土壤為人類生活之本，土壤學研究將越發重要
▲ 震撼！大自然在說話：我是土地（陳建斌 配音）
以「大自然不需要人類，人類需要大自然」為宣傳口號的「大自然在說話」系列公益影片項目由國際性非盈利環保機構——保護國際基金會發起，讓人類傾聽大自然的所知所見，更重要的是，傾聽大自然給予人類的建議。
護之僅所愛
愛之僅所明
明之是所教
——巴巴 · 戴尤穆
非洲自然保護學家
在浩瀚無垠的宇宙中，人類生存的唯一家園——地球正處於危機時刻。我們這個星球擁有維持生命的空氣、水和土壤。然而，如果我們人類還想繼續在此生活，就需要盡心竭力保護好它們的質量。
人類活動正在改變著覆蓋在地球上厚厚空氣層的本質特徵。平流層中已出現的臭氧層空洞導致人類受到過多紫外線的輻射， 對我們造成了威脅。 日益增加的二氧化碳和甲烷氣體濃度，已使地球變暖，並使全球氣候日趨不穩定。熱帶雨林中擁有難以置信的巨大數量的動植物物種， 然而它們正在以空前的速率消失。 在許多地區地下水遭到汙染，而其餘地區的地下水資源正在耗竭。在我們世界的大部分地區，即使人們對糧食的需求在日 益增加， 但土壤生產糧食的潛力正在下降。 使當代全球環境恢復到一個平衡局面，是我們面臨的巨大挑戰。
土壤是地球上生命的關鍵要素。從臭氧空洞形成和全球變暖到熱帶雨林的毀滅和水汙染，對土壤中發生過程產生了深刻而廣泛作用，從而影響了世界上的生態系統。土壤的質量基本上就決定了植物生態系統的本質特性和支撐動物生存與社會發展的能力。隨著人類社會城市化進程，與土壤緊密接觸的人越來越少，人們對使他們繁榮和生存的土壤越來越趨於淡忘。然而，在未來，我們對土壤的依賴度會越來越大，而不是減少。
土壤將繼續提供給我們所需的幾乎全部食物（除了海洋產品）。我們當中有多少人在生活中還能想起，在我們吃的一塊比薩中，其麵餅始于田間的小麥，而它的奶酪始於紮根於奶牛牧場土壤中的青草、三葉草和玉米。我們所用的大部分纖維如木材、紙張和衣服， 它們源頭也可以追蹤到最初的森林和農場土壤上。 雖然有時我們也使用從化石燃料中合成的塑料和纖維， 但從長遠來看， 我們必須繼續依靠陸地生態系統來滿足人類的生活需求。
另外，在 21 世紀內由於有限天然油氣供給枯竭，生長於土壤上的生物質將成為燃料和製造業越來越重要的原料。我們已經能看到這種趨勢在市場上所發出的早期信號，如：由植物產品製造的酒精 - 汽油混合燃料和生物柴油，大豆油製造的印表機油墨，以及由玉米澱粉合成的生物可降解塑料（下圖）。
▲ 從環境和經濟角度考慮， 未來我們的社會將越來越依賴於對土壤生產可更新的生產資料，用於替代那些日益稀缺和對環境危害的不可更新資源。 由大豆和其他油料作物生產的生物柴油（左圖），與基於石油生產的柴油相比，所產生汙染很少，對全球變暖影響也很小。大豆（右下圖）和其他油料作物可以替代石油來生產無毒的油墨（中下圖）、塑料等產品。玉米澱粉能用於製造可降解塑料，來生產諸如塑膠袋和包裝泡沫的「花生豆」（右上圖）（照片由 R. Weil 提供）
21 世紀的一個客觀的現實問題是，人類生活需要上述所有產品的人類，其數量將會增加幾十億，而支撐他們可利用的土壤將不會增加。事實上，由於土壤退化和城市化， 實際上土壤資源的基數會縮減。 顯而易見， 如果我們作為一個物種想生存下去，且與其他生物共享這個星球， 就還需要給他們留下足夠的棲息地，供與我們分享這個星球上其他生物生存，那麼，我們必須極大地提高對土壤資源的認識和管理水平。
自從有了人類文明， 就有了土壤管理。 我們要迎接本世紀的挑戰， 就要在保護好環境的同時，生產食物和生物質來支撐社會的發展，這就需要新的認識和技術創新。對林場主、農民、工程師、自然資源管理者和生態學家來講，土壤學的研究將會越發重要。
（李保國 譯校）
本文摘編自《土壤學與生活》[原書第十四版/（美）尼爾· 布雷迪（NyleC. Brady ），（美）雷· 韋爾（RayR. Weil）著；李保國等譯. 北京：科學出版社，2019.2]一書「第1章 土壤 —— 人類生活之本」，標題為編者所加。
ISBN 978-7-03-060490-3
責任編輯：文楊
《土壤學與生活》是國際著名經典土壤學著作 The Nature and Properties of Soils（第十四版）的中文譯本。主要內容包括土壤 ——人類生活之本、土壤母質、 土壤分類、土壤物理性狀、 土壤水及其水文循環、土壤通氣性與溫度、 土壤膠體、土壤酸鹼度、土壤有機質、土壤中氮磷鉀硫等主要元素行為、 土壤養分管理技術、土壤侵蝕及其防治、土壤化學汙染、土壤地理信息、 土壤質量等共 20 章內容。本書可作為從事農業、資源環境、生態、地理、相關工程等學科專業 教學科研決策推廣人員的重要參考書目，也可作為土壤學的本科和研究生的教材和重要參考書，也是一本具備高中知識以上所有想了解土壤學知識、 保護大自然人士的案頭之作與重要讀物。
目 錄
序一
序二
前言
第 1 章 土壤 —— 人類生活之本
1.1 人類生態系統中土壤的功能
1.2 植物生長的介質
1.3 水供給的調節器
1.4 原材料的再循環器
1.5 大氣的調理器
1.6 土壤生物的棲息地
1.7 工程介質
1.8 土壤圈——環境的界面
1.9 土壤為一自然體
1.10 土壤剖面和它的層次
1.11 表土和心土
1.12 土壤：空氣、礦物、水和生命的界面
1.13 土壤的礦物（無機）組分
1.14 土壤有機質
1.15 土壤水：不斷變化的溶液
1.16 土壤空氣：變化的氣體混合物
1.17 供給植物營養四個組分間的相互作用
1.18 植物根系對養分的吸收
1.19 土壤質量及其退化與恢復力
1.20 結論
思考題
參考文獻
第 2 章 母質到土壤的形成過程
2.1 巖石和礦物的風化
2.2 土壤形成的影響因素
2.3 母質
2.4 氣候
2.5 生物區系：生物
2.6 地形
2.7 時間
2.8 土壤形成的四個基本過程
2.9 土壤剖面
2.10 結論
思考題
參考文獻
第 3 章 土壤分類
3.1 土壤個體的概念
3.2 土壤系統分類：一種綜合的分類系統
3.3 土壤系統分類的類別與命名法
3.4 土綱
3.5 Entisols ：新成土（幾乎沒有剖面發育）
3.6 Inceptisols ：始成土（幾乎沒有診斷特徵：B 層的開始）
3.7 Andisols ：火山灰土
3.8 Gelisols ：凍土（永久凍土和凍融）
3.9 Histosols ：有機土（非永凍地帶的有機質土壤）
3.10 Aridisols ：乾旱土（乾旱的土壤）
3.11 Vertisols ：變性土（深色的、膨脹開裂的黏土）
3.12 Mollisols ：軟土（深色柔軟的草地土壤）
3.13 Alsol ：淋溶土（具有黏化層或鹼化層，適度淋洗）
3.14 Ultisols ：老成土（澱積黏化層、高度淋洗）
3.15 Spodosols ：灰土（高度淋洗、酸性、含砂的森林土）
3.16 Oxisols ：氧化土（氧化層、高度風化）
3.17 土壤分類學中的低級分類單元
3.18 結論
思考題
參考文獻
第 4 章 土壤結構與物理性狀
4.1 土壤顏色
4.2 土壤質地（土壤顆粒的粒級分布）
4.3 土壤質地分類
4.4 礦質土壤的結構
4.5 土壤團聚體的形成及穩定性
4.6 耕作與土壤結構管理
4.7 土壤密度
4.8 礦質土壤的孔隙空間
4.9 與工程應用相關的土壤性狀
4.10 結論
思考題
參考文獻
第 5 章 土壤水特徵及其行為
5.1 水的結構及其相關特性
5.2 毛管原理及土壤水
5.3 土壤水能量概念
5.4 土壤含水量與水勢
5.5 液態水在土壤中流動
5.6 入滲和滲透
5.7 水蒸氣在土壤中的運動
5.8 土壤溼度的定性描述
5.9 影響作物有效水分的因素
5.10 作物吸水機理
5.11 結論
思考題
參考文獻
第 6 章 土壤和水文循環
6.1 全球水文循環
6.2 降水和灌溉水的去向
6.3 土壤 - 植物 - 大氣連續體（ SPAC ）
6.4 蒸散的控制
6.5 土壤中的液態水損失
6.6 滲漏和地下水
6.7 促進土壤排水
6.8 化糞池排水場
6.9 灌溉原理和實踐
6.10 結論
思考題
參考文獻
第 7 章 土壤通氣性與溫度
7.1 土壤通氣性——過程
7.2 土壤通氣性特徵的表示方法
7.3 氧化還原電位
7.4 影響土壤通氣性和 Eh 的因素
7.5 土壤通氣性的生態效應
7.6 土壤和植物管理中的通風措施
7.7 溼地及其通氣不良土壤
7.8 土壤溫度影響的過程
7.9 太陽能量的吸收與損失
7.10 土壤的熱性質
7.11 土壤溫度控制
7.12 結論
思考題
參考文獻
第 8 章 膠體組分：土壤化學和物理活動的根本
8.1 土壤膠體的基本性質和種類
8.2 層狀矽酸鹽黏土結構的構造特徵
8.3 矽酸鹽黏土的礦物組成
8.4 非矽酸鹽膠體的結構性質
8.5 土壤膠體的起源和地理分布
8.6 土壤膠體的電荷來源
8.7 陰陽離子吸附
8.8 陽離子交換反應
8.9 陽離子交換量
8.10 土壤中的交換性陽離子
8.11 陰離子交換
8.12 地下水汙染物和農藥的吸附
8.13 生物大分子與黏土礦物、腐殖質的結合
8.14 膨脹性黏土物理負面效應
8.15 結論
思考題
參考文獻
第 9 章 土壤酸度
9.1 土壤酸化過程
9.2 鋁在土壤酸化中的作用
9.3 土壤酸度
9.4 土壤 pH 的緩衝性能
9.5 土壤 pH 的測定方法
9.6 土壤酸化的人為影響因素
9.7 土壤 pH 的生物效應
9.8 施用石灰提高土壤 pH
9.9 其他改良土壤酸度的方法
9.10 降低土壤 pH
9.11 結論
思考題
參考文獻
第 10 章 乾旱區土壤：鹼度、鹽度和鈉化度
10.1 乾旱區土壤的特徵和問題
10.2 鹼度的原因：土壤 pH 高
10.3 鹽漬化土壤的發育
10.4 鹽度和鈉化度的測定
10.5 鹽漬化土壤的分類
10.6 鈉質化學條件導致的土壤物理退化
10.7 鹽漬化土壤上植物的生長
10.8 灌溉水質問題
10.9 鹽質土的改良
10.10 鹽化 - 鈉質土和鈉質土的改良
10.11 改良后土壤的管理
10.12 結論
思考題
參考文獻
第 11 章 土壤生物與生態
11.1 土壤生物多樣性
11.2 土壤生物在行動
11.3 生物的豐富度、生物量和活性
11.4 蚯蚓
11.5 螞蟻和白蟻
11.6 土壤微動物
11.7 植物根
11.8 土壤藻類
11.9 土壤真菌
11.10 土壤原核生物：細菌和古菌
11.11 影響土壤微生物生長的條件
11.12 土壤生物對植物群落的有益影響
11.13 土壤生物及其對高等植物的侵害
11.14 土壤生物間的生態作用
11.15 結論
思考題
參考文獻
第 12 章 土壤有機質
12.1 全球碳循環
12.2 土壤中的分解過程
12.3 控制分解和礦化速率的因素
12.4 土壤有機質和腐殖質的發生和性質
12.5 有機質對植物生長和土壤的影響
12.6 土壤有機質的數量和質量
12.7 土壤 - 植物 - 大氣系統中的碳平衡
12.8 影響土壤有機質水平的主要因素和田間措施
12.9 溫室效應：土壤和氣候變化
12.10 堆肥和堆肥過程
12.11 結論
思考題
參考文獻
第 13 章 土壤中氮和硫的高效利用
13.1 氮素對植物生長和發育的影響
13.2 氮的分布與氮循環
13.3 氮素的同化與礦化
13.4 可溶性有機氮（ SON ）
13.5 黏土礦物對銨的固定
13.6 氨的揮發
13.7 硝化作用
13.8 硝酸鹽的淋失問題
13.9 反硝化作用導致氮的氣態損失
13.10 生物固氮
13.11 與豆科植物共生固氮
13.12 非豆科植物的共生固氮
13.13 非共生固氮
13.14 大氣氮沉降
13.15 土壤氮素管理實踐
13.16 硫元素的重要性
13.17 硫在自然中的來源
13.18 硫的循環
13.19 硫化合物在土壤中的行為
13.20 硫的氧化與還原
13.21 硫的保持與交換
13.22 硫與土壤肥力保持
13.23 結論
思考題
參考文獻
第 14 章 土壤中的磷和鉀
14.1 磷在植物營養和土壤肥力中的作用
14.2 磷對環境質量的影響
14.3 磷循環
14.4 土壤中的有機磷
14.5 土壤中的無機磷
14.6 酸性土壤中無機磷的溶解性
14.7 高 pH 條件下無機磷的有效性
14.8 土壤對磷的固定能力
14.9 土壤中磷的調控措施
14.10 鉀：性質和生態作用
14.11 鉀與動植物營養
14.12 鉀循環
14.13 土壤肥力中的鉀問題
14.14 土壤中鉀的形態和有效性
14.15 土壤中鉀固定的影響因素
14.16 鉀的田間管理
14.17 結論
思考題
參考文獻
第 15 章 鈣、鎂和微量元素
15.1 鈣是必需營養元素
15.2 植物營養元素鎂
15.3 缺素與致毒
15.4 植物中微量營養元素的作用
15.5 微量營養元素的形態
15.6 導致微量元素缺失 / 毒性的一般條件
15.7 影響微量元素陽離子有效性的因素
15.8 有機化合物作為螯合物
15.9 微量元素陰離子有效性的影響因素
15.10 養分平衡需要
15.11 土壤管理和微量元素需要
15.12 結論
思考題
參考文獻
第 16 章 養分管理技術
16.1 養分管理的目標
16.2 環境質量
16.3 養分資源和循環
16.4 流經養殖業的循環養分
16.5 工業和城市副產品
16.6 有機養分資源的利用實踐
16.7 無機的商品肥料
16.8 施肥方法
16.9 施肥時期
16.10 診斷方式和方法
16.11 土壤測試
16.12 磷管理的區域分級
16.13 與肥料施用有關的其他問題
16.14 結論
思考題
參考文獻
第 17 章 土壤侵蝕及其防治
17.1 土壤侵蝕和土地退化的重要性
17.2 加速侵蝕對當地及周邊的影響
17.3 水力侵蝕機理
17.4 水力侵蝕強度預測模型
17.5 細溝間和細溝侵蝕的影響因素
17.6 保護性耕作
17.7 植物籬
17.8 溝蝕和崩落的防治
17.9 牧場和林地加速侵蝕的防治
17.10 施工場地的侵蝕和泥沙防治
17.11 風力侵蝕：重要性和影響因素
17.12 風力侵蝕的預測與防治
17.13 土地保育的土地地力分類指南
17.14 土壤保育的進展
17.15 結論
思考題
參考文獻
第 18 章 土壤及其化學汙染
18.1 有毒有機化學物質
18.2 有機汙染物的類型
18.3 有機化學物質在土壤中的行為
18.4 農藥對土壤生物的影響
18.5 有機化學物質汙染的土壤修復
18.6 毒性無機物汙染
18.7 汙泥中化學物質的潛在危害
18.8 土壤中無機汙染物的反應
18.9 無機化學汙染物防治和消除
18.10 垃圾填埋區
18.11 土壤中的放射性元素
18.12 來自土壤的氡氣
18.13 結論
思考題
參考文獻
第 19 章 土壤地理信息
19.1 田間土壤空間變異性
19.2 土壤製圖技術與工具
19.3 現代土壤調查技術
19.4 土壤調查中的遙感工具
19.5 航空照片
19.6 衛星影像
19.7 實施土壤調查
19.8 土壤調查的應用
19.9 地理信息系統
19.10 GIS 、 GPS 以及定位農業
19.11 結論
思考題
參考文獻
第 20 章 人類活動與全球土壤質量
20.1 土壤質量和土壤健康的概念
20.2 土壤的抗性和恢復力
20.3 土壤和全球生態系統服務
20.4 維持人口數量
20.5 集約型農業——綠色革命
20.6 集約化農業對土壤質量的影響
20.7 急劇增加的人地比率的影響
20.8 發達國家的可持續農業
20.9 有機農業系統
20.10 資源匱乏農民的可持續農業
20.11 改善亞洲和拉丁美洲的土壤質量
20.12 結論
思考題
參考文獻
附錄 A 世界參比基礎及加拿大、澳大利亞和中國的土壤分類系統
附錄 B 國際單位制，各單位轉換係數，元素周期表和植物名錄
土壤科學術語彙編
譯後記
圖版
（本文編輯：劉四旦）
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