環境土壤學

土壤同綠色植物有著密切的相互依存的關係。因此，從廣義上說，環境土壤學研究的對象應當是土壤-植物系統。這個系統由土壤的無機部分、土壤的有機部分、植物三個亞系統組成。土壤-植物系統是生物圈的基本結構單元，是聯繫城鄉生態系統的紐帶，也是溝通植物和動物的橋樑。這個系統具有把太陽能轉化為生物化學能貯存起來的特殊功能。但是它如果受到污染，尤其是污染負荷超過它的容量，它的生物生產力就會下降，甚至全部喪失。而且土壤中的污染物還會擴散到大氣和水體中，進入植物體，通過食物鏈危害人群的生命和健康。

中國的土壤分類狀況是定量的土壤系統分類和定性的發生分類並存。中國已有的大量的土壤資料是在地理髮生土壤分類體系條件下積累起來的。但從國際土壤分類的趨勢來看，土壤分類潮著定量化、標準化和國際化的發現發展。土壤系統分類已成為國際土壤分類的主流。土壤分類處於一個不斷發展和變化的歷史進程中。在不同的國家以及同一國家不同的時期，使用的土壤分類體系不同。土壤發生分類在土壤科學的歷史上起過重要的作用，而且是人們比較熟悉的。在中國第二次土壤普查工作中得到了廣泛應用。大量的土壤專著如1987年《中國土壤》第二版、1998年的《中國土壤》、《中國農業土壤概論》、以及一些區域性的土壤專著如《東北土壤》、《山東土壤》、《華北土壤》、《山西土壤》等均是應用的這一分類系統。

土壤-植物系統中的有機體密度最高，生命活動最旺盛。因而它對污染物具有很強的凈化能力。它可以通過一系列的物理、化學和生物學過程，如吸收、吸附、離子交換、絡合－螯合、氧化還原、沉澱、轉化和降解等作用，凈化進入土壤中的污染物。環境土壤學的核心就是認識和掌握土壤－植物系統的污染和凈化功能這一對矛盾的發生、發展、轉化和統一的過程，以便採取必要的對策和措施，使矛盾朝著有利於人類的方向發展。

環境土壤學在研究方法上主要有下列特點：

綜合運用環境地學和環境生物學的研究方法

環境土壤學研究涉及生態系統中的能量流動和物質循環及其環境效應，因此在實驗手段方面，近來越來越多地運用微宇宙方法，採用土壤-植物系統開放式滲漏器、抽汲式滲漏器和受控環境污染模擬實驗系統。

宏觀研究和微觀研究的結合

環境土壤學的研究工作中經常要在局部、區域，甚至全球範圍內通過野外布點採樣，或採用遙感、遙測等手段，取得大量資料信息和分析數據，用宏觀的數理統計方法去掌握污染物在土壤中分佈、遷移的時空規律，計算土壤環境對某些污染物的容量；同時，也要深入研究污染物在土壤環境中反應過程的微觀機理，從宏觀研究和微觀研究的結合上去探索解決問題的途徑。

應用環境分析化學的測試技術

土壤環境質量研究需要對土壤、植物中的大量元素、微量和超微量元素以及具有複雜分子結構的有機物進行分析測定，最低檢出限要求達到ppb或ppt數量級。此外，需要分析的樣品數量大，時空觀念強，因此，要求有靈敏準確、自動連續的測試手段。

建立數學模式

土壤－植物系統的污染及其生態效應的發生過程具有隱蔽性、長期性和不易恢復性的特點。土壤的形成和進化要經歷很長的年代，但可以因人為污染毀於一旦，因此土壤污染的防治對策，應當特別重視預防為主的方針。要求從污染源的調查，污染物的定性、定量分析開始，結合其他變化條件，將土壤－植物系統及其邊界環境中污染物的遷移、歸宿的物理化學過程，轉化為數學模式和電子計算機語言程序，以便預測土壤環境中某些主要參數的變化趨勢，為制定環境保護政策和優選技術方案提供科學依據。

保護土壤資源，提高土壤－植物系統的生產能力，充分利用土壤－植物系統對污染物的凈化能力，是環境土壤學研究的基本目的。它的主要研究內容包括：

①研究土壤背景值。其方法是，積累原始性和基礎性資料，建立土壤環境背景資料資料庫，以保證研究資料的準確性、可比性、系統性和完整性。

②研究土壤環境污染現狀，進行綜合評價，並根據國民經濟發展的需要以及可能採取的環境保護措施，對土壤環境質量作出科學的預測。

③研究土壤及其邊界環境中污染物特別是主要污染物的遷移、轉化和分佈規律，弄清它們的來源和歸宿。

④定量研究人為污染因素（物理的、化學的和生物學的）對土壤物理、化學、生物學特性的微觀機理和宏觀生態效應。

⑤研究土壤－植物系統污染的生態效應和衛生學評價，進行流行病學的統計相關分析和因果關係定量分析。如土壤及其邊界環境污染對資源利用、生物生產力和生態效應的影響評價。

⑥研究土壤－植物系統對主要污染物的凈化功能和作用機理、反應動力學及其環境條件，為發展城市污水的土地處理系統提供科學依據。

⑦建立土壤及其邊界環境中污染物遷移、轉化規律的生物物理化學行為數學模式，並通過實踐不斷加以修改和完善。

⑧在嚴格的環境土壤學實驗基礎上，參考各種環境質量基準值，研究土壤環境標準。

⑨綜合污染源、污染物類型、污染方式、污染途徑、土壤類型及其分佈的地貌條件、地球化學特徵、氣候和水文條件等因素，計算土壤的環境容量，確定表述土壤環境容量的數學模式，為實行土壤污染的總量控制提供科學依據。

⑩在發展國民經濟的過程中，研究廠礦、企業、城市和大工程對土壤環境質量的影響。通過實地調查和實驗，研究土壤－植物系統及其邊界環境的污染防治途徑和措施。研究土壤環境質量基準，例如收集和製備各種標準土壤樣品、生物樣品、純化學標準品，建立跨部門的技術協作網，實現土壤環境分析測試方法的標準化。

過去環境土壤學的研究工作取得了一定進展，但還局限在土壤、大氣、水這些單介質中進行。今後必須十分重視污染物在土壤－植物系統及其邊界環境中遷移、轉化的生物、物理和化學行為、反應機理和動力學等重要過程的動態研究；充分利用系統分析原理和方法，建立數學模式和電子計算機語言程序。只要把上述研究和土壤環境監測系統的工作以及開展野外調查和定位站研究等有機地結合起來，是可以把環境土壤學的研究工作提高到新的水平上。

土壤是在氣候、母質、生物、地形和成土年齡等諸因子綜合作用下形成的獨立的歷史自然體。隨著人口的增長以及社會對自然資源需求的增加，土壤這種人類賴以生存的、有限的資源，在農業可持續發展、全球環境保護以及城市建設等方面的重要性日益明顯。合理地利用和管理土壤資源，有依賴於正確的認識和區分土壤。土壤分類，就是根據土壤的發生髮展規律和自然性狀，按照一定的分類標準，把自然界的土壤劃分為不同的類別。土壤分類不僅是土壤信息載體、標準化的基礎、農業技術轉軌的依據，而且也是土壤科學交流的媒介，是土壤科學水平的體現。土壤分類的標準是隨著科學和生產的發展而不斷發展。從土壤分類發展的歷史階段來看，土壤發生分類學派在中國的影響特別深、影響時間也特別長。但在實踐過程中，土壤發生分類也暴露出了一些不足之處，而且已不適應土壤科學的發展和生產的需要。1984年，由中國科學院南京土壤研究所主持，經過100多位土壤學家歷時10多年的時間，在《中國土壤系統分類（首次方案）》的基礎上，提出了《中國土壤系統分類（修訂方案）》和《中國土壤系統分類（第三版）》，並編製了相應的1/200萬土壤圖和附有土壤剖面的土綱、亞綱分布圖。