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　　農業(yè)地質學是地學和農學相結合的橋梁

地學和農學從學科及服務領域都是不同的，但它們都以地球表層為研究對象。按科學發(fā)展趨勢，要求多學科交叉，因為學科交叉本身就是一種科技創(chuàng)新，但是它們必須有可以交叉的空間，能夠相互切入，融合一體構造新的學科，又能促進各自的深化和拓寬服務領域。農業(yè)地質學就是以土壤研究為主要切入點的農學與地學的交叉，是地學和農學相結合的橋梁。下面將從三個方面論述之。

（一）土壤質地

1.概念

土壤質地是根據其機械組成劃分的土壤類型，有人主張“土壤機械組成就是土壤質地”。土壤質地的類別和特點，主要繼承了成土母巖母質的類別和特點，又受自然的及人為的耕作、施肥、排灌、土地平整等成土作用的影響。故土壤質地是土壤的一種穩(wěn)定的自然屬性，反映了母質來源和成土過程的某些特征。因而常被作為土壤分類系統(tǒng)中基層分類依據之一，在制定土壤利用規(guī)劃、土壤改良和管理時，必須考慮土壤質地特點。

2.不同質地土壤的肥力特點

按土壤的質地土壤一般分為砂土、壤地、粘土三種類型，它們的肥力等基本性質不同，因而在作物種植、管理和工程施工上就有很大差別。

（1）砂質土

以砂土為代表，也包括缺少粘粒的其他輕質土壤（粗骨土、砂壤），它們都有一個松散的土壤固相骨架，砂粒很多而粘粒很少，粒間孔隙大，降水和灌溉水容易輸入，內部排水快，但蓄水量少而蒸發(fā)失水強烈，水汽由大孔隙擴散至土表而丟失。砂質土的毛細管較粗，毛細管水上升高度小，如地下水位較低，則不能依靠地下水通過毛細管上升作用來回潤表土，所以抗旱力弱。只有在河灘地上，地下水位接近土表，砂質土才不致受旱。因此，砂質土在利用管理上要注意選擇種植耐旱品種，保證水源供應，及時進行小定額灌溉，要防止漏水漏肥，采用土表覆蓋以減少土表水分蒸發(fā)。

砂質土的養(yǎng)分少，又因缺少粘粒和有機質而保肥性弱，人畜糞尿和硫酸銨等速效肥料易隨雨水和灌溉水流失。砂質土上施用速效肥料往往肥效猛而不穩(wěn)長，前勁大而后勁不足，農民稱為“少施肥、一把草，多施肥、立即倒”。所以，砂質土上要強調增施有機肥，適時施追肥，并掌握勤澆薄施的原則。

砂質土含水少，熱容量比粘質土小，白天接受太陽輻射而增溫快，夜間散熱而降溫也快，因而晝夜溫差大，對塊莖、塊根作用的生長有利。早春時砂質土的溫度上升較快，稱為“暖土”，在晚秋和冬季，一遇寒潮則砂質土的溫度就迅速下降。

由于砂質土的通氣好，好氣微生物活動強烈，有機質迅速分散并釋放出養(yǎng)分，使農作物早發(fā)，但有機質累積難而其含量常較低。

砂質土體雖松散，但有的（如細砂壤和粗粉質砂壤）在泡水耕耙后易結板閉結，農民稱為“閉砂”。因為這些土壤中細砂粒和粗粉粒含量特別高，粘粒和有機質很少，不能粘結成微團聚體和大團聚體，大小均勻而較粗的單粒在水中迅速沉降并排列整齊緊密，呈現汀漿板結性。這種質地的水田在插秧時要邊耘邊插，混水插秧，但因土粒沉實，稻苗發(fā)棵難、分蘗少。

（2）粘質土

包括粘土和粘壤（重壤）等質地粘重的土壤，而其中以重粘土和鈉質粘土（堿化粘土、堿土）的粘韌性表現最為明顯。此類土壤的細粒（尤其是粘粒）含量最高而粗粒（砂粒、粗粉粒）含量極少，常呈緊實粘結的固相骨架。粒間孔隙數目比砂質土多但甚為狹小，有大量非活性孔（被束縛水占據的）阻止毛管水移動，雨水和灌溉水難以下滲而排水困難，易在犁底層或粘粒積聚層形成上層滯水，影響植物根系下伸。所以，采用深溝、密溝、高畦，或通過深耕和開深線溝破壞緊實的心土層以及采用暗管和暗溝排水管，以避免或減輕澇害。

粘質土含礦質養(yǎng)分（尤其是鉀、鈣等鹽基離子）豐富，而且有機質含量較高。它們對帶正電荷的離子態(tài)養(yǎng)分（如

）有強大的吸附能力，使其不致被雨水和灌溉水淋洗損失。農民群眾說“大糞不過丘，清水淌肥田”，正是說明粘質土的這一特性。

粘質土的孔細而往往為水占據，通氣不暢，好氣性微生物活動受到抑制，有機質分解緩慢，腐殖質與粘粒結合緊密而難以分解，因而容易積累。所以，粘質土的保肥能力強，氮素等養(yǎng)分含量比砂質土中要多得多，但“死水”（植物不能利用的束縛水）容積和難效養(yǎng)分也多。

粘質土蓄水多，熱容量大，晝夜溫度變幅較小。在早春，水分飽和的粘質土（尤其是有機質含量高的粘質土），土溫上升慢，農民稱之為“冷土”。反之，在受短期寒潮侵襲時，粘質土降溫也較慢，作物受凍害較輕。

缺少有機質的粘土，往往粘結成大土塊，俗稱大泥土，其中有機質特別缺乏者，稱死泥土。這種土壤的耕性特別差，干時硬結，濕時泥濘，對肥料的反應呆滯，即所謂“少施不應，多施勿靈”。粘質土的犁耕阻力大，所以也叫“重土”，它干后龜裂，易損傷植物根系。對于這類土壤，要增施有機肥，注意排水，選擇在適宜含水量條件下精耕細作，以改善結構性和耕性。

此外，由于粘土的濕脹干縮劇烈，常造成土地裂縫和建筑物倒塌。

（3）壤質土

它兼有砂質土和粘質土之優(yōu)點，是較為理想的土壤，其耕性優(yōu)良，適種的作物種類多。不過，以粗粉粒占優(yōu)勢（60%～80%以上）而又缺乏有機質的壤質土，即粗粉壤，汀板性強，不利于幼苗扎根和發(fā)育。

3.控制不同質地土壤的主要因素

（1）組成土壤土粒的粗細決定土壤質地

如前所述，土壤的機械組成就是土壤質地，這里的“機械”是指構成土壤固相骨架的基本顆粒即土粒。據此可以認為土壤質地就是粗細不一的土粒組構。因此農學對土壤的土粒很重視，按其粗細對土粒的粒徑進行了分級，建立了土壤的粒級制（表2-2）。

表2-2 常見的土壤粒級制此表引自：黃昌勇，2001，土壤學，中國農業(yè)出版社。

土壤質地就是按粒級劃分出砂土、壤土、粘土三個類型（表2-3）。

（2）土粒粗細（粒級）由組成的礦物控制

組成土粒的礦物分原生和次生兩類。原生礦物質直接來源于母巖，其中巖漿巖類是其主要來源，其次為變質巖類；次生礦物是在巖石風化過程和成土過程中由原生礦物分解轉化而成的。如鋁硅酸鹽類巖石的原生礦物風化轉變?yōu)榇紊V物如圖2-2所示。

由于兩類礦物來源的差異，在土壤土粒中顆粒大小也就有差異，一般是原生礦物主要存在粗粒級土粒中，次生礦物主要存在于細粒級土粒中。1986年殷細寬對華南的成土母巖為花崗巖的紅壤的礦物組成的研究表明，粗粒級者多為原生礦物，細粒級者則多為次生礦物（表2-4）。

表2-3 中國土壤質地分類此表來源同表2-2。

圖2-2 粘粒礦物一般的風化順序

（3）土壤（粒）礦物與母質母巖礦物有繼承性

原生礦物的主要種類有石英、長石類、云母類、鐵鎂礦物類、碳酸鹽類和硫化物類，它們風化后在土壤中的表現：

石英：只有物理風化使其破碎，故是土壤中礫石和砂粒的主要組成礦物。

長石類：各類長石均易化學風化，受二氧化碳及水的作用后正長石就會形成以高嶺石為主的粘土礦物，斜長石除形成高嶺石粘土礦物外，還可形成蒙脫石和埃洛石等粘土礦物；在某些條件下如干旱區(qū)，長石類受物理風化、崩解，在土壤中，特別在幼年期土壤中也可成為砂粒成分。

表2-4 我國華南幾種主要土壤中各粒組之礦物組成

云母類：黑云母易于風化，在化學風化過程中常被分解，在土壤中形成鐵的氧化物及粘土礦物；白云母較黑云母穩(wěn)定，常裂成薄碎片出現在土壤中，只是當其處于強風化時才變?yōu)樗颇?、高嶺石和其他簡單物質存在于土壤中。

鐵鎂礦物：易于化學風化，風化后鐵、鎂游離成為氧化物在土壤中留下紅棕色的氧化鐵痕跡，其他部分則在土壤中形成蛋白石與埃洛石等。

碳酸鹽類：是造巖礦物中最易溶解的礦物，尤其在生物活動繁盛、水中含CO2較多的地方，可形成易溶的重碳酸鹽隨水移走，故在土壤中常被全部淋失；但是當環(huán)境改變時，CO2析出，重碳酸鹽又變?yōu)樘妓猁}沉淀在土壤中而形成“假菌絲體”的新生體和碳酸鹽結核。

硫化物：較易化學風化，一般是通過氧化作物形成硫酸鹽和硫鹽，同時強烈降低土壤的pH值。

上述礦物通過化學風化可在土壤中形成粘土礦物，常見的粘土礦物類如表2-5所列。

表2-5 我國土壤中常見的次生粘粒礦物[13]

在各類巖石中的原生礦物（也可稱造巖礦物）的種類、含量是不同的，當其成為成土母巖受到風化作用和成土作用形成土壤后，土壤（粒）的礦物對母質母巖的礦物有繼承性。主要表現：一是土壤（粒）的砂粒礦物，如石英、長石、白云母等自然來自母質母巖；二是土壤（粒）的粘粒礦物為原生礦物次生變化而來，其種類和含量與母質母巖的原生礦物種類和含量有關。因此土壤的粘粒礦物和母質母巖的原生礦物也具有繼承性，只不過不像砂粒礦物那樣直接。

（二）土壤養(yǎng)分

土壤養(yǎng)分是土壤化學組成中對作物生長發(fā)育形成產量所必需的那些元素，它是構成土壤肥力的基本成分。土壤養(yǎng)分與其成土母質母巖有直接和間接的繼承性。

土壤的原生礦物含有豐富的常量和微量元素（表2-6），它們是作物養(yǎng)分的重要來源，如原生礦物中含有豐富的Ca,Mg,K,Na,P,S等元素是供給作物和土壤中的微生物所需養(yǎng)分。前已述及，原生礦物來自成土母巖，成土母巖類型不同，所含原生礦物也就不同，因而土壤的養(yǎng)分就不同。這一點，土壤工作者的有關研究有充分的說明，例如《湖南土壤》[4]一書在論述母巖對土壤化學組成時認為“母巖的礦物組成不同，其風化物發(fā)育而成的土壤在化學成分和礦質養(yǎng)分的含量上有顯著差異”，指出湖南省主要的七大類成土母巖類型所形成的土壤在SiO2,Al2O3,Fe2O3,TiO2,MnO,CaO,MgO,Na2O,K2O,P2O5等有顯著差異。并由此得出結論：花崗巖發(fā)育的土壤Al,K含量較高，Si,Mg,Mn較低；淺變質板頁巖類發(fā)育的土壤P,K較豐富；砂巖類發(fā)育的土壤Si含量豐富，紫紅色碎屑巖類發(fā)育的土壤礦質養(yǎng)分含量一般；石灰?guī)r類發(fā)育的土壤P,K一般而富Mg，等等。

表2-6 土壤中主要的原生礦物組成

（三）微量元素科學的發(fā)育促進了地學與農學的結合

微量元素科學20世紀后期至21世紀初有了長足發(fā)展，涉及了許多領域，其中關于巖石－土壤－生物的相關性即地學與農學相結合的農業(yè)地質研究內容主要有以下幾個方面。

1.微量元素與生物的關系

1）為生物所需要的一切元素都包含在地球表面上的（巖石圈）92個天然元素中，即位于周期表前面的元素。就人體而言，周期表中前面的12個元素占其總重的99.954%[6],0.006%為微量元素，則是位于周期表靠后面的元素。微量元素對于生物的作用，如以它的營養(yǎng)性和毒性來衡量，則在同一周期內（同一族內），自左至右（自上而下）其毒性隨著原子序數的增大而增大，營養(yǎng)作用則隨其增大而減少。因此，元素對于生物的作用服從元素周期律[7]，而地殼中的元素分配與分布也服從元素周期律。

2）微量元素在生物體中所占比重雖然非常微小，但它在新陳代謝過程中對某些酶，蛋白質和激素的構成起著十分重要的作用，如鋅至少有80種酶的活性與它有關[8]。

3）微量元素的營養(yǎng)學意義，就其重要性來說，并不亞于蛋白質、脂肪、淀粉、維生素，特別是它不能像維生素等那樣能夠在體內合成，因此它更是不能缺少的[8]。

4）作物所必需的營養(yǎng)元素在作物體內不論數量多少，都是同等重要的，任何一種營養(yǎng)微量元素的特殊功能都不能被其他元素所代替，這就是土壤學中的營養(yǎng)元素的同等重要律和不可代替律。

5）微量元素對于生物的作用服從伯特蘭德最適營養(yǎng)濃度定律。這條定律是由法國生物學家G.伯特蘭德（Bcrtrand）創(chuàng)立的，其內容是“植物缺少某種必須的元素時就不能成活，當元素適量時就能茁壯成長，但過量時又是有毒的”。

20世紀70年代初，英國地球化學家埃利克?漢密爾頓（Eric.Hamilton）領導的一個小組分析了幾乎所有東西的最常見的60個元素，分析精度達10-9～10-12g，結果發(fā)現“地殼的元素豐度與任何一種人體組織中的元素豐度是相似的，在對數坐標中比較了巖石與人體血液中各元素的豐度，除了原生質中的主要成分碳、氫、氧、氮和巖石中主要成分硅外，兩種樣品中元素豐度的相關性是驚人的”（圖2-3）。

漢密爾頓的發(fā)現表明：第一，人體組織的元素組成與巖石的元素組成息息相關，前者受制于后者。第二，人體組織獲得元素是通過食物鏈，食物是大農業(yè)生產品及其加工而成，其元素的獲得過程有如李正積所總結的營養(yǎng)元素動態(tài)平衡模式所示，即“巖石是元素的天然供應庫→衍生成土壤對母質元素的繼承性→植物選擇性吸取元素生長發(fā)育”。這個模式最重要之點是指出巖石是各類作物所需元素的天然供應庫。這一點與前蘇聯(lián)學者B.B.得伯羅烏利斯基所指出的“對于地面植物來說，分散元素的主要儲備基地是成土母巖”是一致的[10]。第三，根據元素動態(tài)平衡模式，植物的元素是由巖石供給的，而巖石中的元素種類及其含量有差異，而此是決定于環(huán)境的地球化學條件的，在不同的地球化學環(huán)境中，元素及其組合是不同的，因而它供給的元素在其他條件相同的情況下，按伯特蘭德最適營養(yǎng)濃度定律一般存在三種情況。第一種情況，在一些地區(qū)，能夠適量供給某些作物使其茁壯成長而形成該地區(qū)的優(yōu)勢作物；第二種情況是在另一些地區(qū)，元素的供應不適量，使作物不能正常生長而形成該區(qū)的劣勢作物；第三種情況則是在一些具有某些特殊元素或特殊的元素組合的地區(qū)，它能夠滿足某種作物的特殊需要而使作物具有獨特的風味，即形成所謂名優(yōu)特產。第四，由于微量元素對于生物有如此重要的作用，因此近年來從醫(yī)學，營養(yǎng)學（包括對動物，植物）的角度出發(fā)，研制和生產了品種繁多的微量元素制劑，主要有微量元素藥劑、微量元素營養(yǎng)劑、微量元素飼料添加劑、微量元素肥料等。其中微量元素肥料已成為農業(yè)生產必不可少。我國使用的微肥種類主要是銅、鉬、鋅、硼和稀土，它們的增產效應都很顯著，如稀土微肥在國內許多地區(qū)施用其增產幅度和經濟效益非?？捎^。

圖2-3 人體血液和地殼中元素含量的相關性[9]

按上述各點，微量元素科學已經涉及許多領域，特別在生命科學中，微量元素已成為人體的必需。這些微量元素，經過了由巖石到土壤到植物及食物鏈構成的循環(huán)，因而微量元素科學的發(fā)展會促進它們之間的結合，首先是巖石與土壤的結合。

2.影響土壤微量元素的第一位因子是母質母巖

湖南省環(huán)境監(jiān)測中心湖南土壤背景研項目在全省21.8萬km2面積上采集土壤樣、巖石樣，共獲有效數據21300個，以其分析土壤微量元素影響因子的重要性時，大多數微量元素是母巖母質為第一位（表2-7）。

表2-7 湖南土壤微量元素影響因子重要性順序表

（四）農業(yè)化學和地球化學[5]

1.基本概念

（1）農業(yè)化學

農業(yè)化學誕生于19世紀40年代，是研究植物營養(yǎng)、土壤養(yǎng)分、肥料性質及其合理施用的理論和技術的科學。

“植物營養(yǎng)”是指植物在生長發(fā)育和形成產量的過程中，必須從環(huán)境中吸取的礦質元素。礦質元素分為常量元素（C,H,O,N,P,K,Ca,Mg,S）和微量元素（Fe,B,Mn,Zn,Mo,Cu,Cl等），它們對植物的營養(yǎng)作用主要在三個方面：一是在代謝過程中轉化為植物體內結構并構成其重要化合物的組分；二是參與生化反應和能量代謝；三是在生化過程中起緩沖和調節(jié)作用。以上對植物營養(yǎng)的觀點稱之為“植物礦質營養(yǎng)說”。這之前一種廣為流傳的觀點是腐殖質為植物唯一營養(yǎng)給源；另一種觀點認為水是植物唯一的營養(yǎng)要素；還有一種觀點則認為鹽分是一切作物生活和生長的基礎。這些觀點是在當時化學分析方法很不完善，測試技術精度很不高的情況下得出的，是片面的甚至是荒謬的。“植物礦質營養(yǎng)說”的創(chuàng)立者是德國化學家、農業(yè)化學家、當代農業(yè)化學奠基人李比希（Justus Von Liebig,1803～1873），他通過大量的化學分析，指出能為植物吸收的養(yǎng)分是礦物質，在當時即稱為“植物礦物質營養(yǎng)學說”；進一步的研究得出不斷栽培作物，土壤中礦物質養(yǎng)分勢必被消耗，如不把作物從土壤中攝取的那些養(yǎng)分歸還給土壤，則土壤會變得貧瘠，這一論點被稱之為“養(yǎng)分歸還說”；李比希繼礦物質營養(yǎng)說和養(yǎng)分歸還說之后還創(chuàng)立了“最小養(yǎng)分律”。他指出，在作物生長所需各種礦質養(yǎng)分中，如有一個礦質養(yǎng)分含量最少，即使其他礦質養(yǎng)分雖然很豐富，也難以提高作物的產量，亦即作物產量受最小養(yǎng)分的限制。

“土壤養(yǎng)分”是指土壤中所含的植物所需的礦質元素。礦質元素在土壤中的含量稱全量，全量只反映土壤對植物養(yǎng)分的供應潛力，而不是實際的供應水平。實際供應水平決定于礦質元素的形態(tài)，其形態(tài)可分四類：第一類為自由態(tài)，是可以溶解在土壤水溶液中的離子，稱水溶態(tài)養(yǎng)分；第二類是弱結合態(tài)，是吸附于土壤顆粒表面，通過解吸可與自由態(tài)養(yǎng)分處于平衡狀態(tài)，稱可交換態(tài)養(yǎng)分；第三類為易活化的結合態(tài)，稱易活化態(tài)養(yǎng)分；第四類為難活化的結合態(tài)養(yǎng)分。以上四類養(yǎng)分，第一類和第二類為有效養(yǎng)分，第三類為中等有效性養(yǎng)分，第四類為土壤儲備養(yǎng)分。

“肥料”是用以調節(jié)植物與土壤間養(yǎng)分供需矛盾，為植物生長提供良好營養(yǎng)環(huán)境的物料。肥料一般分為直接肥料和間接肥料，直接肥料是含有植物所需的營養(yǎng)元素，對植物具有直接營養(yǎng)作用的一類肥料；間接肥料系用以調節(jié)土壤酸堿度、改良土壤結構、改善土壤理化性質為主要功效的肥料。

“肥料合理施用”是指能夠適度提高土壤礦質營養(yǎng)元素以保障作物所需養(yǎng)分，是建立在作物營養(yǎng)診斷基礎之上的。作物營養(yǎng)診斷是通過研究作物的形態(tài)、生理、生化等的變化，用以判斷作物的營養(yǎng)狀態(tài)。作物的營養(yǎng)狀態(tài)可以分為缺乏、適宜和毒害三個范圍。缺乏范圍是指營養(yǎng)元素含量達到臨界濃度之前，作物產量隨元素補給而上升的范圍；適宜范圍是指作物產量不隨營養(yǎng)元素含量提高而上升；毒害范圍是營養(yǎng)元素過剩，使作物生長受阻，產量下降，甚至死亡。因此，根據作物診斷結果對缺乏范圍應適宜施以直接肥料，對毒害范圍應施以間接肥料降低元素的毒害作用。

綜上所述，農業(yè)化學研究內容主要是植物營養(yǎng)、土壤養(yǎng)分、肥料和作物營養(yǎng)診斷。在現階段還提出了對植物營養(yǎng)遺傳學的研究，即是將植物營養(yǎng)生理、生物技術與統(tǒng)計學緊密結合在一起，使植物營養(yǎng)遺傳學水平，由不同基因型營養(yǎng)特性差異的比較提高到分子生物學水平，為耐營養(yǎng)脅迫和耐逆境土壤的植物種類的栽培，即充分利用土壤的宜種性提供依據。

（2）地球化學

地球化學是研究地殼的化學成分和元素在其中的分布、分配、集中、分散、共生組合、遷移規(guī)律和演化歷史的科學，特別強調元素的遷移集散。以農業(yè)（植物為主體）為目的的地球化學主要是表生作用地球化學，即風化帶和土壤的地球化學，也就是元素在風化帶和土壤中的遷移集散。風化帶是指地殼巖石在風化過程中，活動組分被淋溶遷出后殘留在原處的且被逐漸富集起來的穩(wěn)定組分。土壤是風化帶經過成土作用逐漸發(fā)育起來的產物。一般將風化帶稱成土母質，而緊靠其下未風化的基巖稱成土母巖，但如果風化物經遷移在異地沉積或淤積，則其沉積物或淤積物也可經成土作用形成土壤，那么沉積物或淤積物就是成土母質，其下的基巖就不是成土母巖。例如第四紀更新統(tǒng)紅土是第四紀紅壤的成土母質；第四紀全新統(tǒng)河、湖沖積物是第四紀潮土的成土母質。

按以上敘述，表生帶是由土壤、風化帶和基巖（有或無）組成的，自上而下分為：

湖南農業(yè)地質及其應用

風化帶――C層（土壤母質層）土壤物質的來源層。

基層――D層（土壤母巖層）土壤物質的原始來源層。

在風化和成土過程中，按地球化學原理，元素的遷移集散主要影響因素是巖石礦物本身的耐風化性、氣候及地形條件，再就是生命活動。對以農業(yè)為目的的地球化學研究，必須強調生命活動對元素遷移集散的作用，它主要表現在三個方面：一是生命體（植物）對元素的吸收，早在20世紀初，B.N.維爾納茨基就發(fā)現50～60種元素被植物吸收存在于生命物質中，到現在，通過研究，組成生命物質的元素已達70余種；二是植物吸取元素有強烈的選擇性；三是植物的生命活動產生CO2、O2、NH3、H2O和腐殖質影響土壤環(huán)境的物理化學條件，進而影響元素的遷移集散。例如腐殖質的胡敏酸和富里酸可以形成pH 值為3～4，甚至更低的水溶液，致使許多金屬元素在這種酸性介質中活化進人土壤水溶液中。又如腐殖質在地表常呈膠體狀態(tài)且一般帶負電荷，因而吸附金屬陽離子；同時所有金屬離子都能與腐殖質形成螯合物。膠體的吸附和螯合物能使金屬離子固定在土壤中，從而降低了金屬離子的活性。

2.農業(yè)化學的實質是一個地球化學過程

農業(yè)化學作為一門學科的誕生就是植物礦質營養(yǎng)說的提出，植物的礦質營養(yǎng)就是指植物所需要的元素。農業(yè)化學對所需元素的研究，包括對它的來源、含量、分布和可給性等方面的研究。指出其來源主要是成土母巖和成土母質，并由此決定了在土壤中的初始含量。經過風化和成土作用，對初始含量、結合特性、在剖面中的分布會有所改變，這一改變實質上就是元素遷移、集散的地球化學過程。

農業(yè)化學按土壤礦質營養(yǎng)元素含量對植物的缺乏、適宜和過剩以研究其肥料施用品種及其合理施用量，是一種人為作用土壤礦質營養(yǎng)元素的遷移集散，實質上也是一個地球化學過程。

農業(yè)化學目前強調對植物營養(yǎng)遺傳學的研究并作為該學科研究發(fā)展方向，就是通過植物對營養(yǎng)元素的選擇性吸收來了解其“吸取養(yǎng)分的顯著基因型差異”和“抗逆境條件的生理反應存在極大基因型差異”，以合理開發(fā)土壤資源，按作物的土宜性（宜種性）提高農田生態(tài)系統(tǒng)的生產力，其研究重點或突破點仍然是以土壤礦質營養(yǎng)元素為主，故其實質也仍然是一個地球化學過程。

綜上所述，在農業(yè)化學中的礦質營養(yǎng)元素的變化過程，實質就是一個表生地球化學過程。因此，應當吸取地球化學學科的經驗，結合地球化學特別是表生作用地球化學進行研究，從而使農業(yè)化學研究更加深入，上升到一個新的高度。

3.以農業(yè)為目的地球化學研究的理論基礎是農業(yè)化學

農業(yè)化學的經典理論“礦質營養(yǎng)說”、“養(yǎng)分歸還說”、“最少養(yǎng)分律”、“植物營養(yǎng)遺傳”等是用以闡明礦質營養(yǎng)元素在成土母質（母巖）―土壤―作物的轉換過程中，對作物生長發(fā)育和形成產量和質量的意義，它的最終目的是落實在作物的產量和質量上。前已述及礦質營養(yǎng)元素在成土母質（母巖）―土壤―作物的轉變過程實質上是元素遷移集散的表生地球化學過程，因而農業(yè)化學應引進地球化學，主要又是表生地球化學。如此，按農業(yè)化學進行的地球化學研究與以往的地球化學研究有什么不同呢？以往的地球化學，包括表生地球化學主要對各類地質體的元素分配分布的研究，是以礦產為目的的，如果涉及了對植物的研究，那么也只強調它作為一種生命活動對元素分布分配的影響，而不考慮對植（作）物產量和質量的影響?，F在將其應用于農業(yè)，也要以植（作）物產量和質量為目的，那么就要與農業(yè)化學相結合，要以其經典理論為基礎來論述表生地球化學過程，只有這樣服務于農業(yè)才能有的放矢、具有實用價值，并能為農業(yè)部門所認同。

綜上所述，土壤質地決定了土壤的肥力特點；土壤質地又決定于由其構成的不同粒徑的土粒；土粒則是大小不一的礦物顆粒組成，其中原生礦物一般較粗成為土壤中的主要砂粒，由原生礦物衍變成的次生礦物成為土壤中的粘粒；原生礦物來源于巖石即成母巖，故成土母巖類型不同，原生礦物種類及含量就不同，以致使土壤質地不同；土壤養(yǎng)分也受巖石即成土母巖的影響，特別是土壤微量元素的影響因子第一位的是母巖母質，故成土母巖不同，土壤養(yǎng)分也就有差異。因此土壤的質地和養(yǎng)分都受巖石即成土母巖的影響，它們之間有直接和間接的繼承關系。

巖石的礦物和化學組成是地學的巖礦學、地球化學的主要研究內容，由巖石風化到形成土壤是表生地球化學研究內容。作為地學原有領域講其目的是為找礦服務，從而積累了非常豐富的系統(tǒng)的且時常更新的資料，特別是近年來開展的多目標國土資源大調查，針對農業(yè)環(huán)境有目的地做了大量工作。

土壤的礦物和化學組成即養(yǎng)分和質地是農學的土壤學、農業(yè)化學的重要研究內容，雖然對母巖也進行研究，但只是一般性的了解，有關這方面的內容多是引述地學的基礎資料。

從現代農業(yè)出發(fā)，引進地學理論和應用豐富的地質資料，土壤學是首當其沖的重要內容，實際上只有這樣，土壤學才能注入活力得以發(fā)展；同時地學也只有將其有關理論和資料，應用于涉及地球表層的其他學科如土壤學，也才能增加活力，拓寬服務領域，才能走出單一的為找礦服務而全方位地為社會服務。故而地學主動服務于農學，將其豐富的地質資料為土壤學所認同并在農業(yè)生產中予以實踐，地學才會發(fā)展。因此地學與農學的結合使農業(yè)地質學應運而生，農業(yè)地質學就架構地學與農學相結合的橋梁，如圖2-4所示；這種橋梁作用也可以土壤圈的構成得到說明。土壤圈是在土壤形成因素說及土壤地帶性學說提出后，明確土壤是一個獨立的歷史自然體的基礎上發(fā)展起來的，趙其國院士提出“土壤是巖石圈、水圈、生物圈和大氣圈相互作用的產物（圖2-5）；土壤圈內各種土壤類型、特征和性質，都是過去和現在的巖石、大氣、水及生物相互作用的記錄與反映；土壤圈與巖石圈的礦質元素循環(huán)表現為以巖石為基礎的成土過程或地質過程元素的遷移和物質循環(huán)（圖2-6）”。顯然，土壤圈是農學研究主要對象，巖石圈則是地學研究主要對象?，F代農學（土壤學）和現代地學的發(fā)展需要共同地并同等重要地研究這兩個圈，這是農業(yè)地質的主要任務之一，由此也足可說明農業(yè)地質學是架構地學與農學的橋梁。

圖2-4 農業(yè)地質學是地學與農學結合的橋梁

圖2-5 土壤圈的地位

圖2-6 土壤圈的內涵