由于人為土的形成與人類農(nóng)業(yè)活動密切相關(guān)，其性狀特征也在很大程度上成為人類農(nóng)業(yè)文明演進(jìn)的記錄載體，儲存著人類農(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。
來源：中國科學(xué)報
撰稿：張文靜
標(biāo)本館中的土壤標(biāo)本 ，供圖：趙玉國
達(dá)·芬奇說：“我們對腳下土壤的了解，遠(yuǎn)不及對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)和植物纖維都來自于土壤。我們腳下的土壤直接影響著人類的生命和健康。
然而相比于土壤的重要性，我們對其的了解卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。這時，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。在這其中，一種形成過程與人類活動密切相關(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
來自江南地區(qū)的水稻土，來自西北地區(qū)的灌淤土……在中國科學(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，這幾類土壤標(biāo)本總能吸引不少觀眾的目光。這些土壤有個共同的名字——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，使原有土壤的形成過程發(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型。人為活動與氣候、植被、母質(zhì)、地形、時間一樣，成為了影響土壤形成的因素。
俗話說：“一方水土養(yǎng)一方人。”看來，一方人同樣能影響一方水土。我國農(nóng)業(yè)發(fā)展歷史悠久，人類活動對土壤的改變尤其顯著，人為土分布遍及全國。
“我國的人為土主要分三大類——水耕人為土、旱耕人為土和技術(shù)人為土。在江南地區(qū)，長期的植稻歷史形成了水耕人為土。在西北黃土高原，人們長期引黃河水灌溉，黃河水由于泥沙含量較高，每年都會在土地上覆蓋一層淤積物，經(jīng)過千百年的發(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，主要是長期施土雜肥形成的?！敝袊茖W(xué)院南京土壤研究所研究員趙玉國介紹說，“技術(shù)人為土則是新加入的，指在城市化過程中受人類活動影響而形成的一種特殊土壤?！?/p>
南京土壤研究所土壤標(biāo)本館碩大的櫥窗里放置著來自全國各地的人為土標(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)本的制作是個頗費(fèi)工夫的慢活。趙玉國介紹說，研究人員首先要在野外尋找到特定的土壤類型，然后挖一個大坑，將土壤垂直向下的剖面展示出來，這時他們需要在土壤剖面上修出一個向外凸起的土塊，然后用一種特制的木盒子卡進(jìn)去，再從內(nèi)側(cè)把土壤挖斷。這樣，一個完整的垂直土柱就卡在了盒子里。此時，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)的從全國各地采集而來的土壤標(biāo)本，成為土壤學(xué)專家手中進(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。
人為土分類的中國標(biāo)準(zhǔn)
中國是世界上最先確立了人為土分類標(biāo)準(zhǔn)的國家。
由于土壤是一個不均勻的連續(xù)體，分類難度大，所以世界上并沒有統(tǒng)一的土壤分類方法，國外的土壤分類也不適合中國國情。因此，1984年，在國家自然科學(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目組與全國幾十個單位合作，開始探索既可與國際接軌，又能充分體現(xiàn)中國特色的新的中國土壤系統(tǒng)分類。
其實在中國，許多土壤學(xué)家早就注意到了人為因素對土壤形成的重要性。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，人為活動對土壤的影響越來越大。但是，由于人為作用方式各異、強(qiáng)度不同，人為土的類型復(fù)雜，難以表達(dá)。
龔子同等研究人員想要攻克這個難關(guān)。他們從剖析人為土的發(fā)生過程開始，從人為土歷史發(fā)生、性質(zhì)變化和人為攬動，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)碳的動態(tài)、水分的變化等方面提出了分類的基礎(chǔ)。
在全國各地觀察、分析了人為因素對于土壤的影響之后，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)。人為土成為中國土壤分類中14個土綱之一。
后來，中國的人為土分類標(biāo)準(zhǔn)被國際土壤分類組織接受。2002年，國際土壤學(xué)會聯(lián)合會土壤分類委員會主席Hari Eswaran表示：“人為土綱的建立是中國土壤系統(tǒng)分類的重要創(chuàng)新之處。人為土綱的概念在國際上已存在了幾十年，但只有中國土壤學(xué)家給出了明確、詳細(xì)和準(zhǔn)確定量的含義。”
土壤中儲存著文化密碼
由于人為土的形成與人類農(nóng)業(yè)活動密切相關(guān)，其性狀特征也在很大程度上成為人類農(nóng)業(yè)文明演進(jìn)的記錄載體，儲存著人類農(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有被發(fā)現(xiàn)。直到2003年，中國科學(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，這說明當(dāng)?shù)毓糯羞^兩次洪水泛濫或者海水倒灌，導(dǎo)致稻田被淹沒了。而之所以發(fā)生洪水泛濫，也是與當(dāng)時全球變暖有關(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，還能對人類應(yīng)對未來氣候變化起到警示作用。因為研究發(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“存儲器”，種植水稻可以吸收更多的“污染氣體”至土壤中，過了很多年都不會釋放出來。而且，水稻土種植時間越長，肥力就越高，解毒能力和自凈循環(huán)能力也越強(qiáng)。所以，我們應(yīng)該重視中國南方水稻田的保護(hù)。
可見，對人為土的了解與研究，不僅能讓我們不斷加深對腳下這片土地的認(rèn)識，同樣能對人類自身發(fā)展歷史有更多思考。
來源：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)和能量流動的重要場所，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，通過對不同時期土壤樣品的保存，可以建立一系列的生態(tài)環(huán)境斷面，為長期生態(tài)環(huán)境變化研究提供基礎(chǔ)。
南京土壤所中國生態(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)項目經(jīng)費(fèi)支持下，經(jīng)多年的探索和項目實踐，建成了保存條件較為完備、國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)化樣品管理規(guī)模最大的土壤樣品長期保存系統(tǒng)。該系統(tǒng)包含1個中心樣品庫和11個區(qū)域樣品庫，采用了統(tǒng)一的在線管理平臺，實現(xiàn)了土壤樣品的分布式存儲和集成式管理。該系統(tǒng)目前已收集保存了7.8萬份土壤樣品，覆蓋全國30多個省份的典型土壤類型，時間跨度半個多世紀(jì)。同時還建立了土壤樣品保存和共享機(jī)制，通過多渠道廣泛合作，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。
土壤樣品長期保存系統(tǒng)于2017年6月9日通過評審專家組驗收，得到專家組的一致認(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。
來源：固廢觀察
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