植稻歷史形成了水耕人為土。在西北黃土高原，人們長(zhǎng)期引黃河水灌溉，黃河水由于泥沙含量較高，每年都會(huì)在土地上覆蓋一層淤積物，經(jīng)過(guò)千百年的發(fā)展，灌淤層越積越厚，就形成了灌淤旱耕人為土。旱耕人為土中還有一種主要的類(lèi)型，叫作肥熟旱耕人為土，在西北或華北地區(qū)都有分布，主要是長(zhǎng)期施土雜肥形成的?！敝袊?guó)科學(xué)院南京土壤研究所研究員趙玉國(guó)介紹說(shuō)，“技術(shù)人為土則是新加入的，指在城市化過(guò)程中受人類(lèi)活動(dòng)影響而形成的一種特殊土壤。”
南京土壤研究所土壤標(biāo)本館碩大的櫥窗里放置著來(lái)自全國(guó)各地的人為土標(biāo)本，這些約有一米高的大型土壤整段剖面標(biāo)本，基本保持著土壤的原剖面色彩，土壤原有的結(jié)構(gòu)、孔隙度等都能被觀察得一清二楚。
這些標(biāo)本的制作是個(gè)頗費(fèi)工夫的慢活。趙玉國(guó)介紹說(shuō)，研究人員首先要在野外尋找到特定的土壤類(lèi)型，然后挖一個(gè)大坑，將土壤垂直向下的剖面展示出來(lái)，這時(shí)他們需要在土壤剖面上修出一個(gè)向外凸起的土塊，然后用一種特制的木盒子卡進(jìn)去，再?gòu)膬?nèi)側(cè)把土壤挖斷。這樣，一個(gè)完整的垂直土柱就卡在了盒子里。此時(shí)，研究人員要小心翼翼地將其修平，防止土柱破碎，然后將其搬到室內(nèi)。
土壤標(biāo)本被搬到室內(nèi)后還要經(jīng)過(guò)一系列后期制備工作。首先取出木盒中的土柱，用鉆子或小鐵釘在土柱上鉆孔，再分2～3次加入黏結(jié)劑使其定型。土柱經(jīng)最后一道膠原浸灌后，立即在上面鋪蓋一塊麻袋布，用油漆刀反復(fù)漆抹黏結(jié)劑，再將一塊木板壓在上面夾緊，放置干燥，這樣一個(gè)土壤整段剖面標(biāo)本就基本做成了。如有需要，還需要用小刀等工具小心地在標(biāo)本上修出土壤結(jié)構(gòu)面，讓標(biāo)本更加連續(xù)、清晰。
這些包括人為土在內(nèi)的從全國(guó)各地采集而來(lái)的土壤標(biāo)本，成為土壤學(xué)專(zhuān)家手中進(jìn)行科研的有力工具，也成為了向人們展現(xiàn)土壤原貌的最好方式。
人為土分類(lèi)的中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)
中國(guó)是世界上最先確立了人為土分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)的國(guó)家。
由于土壤是一個(gè)不均勻的連續(xù)體，分類(lèi)難度大，所以世界上并沒(méi)有統(tǒng)一的土壤分類(lèi)方法，國(guó)外的土壤分類(lèi)也不適合中國(guó)國(guó)情。因此，1984年，在國(guó)家自然科學(xué)基金委的支持下，以南京土壤研究所研究員龔子同為主的項(xiàng)目組與全國(guó)幾十個(gè)單位合作，開(kāi)始探索既可與國(guó)際接軌，又能充分體現(xiàn)中國(guó)特色的新的中國(guó)土壤系統(tǒng)分類(lèi)。
其實(shí)在中國(guó)，許多土壤學(xué)家早就注意到了人為因素對(duì)土壤形成的重要性。隨著人口的不斷增加以及工業(yè)化、城市化和集約化農(nóng)業(yè)的發(fā)展，人為活動(dòng)對(duì)土壤的影響越來(lái)越大。但是，由于人為作用方式各異、強(qiáng)度不同，人為土的類(lèi)型復(fù)雜，難以表達(dá)。
龔子同等研究人員想要攻克這個(gè)難關(guān)。他們從剖析人為土的發(fā)生過(guò)程開(kāi)始，從人為土歷史發(fā)生、性質(zhì)變化和人為攬動(dòng)，特別是人為作用下土壤脫鹽、復(fù)鈣、富鹽基、磷的積累、有機(jī)碳的動(dòng)態(tài)、水分的變化等方面提出了分類(lèi)的基礎(chǔ)。
在全國(guó)各地觀察、分析了人為因素對(duì)于土壤的影響之后，龔子同等人在世界上率先建立了人為土的分類(lèi)體系，使紛亂復(fù)雜的人為土得以能夠進(jìn)行定量區(qū)分和科學(xué)表達(dá)。人為土成為中國(guó)土壤分類(lèi)中14個(gè)土綱之一。
后來(lái)，中國(guó)的人為土分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)被國(guó)際土壤分類(lèi)組織接受。2002年，國(guó)際土壤學(xué)會(huì)聯(lián)合會(huì)土壤分類(lèi)委員會(huì)主席Hari Eswaran表示：“人為土綱的建立是中國(guó)土壤系統(tǒng)分類(lèi)的重要?jiǎng)?chuàng)新之處。人為土綱的概念在國(guó)際上已存在了幾十年，但只有中國(guó)土壤學(xué)家給出了明確、詳細(xì)和準(zhǔn)確定量的含義。”
土壤中儲(chǔ)存著文化密碼
由于人為土的形成與人類(lèi)農(nóng)業(yè)活動(dòng)密切相關(guān)，其性狀特征也在很大程度上成為人類(lèi)農(nóng)業(yè)文明演進(jìn)的記錄載體，儲(chǔ)存著人類(lèi)農(nóng)業(yè)發(fā)展的文化密碼。這使得人為土的研究多了一層文化含義。
比如，早在1976年，浙江余姚河姆渡遺址就發(fā)現(xiàn)了不少距今7000多年的古水稻顆粒，但古水稻田卻一直沒(méi)有被發(fā)現(xiàn)。直到2003年，中國(guó)科學(xué)院南京土壤研究所研究員曹志洪與蘇州、昆山的考古人員一起，在昆山綽墩山遺址進(jìn)行土壤方面的考古挖掘，竟在距地面100厘米的馬家浜文化層土層發(fā)現(xiàn)了20多塊稻田。
在這些被埋藏的古稻田上部、距地面40厘米的剖面上，研究人員還發(fā)現(xiàn)了一層距今3000年的水稻土層。曹志洪解釋說(shuō)，這說(shuō)明當(dāng)?shù)毓糯羞^(guò)兩次洪水泛濫或者海水倒灌，導(dǎo)致稻田被淹沒(méi)了。而之所以發(fā)生洪水泛濫，也是與當(dāng)時(shí)全球變暖有關(guān)，而這些已被古氣象學(xué)和地質(zhì)學(xué)的研究印證。
曹志洪等人的研究發(fā)現(xiàn)，這些古水稻田不僅能印證古氣候，還能對(duì)人類(lèi)應(yīng)對(duì)未來(lái)氣候變化起到警示作用。因?yàn)檠芯堪l(fā)現(xiàn)，古水稻田里的有機(jī)質(zhì)含量和現(xiàn)在差不多，這說(shuō)明稻田在保持二氧化碳上的優(yōu)越性，是二氧化碳天然的“存儲(chǔ)器”，種植水稻可以吸收更多的“污染氣體”至土壤中，過(guò)了很多年都不會(huì)釋放出來(lái)。而且，水稻土種植時(shí)間越長(zhǎng)，肥力就越高，解毒能力和自?xún)粞h(huán)能力也越強(qiáng)。所以，我們應(yīng)該重視中國(guó)南方水稻田的保護(hù)。
可見(jiàn)，對(duì)人為土的了解與研究，不僅能讓我們不斷加深對(duì)腳下這片土地的認(rèn)識(shí)，同樣能對(duì)人類(lèi)自身發(fā)展歷史有更多思考。
來(lái)源：南京土壤所網(wǎng)站（2017年7月18日）
土壤是地球陸地表層物質(zhì)循環(huán)和能量流動(dòng)的重要場(chǎng)所，是糧食安全、生態(tài)維持和環(huán)境保護(hù)的根本保障。同時(shí)土壤作為巖石圈、水圈、生物圈及氣圈相互作用的產(chǎn)物，還記錄了地球生態(tài)環(huán)境變化的信息。因此，通過(guò)對(duì)不同時(shí)期土壤樣品的保存，可以建立一系列的生態(tài)環(huán)境斷面，為長(zhǎng)期生態(tài)環(huán)境變化研究提供基礎(chǔ)。
南京土壤所中國(guó)生態(tài)系統(tǒng)研究網(wǎng)絡(luò)（CERN）土壤分中心，在中科院野外站網(wǎng)絡(luò)科研樣地建設(shè)項(xiàng)目經(jīng)費(fèi)支持下，經(jīng)多年的探索和項(xiàng)目實(shí)踐，建成了保存條件較為完備、國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)化樣品管理規(guī)模最大的土壤樣品長(zhǎng)期保存系統(tǒng)。該系統(tǒng)包含1個(gè)中心樣品庫(kù)和11個(gè)區(qū)域樣品庫(kù)，采用了統(tǒng)一的在線(xiàn)管理平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)了土壤樣品的分布式存儲(chǔ)和集成式管理。該系統(tǒng)目前已收集保存了7.8萬(wàn)份土壤樣品，覆蓋全國(guó)30多個(gè)省份的典型土壤類(lèi)型，時(shí)間跨度半個(gè)多世紀(jì)。同時(shí)還建立了土壤樣品保存和共享機(jī)制，通過(guò)多渠道廣泛合作，可以進(jìn)一步提升土壤樣品保存規(guī)模，推動(dòng)土壤樣品共建共享，從而支撐土壤科學(xué)的發(fā)展。
土壤樣品長(zhǎng)期保存系統(tǒng)于2017年6月9日通過(guò)評(píng)審專(zhuān)家組驗(yàn)收，得到專(zhuān)家組的一致認(rèn)可。建成的樣品保存系統(tǒng)陸續(xù)接待了研究同行的參觀交流，為其他行業(yè)土壤樣品的保存工作起到標(biāo)準(zhǔn)化和示范作用。
來(lái)源：固廢觀察
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