我国现代土壤科学的起源

本站原创 2024-05-14 18:57:00

我国是一个有着悠久历史的农业国家。 近年来,对太湖古土壤的研究表明,我国早在6000至7000年前就已有水稻种植。 在这长期的农业生产活动中,我国劳动人民积累了认识、利用和改良土壤的丰富经验。

公元前4世纪左右战国时期的《禹贡》一书,描述了九州的土壤类型、分布和土地等级。 这是我国最早的土壤分类和土地分级工作。

然而,由于受帝国主义侵略、封建主义和官僚资本主义统治以及国家长期闭塞的影响,在19世纪西方科学迅速发展的同时,我国科学进步却十分缓慢,发展水平远远落后于欧洲和美国。 国家和日本。

然而,随着包括农学、土壤科学在内的西方现代科学逐渐传入我国,我国现代土壤科学起步于20世纪30年代,比国外至少晚了半个世纪。 这是中国土壤科学家的艰辛历程,值得回忆。

一、中国现代土壤科学起源的背景

1.1 19世纪现代土壤科学的诞生

虽然李约瑟在《中国科学技术史》一书中指出:“土壤科学与生态学似乎都起源于中国”,但现代土壤科学是从欧美传入中国的。

1840年,JV李比希发表《化学在农业和植物生理学中的应用》,建立了矿物质营养理论,确认矿物质是植物营养的基础; 1840年至1850年间,HS Thomposon和JT Way提出了“土壤吸附理论”; 1883年,俄国学者多库恰耶夫(Dокучаев в.в.)发表《俄国黑钙土》,阐明土壤是母质、气候、生物、地形和时间五种成土因素的组合。 历史上受土壤影响而形成的自然体创造了“成土说”; 1986年至1888年间,H. Hellriegel和H. Wilfarth证实了豌豆根瘤形成与N2同化之间的关系。 这四项成果为现代土壤科学奠定了坚实的基础。 从此,土壤科学以崭新的面貌出现在学科界。

1.2 现代土壤科学在我国的传播

现代土壤科学创立的前50年,欧美现代土壤科学通过不同渠道传入我国。 这里首先要提到的是,1877年《格致文集》出版的《农业概论》在讨论英国农业时,首次介绍了李比希和农业化学的基础知识。 这是西方现代农业化学研究成果最早传入中国的著作。 。

20世纪20年代至1930年代,俄罗斯学者TP Gordeef]、VA Baltz和BB Polynov分别发表了有关中国东北土壤和植被的论文。 文章介绍了当地的黑钙土、变质黑钙土、灰森林土、泥炭沼泽土和黑石灰。 土壤类型和分布。 这是我国能找到的最早的现代土壤分类资料。

西方先进的土壤科学理论也吸引着中国学生。 著名土壤学家邓志毅是第一位自费赴美国学习土壤学的中国人。 1909年至1914年在加利福尼亚大学和威斯康星大学学习土壤科学,并于1914年获得硕士学位。

1919年,著名土壤肥料科学家彭嘉远获公费赴美留学。 然而,公共资金却被挪用。 直到1920年,他才筹集旅费前往美国深造。 他曾就读于威斯康星大学、伊利诺伊大学和爱荷华州立大学,并于1923年获得农业硕士学位和理学学士学位。

此外,1930年之前,戴虹、黄野洛、张乃峰等人曾赴日本、德国、美国学习土壤学。 与此同时,到1930年,全国已有10所大专院校相继开设了农科或农学院,开设土壤肥料课程。 这些进一步引进了西方土壤肥料科学的新理念和新方法。

1.3 我国农业实践与呼吁

上世纪初,我国正处于历史变革、社会变革的动荡时代。 乡村一片废墟,百姓无计可施。 他们不能靠种地养活自己,也不能自己做衣服。 在此背景下,不少有识之士为我国农业振兴建言献策。

1910年公费赴美留学的竺可桢认为,中华立国于农,一切以农为本,因此最初进入伊利诺伊大学农学院学习。 后来他为我国气象事业做出了巨大贡献。

张謇(1853-1926)称教育和工业为“兴盛之本”,为我国垦殖业的发展做出了贡献。 1911年辛亥革命后,孙中山任命他为临时政府工业部长和北洋政府农商总长。 为了发展农业,他主张建立广泛的农业试验田,作为提高中国农业的基础。 在他的带领下,农业试验点逐渐增多,并在农业生产中发挥了作用。

作为地质学家,翁文灏1929年10月在清华大学发表题为《中国的地理区域及其生命的意义》的演讲,指出我国人口多耕地少,需要进行大规模研究与地形、气候和土壤有关。 。 1932年,他在《独立评论》上发表《中国的人口分布与土地利用》一文,进一步阐明了我国人多地少的困境,说明了土壤调查的重要性和紧迫性。

这些都催生了我国土壤研究机构的设立和土壤研究工作的发展。

2、土壤研究实验室的建立与发展

2.1 太平洋科学会议的推广

1920年,来自美国、澳大利亚、加拿大、日本、菲律宾、爪哇、新西兰等太平洋国家的50多位科学家在檀香山共同成立了太平洋国际科学会议组织。 其宗旨是促进和协助该地区的重要科学问题和国际交流与合作。

1929年5月,第四次太平洋会议在爪哇万隆召开。以翁文灏为首的中国科学家和竺可桢等13人出席。 会议通过两项重要决议,要求各国开展土壤调查和建立土壤研究机构。

随即,南京金陵大学农业经济系邀请美国教授JLBuck于1929年开始对中国进行土地利用调查。

贝克主要从事农业经济研究,对土壤并不了解。 随后他邀请美国土壤科学家查兹·肖来我国进行土壤调查。 这实际上是我国土壤调查的先驱。

2.2 中华教育文化基金会资助

金陵大学的肖查理进行的土壤调查只持续了一年,资金也有限。 他的工作远远不能满足实际需要。

由美国返还“庚子赔款”资助的中华教育文化基金会(以下简称中华基金会)董事会决定拨款10万元(1930年-1932年)太平洋科学会议和金陵大学土壤调查启动,并委托农业和矿业。 地质调查部在全国范围内开展了土壤调查,并成立了专门机构——土壤研究室来具体实施这项工作。 这翻开了我国现代土壤科学史上新的一页。

2.3 翁文浩策划创作

翁文浩(1889-1971)是我国第一位地质学博士(1912年,比利时),我国地质学奠基人之一。 他是科学界富有开拓创新精神、具有组织管理能力的领军人物。 多次率团出席太平洋科学会议。

针对我国人多地少的实际情况,他强调了土壤研究在国民经济中的重要作用。 提倡开展全国土壤普查。 1930年7月的中华基金会会议上,翁作为中华基金会执行理事,面临金陵大学农学院组织土壤调查的竞争。 他宣称土壤是地球上风化岩石的松散表层,并详细阐述了地质工作。 考虑到野外土壤调查的便利性以及当时地调局技术力量和设备的有利条件,认为全国土壤普查应由地调局承担。

最终,翁的提议获得一致通过。 后以地质调查所所长主持土壤研究实验室筹建,并兼任第一土壤实验室主任开展土壤调查工作。

正如土壤科学脱胎于地质学一样,我国现代土壤科学也是在地质学家翁文浩的关怀下诞生的。

3. 土壤研究实验室进展

3.1 土壤概况及《中国土壤》的编写

全国土壤普查是土壤实验室的主要任务。 为了学习国外的经验,翁先生首先请来了美国土壤学家罗伯特。 L.彭德尔顿(1930-1933),随后邀请詹姆斯·索普(1933-1936)担任土壤实验室的首席技术员。 这七年里,侯光炯、陈伟、周长云、李连杰、陈恩峰、朱连清、李庆奎、熊毅、马荣植、宋大全、刘海鹏等中国青年土壤科学家辛勤耕耘,走遍了除西藏、新疆以外的全国各地。 ,进行了前所未有的土壤调查。

随着 J. Sopo 的到来,美国马蝙蝠 (CFMarbat) 土壤分类被引入。 使用pedocals和pedalfers作为最高级别的单位,以及黑钙土、沙漠泽莫德土、灰土、红土、黄土和黑石灰土等类型。 通过普查,根据Mabot分类,对我国主要土壤类型及分布进行了调查和了解。

在此基础上,以索婆的名义出版了《中国土壤地理》(1936年)一书,其中对中国土壤进行了七百五十万分之一的概述(图1)。

该专着实际上是一项集体成果。 遗憾的是,书中没有提及合作者的名字,所编制的土壤图也主要局限于东部。

该书有中英文出版,中文版由李庆奎、李连杰联合翻译。 1946年,日本土壤学者伊藤隆吉、保柳睦美、上田信三、原田武晴将其翻译成日文出版。

这是第一部反映我国土壤概况的土壤科学专着,在国际上有一定影响。 1940年,马荣植、朱连庆根据历史资料补充了土壤图,缩小为1/1000全国土壤图。

3.2 区域土壤调查及省级土壤图编制

1942年全国土壤图出版后,开始编制省级土壤图。 省级土壤图是在77次大中型区域土壤调查的基础上编制的,其中包括余浩编制的以土壤科学为制图单位的四川百万分之一土壤图; 宋大全编制的福建省土壤图 该图以土壤系统复杂区为制图单元; 侯光炯、马荣植编着的《1/3百万甘肃土壤概况》以土类为制图单位; 此外,还有朱宪谟等编制的江西省土壤图。

同时开展盐渍土调查、水土流失调查、荒地调查、土壤适宜性、土地利用、土地分类、工程土壤调查等不同目的的土壤调查。

抗战胜利后,陆法西于1947年前往西沙群岛考察土壤和鸟粪磷矿床。 同年,奚连智赴南沙群岛太平岛考察。 这不仅具有重大的学术价值,而且具有重要的国防意义。

值得一提的是,侯雪宇尝试根据土壤性质进行植物生态研究。 根据土壤性质,分为酸性土、钙质土和盐渍土的指示植物。 其中对蕨类植物进行了详细的研究,这是一部非常独特的作品。

3.3 几种土壤类型的建立

水稻土:水稻土的研究始于侯光炯、马荣植在江西南昌的工作。 后来,朱连庆进行了详细的工作,根据水稻土的复杂形状,提出了水稻分层的方法,并讨论了各土层的形成与水的升降的关系。

1935年,侯光炯和马荣植在英国牛津举行的第三届国际土壤科学大会上宣读了一篇关于江西南昌水稻土的论文。 他们提出水稻土作为一个独立的类型,并将水稻土进一步分为淹水土。 有渗透、渗透、滞留、潜培四个小类,影响很大。

后来,熊毅在研究水稻土的化学性质时指出,水稻土的形成过程中只有铁的淋滤,而没有铝的移动,从而从化学上区分了水稻土的形成过程和灰化过程。

关于水稻土是一种土地利用方式还是一种独立的土壤类型一直存在争议。 迄今为止,我国土壤学家已对水稻土的形成、形态和分类进行了系统研究,并将水稻土视为一个独立的土类。 提供了理论依据,从此“稻田土”被越来越多的同行所接受。

荒漠土:荒漠土与普通钙质土不同。 土壤中不仅含有大量的石灰,还含有石头。 当国外还把荒漠土壤与灰色土壤混淆时,马荣植将我国荒漠土壤分为天山南麓无CaCO3运动的棕色荒漠土和天山北麓CaCO3运动较弱的灰色荒漠土。 地球。

尽管土壤分类的名称此后发生了变化,但其分类的概念至今仍具有指导意义。

紫色土:1936年,J.索波将紫色土称为紫棕土,И.П格拉西莫夫表示,他在世界其他地方从未见过这种土壤。

早在20世纪40年代,土壤实验室的侯光炯、余浩、马荣植等人根据土壤母质赋予的独特“紫色”形状,将其正式命名为紫色土,分为石灰质、中性和质质三类。呈酸性。 子类别,并列举了一系列土壤系统。

与其他石质土一样,利用土壤岩性特征进行土壤分类的思路无疑是正确的。

盐渍土:熊毅根据盐渍土的形成方式,将盐渍土分为五类:盐化、淡化、碱化、变质(或脱碱)和恢复。 他正确地将盐渍土分为盐渍土、盐碱土、碱性土和脱碱土。 在盐渍土中,又根据其盐分成分进一步细分。

另外,根据我国实际情况,将沙姜土特有的类型分为高地沙姜土、湖沙姜土和埋藏沙姜土。

肖查理将山东半岛的地带性土壤称为棕壤。 索婆认为这种土壤既不同于拉曼棕壤,也不同于马伯特所说的美国棕壤,因此将其命名为山东棕壤。 后来,它被美国土壤文献引用。

3.4 土壤系统调查及初步布置

土系是当时土壤分类的基本单位。 1940年,马荣植和奚成范对所研究的土壤系统进行了初步的整理。 1942年,朱连庆继续这项工作,对四川土壤系统进行了比较。 与此同时,福建的宋大全和江西的熊毅都注重土系的比较,对新土系的建立作出了严格的规定。

1943年,奚连智从福建来到江西,从事两省土壤系统的比较。 1945年,马荣植、奚连智进一步组织了全国土系。

据悉,当时计划建立2000个土壤系统,部分土壤系统被翻译成英文。 根据我们从土壤实验室建立到1953年土壤研究所成立期间系统收集的土壤系统,共有1762个土壤系统。 其中,福建省429例,江西省254例,四川省212例。

虽然土壤系统分类的标准尚未完全统一,分类的土壤系统也较为细化和简化,但毕竟是我国最早进行基层分类研究的重要资料。

3.5 土壤性质和土壤肥力讨论

虽然当时土壤实验室的工作主要是土壤调查和制图,但也讨论了一些土壤性质和土壤肥力。 土壤性质方面,如中国土壤酸度和碳酸钙、酸性土壤的盐基组成、土壤结构等; 侯光炯 熊毅在土壤粘度、韧性以及土壤胶体矿物成分的研究方面也取得了进展。

我国最早的《土壤分析方法》是李庆奎(1937)编着的。 在土壤肥力方面,除了进行一些肥料试验外,还讨论了土壤的某些性质,如颜色、结构、水分状况和剖面形状与土壤肥力之间的关系。

李庆奎是第一个从事磷肥试验的人。 通过化学分析和育苗试验,他了解到红、黄土中速效磷含量很低,但固定能力极高,施磷肥刻不容缓。 基于此,他指出,在上述酸性土壤上施用磷矿粉,与施用过磷酸钙等可溶性磷肥具有相同的效果,但效果稍有延迟。

4、造就了我国第一批土壤科学家

土壤研究实验室的建立和发展不仅揭开了我国土壤研究的新篇章,也造就了我国第一批土壤科学家。

4.1 严格用人

原地质调查所土壤实验室的人员主要来自当时国内著名大学的优秀学生,如北京大学(侯光炯、熊毅、奚成帆)、燕京大学(李连杰、马荣植)北有金陵大学(中央),南有金陵大学(陈恩峰、朱宪谟、侯学宇)、复旦大学(李庆奎)、浙江大学(宋大全)等。

一般必须是著名学者推荐的。 例如,侯光炯是著名土壤学家于洪正教授推荐给翁文浩的。 同时,必须通过严格的考试。 比如著名的新一代地质学家、“北京人”的发现者裴文中,1927年毕业于北京大学,满怀希望地报考地质研究所,可惜落选。 裴先生没有灰心,第二年继续报考。 他最终被录取并参加了周口店发掘工作。 1929年,首次发现完整的“北京人”头骨,震惊世界。

到1949年,地质调查所土壤室已有30人。 根据工作需要和个人表现,人来人往,整个房间始终保持着不到20人。

4.2 实践中成长

熊毅在《土壤工作十五年》[21]一文中列举,编制国家土壤图进行土壤调查52次,绘制省级土壤图进行土壤调查77次,专项土壤调查77次。 进行了 37 次土壤调查。 此外,还有研究著作70余篇。 共有 237 项。

从土壤实验室成立到1946年,出版了《土壤季刊》、《土壤特报》和《土壤特刊》三本杂志。 《土壤季刊》发表论文数百篇; 土壤专题报告(中英文)出版24期; 《土壤》特刊(A型)将出版至第5期,《土壤》特刊(B型)将出版4期。

应该说,一个只有20人的研究实验室在不到20年的时间里完成了这么多的任务,出版了这么多的书籍,这是一个伟大的成就。

土壤科学是一门实验科学,由经验丰富的土壤科学家在工作之初言传身教。 他们对现场工作非常认真。 例如,确定路线时,通常不走同一条路线; 为摸清土壤资源,提出“爬山必登顶,出门必步行”; 现场写生、记录必须现场绘制、现场记录,当天发生的事情必须记入日记,决不允许事后“回忆”。 ”,他在室内整理图画、写论文也一丝不苟。

这样,年轻的土工们就能在完成任务的同时,不断成长自己的才华。 从而年轻的土壤工人迅速成长。 J·索坡离任回国后,侯光炯、熊毅、马荣植、李庆奎等人先后担任研究室主任,担负起发展我国土壤科学的重任。

4.3 出国留学

原地质调查局土壤实验室也十分重视国际交流,选派留学生出国留学。 在地质调查局的领导和国家教育基金的资助下,陈恩丰(1935-1938)在德国柯尼斯堡大学获得博士学位,李连杰(1940-1944)在德国柯尼斯堡大学农学院获得博士学位。李庆奎(1944-1945-1948)获得美国宾夕法尼亚大学博士学位,熊毅(1947-1951)获得美国威斯康星大学麦迪逊分校博士学位1935年,侯光炯赴苏联、美国、德国,并赴英国、意大利、荷兰、瑞典考察,1945-1946年宋大全赴美国康奈尔大学进修。这进一步提高了我国土壤科学研究水平。

5、土壤研究实验室的一些优良传统

5.1 艰苦创业

原地质调查所土壤实验室成立于1930年,位于北京兵马寺9号。 1935年迁至南京珠江路新址。 1937年抗日战争爆发,先迁至长沙,后迁至四川北碚(图7)。 1946年迁回南京。 。 不到20年的时间,在如此战乱的环境下,不仅坚持了下来,而且还取得了长足的进步。

当时野外工作条件较差,原地质调查院成立之初也遇到了财政困难。 既没有汽车交通,也没有酒店住宿。

陆路运输主要依靠马或驴,用来驮行李,勘察检查则靠步行进行。 土壤地质工作经常深入深山、老森林、荒漠草原等边远地区。 在新疆这样幅员辽阔、地形复杂、植被多变的空白地区,马荣植探索荒漠土壤的类型、形成和分布并不容易。

当时,调查工作不仅困难重重,更重要的是,有时还冒着生命危险。 1929年,赵亚曾在云南,1949年,徐德友等三人在贵州被土匪杀害,献出了宝贵的生命。 然而,这些并没有阻止地质学家和土壤工作者为科学事业而奋斗的决心和信心。

5.2 奉献精神

原地质调查所是一个规模大、实力强的机构,但经费相对困难,常常给土壤调查带来困难。 1948年,土壤实验室以2000元金元券为经费,派奚连智、何金海赴台调查。 然而,金元券的快速贬值迫使调查被迫暂停。

两人从上海乘坐头等舱飞往基隆,返回上海只能驾驶统舱。 到了上海,我缺钱,只能投靠亲友解燃眉之急。

从1939年到1944年,日机对重庆进行了五年的轰炸。重庆的夏季炎热,阳光明媚,少雨,是敌机轰炸的旺季。 在这个炎热的夏天,土壤科学家们躲在防空洞里,手里拿着材料写着报告。

地质调查院声誉卓著,是很多年轻人向往的学术殿堂。 但职工工资比普通事业单位低,生活十分贫困,尤其是抗战时期。

一心想进入地质调查局却因专业不匹配而未能成行的冰川学家石亚峰院士回忆道:“当时土壤研究室就在图书馆旁边的平房里工作,实验室主任办公室侯光炯先生整天在实验室工作。 一天下午,他的女儿来找他说:“你怎么不回去呢?家里的食物已经吃完了,今天中午做饭不了了,全家人都饿了,你想想办法吧。”这一次,侯先生从学术思考中清醒过来,临时从食堂借了几升大米,带回家做晚饭。“一家人吃饭”是人们谈论特困人口时常说的一句话,但没想到一个资深科学家竟然这么穷。”

5.3 学术民主

原地质调查院学术氛围浓厚,学术活动与实际工作同步开展,青少年受益匪浅。 地质调查局每周的“纪念周”大多都是学术报告。 土壤研究实验室还经常举办学术研讨会。 整个研究所和室的学术活动非常活跃。 这对于学科渗透和相互学习非常有帮助。

朱先默先生在学术上常常有自己独特的见解。 一般认为,红壤是地带性土壤,其形成过程是脱硅、铝化的过程; 朱显谟认为,这种红土主要是古土壤和古风化壳的残余,而不是地带性土壤。 进一步认为,目前的成土作用是富含硅而不是干燥剂。

这场争论已经持续了几十年。 近来,由于测试方法的进步和数据的积累,发现热带地区强风化土壤表层确实存在较为明显的硅络合物现象。

朱显谟这一观点的提出和坚持,不仅因为他作为土工人员善于学习地质知识,还与当时浓厚的学术氛围有关。

当时在地质调查院古生物实验室工作的中国国家最高科学技术奖获得者刘东升院士回忆道:“土壤实验室有两个特点:一是学术氛围浓厚。土壤实验室很活跃,学术报告和演讲很多,谁做的工作经常做,报告和讨论既有详细的分析,也有激烈的辩论,这种热闹的场面很受欢迎,尤其是在年轻人中,这大概就是原因另外,土壤实验室的特点之一就是学术创新多、新人多、想法多,这也是为什么它们容易讨论、深受年轻人欢迎的原因。人们!”

刘东升虽然不是土壤学者,但他经常去土壤实验室参加这些学术活动。 在这种学术氛围的影响下,促进了地质学和土壤学之间的相互交流和渗透。

Liu Dongsheng, who won the Taylor Environmental Achievement Award and is known as the "Father of Loess", said: "The idea of my loess-paleosol combination came about when I participated in Song Daquan's discussion on ancient soil issues in Xia Shu in the Soil Laboratory at the Institute of Geology. I just got inspiration from soil scientists including Mr. Ma Rongzhi (such as Academician Zhu Xianmo, Academician Xi Chengfan, etc.)."

When talking about Ma Rongzhi's 1955 point out that there is an ancient soil layer in the three-toed red clay layer, he said: "This sentence impressed me too deeply." He continued: "Looking back at the Geological Survey, the soil research laboratory was academically active and argued fiercely. No matter whether it was right or wrong, people were willing to express their understanding, and later, like Ma Rong, Mr. Wang, who has no utilitarianism, is sincerely loyal to the selfless spirit of science, and tells young people his own knowledge to the next generation. This may be the most common and precious inheritance in scientific research!" Unexpectedly, it was the soil laboratory back then. The academic discussion had such a great impact on Mr. Liu Dongsheng, who studied the changes in loess over the past 2.4 million years.

The founding of New China has given my country's soil scientists great space to display their talents. Chinese soil scientists from the soil laboratory of the former Institute of Geological Survey became leaders in scientific research, teaching and industrial sectors after the founding of New China.

According to incomplete statistics, 8 of them serve as the director or deputy director of the institute, many serve as presidents of agricultural universities and deans of the Survey and Design Institute of the Ministry of Agriculture, and 5 of them serve as representatives of the National People's Congress or members of the National Committee of the Chinese People's Political Consultative Conference. By 1996, a total of 48 scientific researchers who had worked at the former Geological Survey were elected as academicians of the Chinese Academy of Sciences or the Academy of Engineering.

As far as the soil laboratory is concerned, 8 people have been elected as academicians of the Chinese Academy of Sciences and 1 person has been elected as a foreign academician. When J. Sopo came to China to attend the International Paddy Soil Conference in 1980, he was amazed at the tremendous changes in China's soil community.

At present, my country has a number of soil research institutions with a full range of disciplines, and the number of members of the Soil Society has reached more than 10,000. Soil science in China has made great progress not only in theory but also in practice. More importantly, it is playing an increasing role in the national economy. For example, the development and management of the North China Plain, Loess Plateau, South China red soil, Northeast black soil, Southwest purple soil and Northwest arid soil have made significant contributions to the sustainable development of agriculture and environmental protection.

At present, my country's scientific research conditions have been greatly improved, the level of soil scientific research has been greatly improved, and the gap with foreign countries has also been greatly narrowed.

The early achievements in soil science not only laid the foundation for future work, but more importantly, the dedication to hard work and academic debate at that time and other excellent academic styles are always worth inheriting and carrying forward.

The material heritage is limited, but the spiritual wealth is infinite. The development process of modern soil science in my country has undoubtedly given us great inspiration and motivation on the road of continuous innovation.

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