1、PDF外文：http:/ 1 推进土壤科学朝着前沿的地球科学发展 姓名：杜岩 学号： M110792 课程名称：高级土壤学 考试形式：文献翻译与综述 文献作者： Larry P.Wildinga,Henry Linb 杂志： Geoderma， 2006,257-274 摘要 土壤科学的发展远景、方向和土壤科学的形象正在发生变化。从历史上看，土壤科学的演变经历一个迂 回曲折的道路
2、，从当初作为地质学最基础的学科，到开始应用于农业和环境保护的准则，至现在发展成为用于地球 关键带区 域调查的生物 地质科学。如此终止了土壤学发展道路上的循环般的曲折命运，而且一路走来，土壤科学变得更加完善 、 应用更广泛 、 综合性更强 、 分析能力和定量性更高。尽管本文中描述了土壤科学面临的挑战，但是现在对于土壤科学来说却是一个黄金时期去更加紧密地将其专业知识与其他生物和地理科学更加紧密的融合。这将不仅可以显著增加获取校外资金和公众的支持机会而且可以获得土壤科学进步。因此，土壤科学需要大力成为更具互动性的科学 和拓展延伸它所扮演的角色 ， 从而超越传统的农业。空间土壤多样性与景观动态变化的
3、专业 知识对于这项投资成功 来说 是根本性的关键。土壤学作为土壤科学的一个独特的分支学科，所作出的贡献可与地球科学相当，包括，例如 ： 澄清地道域的可变性 、 表层风化过程 、 地球系统动力学 和 渗流区的流向 与 运输过程。伴随着生物地球科学盛况，水文土壤学是在这个多学科、跨学科时代及时增加的学科，系统方法用于发展科学的综合性优先级 以及 应用在地球科学上。相比于其他生物和地理科学，水文土壤学今年三月份在处理全球性地球科学的优先次序 方面 有一个利基。土壤科学家支持改变模式 并且 青睐于与生物和地理科学社会的更密切联系。在这方面，水文土壤学发挥独特的作用。 关键词： 关键带 区
4、域 ； 地球科学 ； 土壤圈 ； 水文土壤学 ； 土壤学 ； 土壤结构 ； 土壤功能 1、 简介 土壤是位于地球陆地表层提供生命支持的宝贵的、多样 和 脆弱的自然资源。虽然它众所周知的的作用是提供养分和水分来维持农业生产和生态系统，土壤资源也同样有一些基本的功能，如废物处置 、 地下水补给 、 影响气候和作为工程建筑、制造业的原材料。通常来说，这种具有生物活性 、 结构多孔的介质就是所谓的土壤圈，具有调解土层中的大部分生物地球物理和化学的 之间的相互作用，还有地表水和地下水的平衡问题，更甚 参 与大气层的调节。例如：有机碳可以通过土壤返还给大
5、气层，大气中约 25 含量的二氧化碳来自土壤层中的生物氧化反应，其中包含了从大气中吸收的两倍多的碳和比所有植被高达三倍的的碳 （ NRC，2001； Drees 等， 2001； 拉尔， 2001年， 2004年）。土壤同时对水文循环也有重大影响。大多数人使用的水来自地下水 、 溪流 与 湖泊，不管其来源途径，水的质量和数量在很大程度上是由它通过的土壤的性质来决定 的 。 在大多数国家，土壤科学领域主要作为农业产品研究开发的副产品 。在美国，他得到机构的承认和支持，如国家科学院和国家科学基金会在此已经明显不限 2 制，因为这一切过于频繁，土壤科学被认为是
6、农业科学，直到最近，它的功能、作用与其对生物 地理科学的基本贡献在地球科学界还没有得到充分的认 可 。在水文、有机 /矿物胶体的组成特性与表面反应、外来物质的运输与 输出 、废弃物的生物修复 以及 土壤的排毒作用产生的新推动力下，土地利用生物多样性、自然灾害、温室气体通量、地球化学特征和行星探索带来的影响使土壤科学在地球科学议程中于资金方面获得了多机构和跨学科财团支持的机会。美国国家研究委员会最近有一份题 为“在地球科学基础研究的机会 （ NRC， 2001） ”的报告，确定土壤科学家在与其他生物和地理科学家 ， 开展现称为 关键带 的近地表环境综合性的基础研究中扮演的几个独特的角色。这项研究
7、的范围将涉及的 C 周期（土壤碳封存）、水文、微生物的定量分析和矿物质的相互作用、陆地 海洋界面动力学、对地球历史记录进行编码并在生物技术和 纳米指标 中作为新工具。该报告还进一步明确了土壤科学家会获得为地球生物学、地球和行星系统、自然地球科学实验室做贡献的机会，并通过各种合作伙伴关系进行教育（ K 12教育，现场培训，博士后 /公休时期）且充分 利用每次教育活动。 本文的目的是为了突出土壤学在地球科学中的重要性，其中简要介绍了土壤科学朝着生物和地球科学方向发展，并阐明水文土壤学在地质科学中所获得的机遇。 2、 概念和定义 关键带 （图 1）是地球表面的的
8、一部分，它包括大气 、 生物圈 、 土壤圈和岩石圈接口（ NRC， 2001）。 关键带 是包络着土壤、岩石、空气和水的薄弱地带，其中还有包括冠层植被、河流、湖泊与浅海的陆地表层。它穿过土壤圈，从不饱区 和渗流区到地下水饱和区。这些介面的相互作用决定了几乎 所有 维持生命的资源的可用性。土壤圈本身的主要作用是回收利用碳、氮和其他 化学物质到大气圈、水圈和岩石圈，以及储存水资源和处理固体和液体废物。地球表面处理学科、化学、生物学提供了综合性和系统性的方法来处理 关键带 的水文地貌上的相互作用的问题。长时间以后，土壤的生物功能和风化机制已经从非生物的无机过程被分割开来。土壤中的有机和无机成分是密切
9、相关的，正因为如此需要地球科学的人士进一步关注。 关键带 的概念为跨学科基础 性 研究 ， 如 ：为对 土壤岩石、空气、水和地球表面的生物资源的研究提供的一个的自然框架。 土壤圈是位于地球表面的一个 很薄的 半渗透膜，为固体和流体 的 交流（大气圈、水圈、生物圈和岩石圈） 提供了一个界面，如图 1 所示。在地质术语表上土壤圈的定义是“土壤圈是土壤形成发生过程中形成的地球的外壳或者土层”（ Jackson， 1997 年）解释了地球表面组成部分之间的质 子 通量的和能量传递（ NRC， 2001）。这就是俗称的全球土壤覆盖。它维持生物生产力，作为物质结构基础如有机物 /矿产风化的反应
10、堆；作为建筑材料，提供回收生活用水和废旧产品生物修复，富含有机物的介质让其具有决定生态系统的可持续性和环境质量的功能。它是一个高度动态的固 /液的围护结构。例如，在小球体 /大气的界面的反应速率往往比热交换、气体交换速度大 很多，同样在岩石圈 /水气的界面的生物反应速率，如深湖泊和海洋中的水循环。 土壤科学是地球科学的一个分支，为了更明确的知道近地表环境的功能、行为以及进程。它包括土壤质量、分布、范围、空间的多样性 和 利用，还有土壤景观结构从微观到宏观上的管理，但是也不仅仅限于这些（ SUM - NER， 2000年）。它还涉及到生态系统中的可再生自然
11、资源或着人类改造后的土壤 的 缓慢 恢复 。土 3 图 1 关于地球 关键带 与土壤圈的示意图：土壤圈是地球表面一层很薄的土壤，如一个复合土工膜跨过水与溶质以及能源、气体、固体与生物体，主动与大 气、生物圈、水圈和岩石圈进行交换，去创造一个维持生命的环境。土壤与水的相互作用为生物与非生物之间创造了一个 基础 界面，因此它决定了地球系统与它 关键带 的状态（图形未按比例绘制）（ 在 Lin 之后修饰 ， 2005）。 壤学认 为 那些近地表的过程决定了土壤圈与演化、环境地球化学和生物体的栖息地联系的质量与功能。它为地球系统的各个系统的组合提供了帮助工具，以便了解时间和空间
12、多样性的成因与后果，和提供一个更加全面的方法来实现生态系统的有效的动态过程。这门科学的目前范围应该是多方面的，分别作为农艺学、环境学、生态学 以及 作为一个生 物和地球科学。这后来的 机遇 对土壤科学来说，它不能很好被把握，而且地球科学的社会人士通常对它的了解不多。土壤科学是生物和地球科学的合作伙伴，为土壤圈和 关键带 新的增长潜力的调查提供主要途径。 水文土壤学是土壤科学和水文学的交叉学科，涵盖多学科与多尺度，用来研究地球 关键带 的土壤学和水文学互动的过程 (Lin, 2003)。它也可以被视为土壤科学和地球科学的一个分支学科，用来调查景观设置中成土过程与空间多样性通过土壤圈的气体和液体流量。 Lin 等（ 2005）最近对一个水文土壤学在生物和地
