李连捷先生的土壤研究与实践

李连捷先生的土壤研究与实践

我记得1983年春，我第一次听到李连杰教授的演讲。那是1980年、1981年和1982年等3个年级的研究生的合班课。李先生自中国古代的土壤分类到中国20世纪30年代的土壤分类,再从中国50年代和70年代的土壤分类,直至美国现代土壤诊断土壤分类,侃侃而谈,娓娓道来,在我们面前拉开了一幅土壤分类的历史画卷,展示了他对土壤分类的深厚造诣。在敬爱的导师李连捷教授逝世10周年之际,回顾中国土壤分类的历史,缅怀先生对于中国土壤分类的贡献,与后辈共勉。1土壤调查研究李先生1932年在燕京大学理学院地质地理系毕业后,即进入中央地质调查所土壤研究室工作。当时中央地质调查所土壤研究室的土壤调查分类工作,主要是建立土类和土系。李先生就是在当时的土壤调查分类工作的大背景下,开始了他的土壤学专业生涯。1932年,李先生参加了陇海路建设指挥部组织的西北考察团,为陇海铁路向兰州延伸,调查陕西关中的土壤资源、农业概况及第四纪地质;同年秋投入河北省定县土壤调查和制图。1933年春,开始对皖北宿县、皖中滁县和皖南繁昌等地进行土壤调查和制图;同年秋,又在宁、沪、杭三角洲,围绕太湖30余县进行以水稻土为主的调查和第四纪下蜀黄土上发育的土壤的研究,历时4个月。1934年春,到河南省进行盐碱土和黄河两岸黄土丘陵上的土壤调查;之后,于同年秋进行两广亚热带的红黄壤及水稻土调查研究。1935年春,在南宁、柳州和桂林等地进行土壤调查和制图,分析亚热带风化产物的形成、岩溶区土壤分布特点、地文与红壤形成的关系以及山地红壤侵蚀及防止措施;这一年秋天,考察山西省五台山山地土壤垂直分布及汾河河谷两岸10余县土壤。1936年,到福建省闽江两岸调查土壤。南京陷落前,中央地质调查所迁至北碚,李先生开始了四川盆地紫色土的调查研究。1939年,在贵州中部开展土壤调查研究。在1940年去美国留学之前,李先生参与了当时中央地质调查所的大部分野外考察工作,主笔和参与撰写“江苏省句容县土壤调查报告”、“渭河流域土壤调查报告”、“河北省定县土壤调查报告”、“广西南宁盆地红壤之分布及其地文意义”、“广西邕宁之土壤”、“江西省黎川县之土壤”、“广西柳江县土壤概要”和“贵州中南部之土壤”等论著。李先生与中央地质调查所土壤研究室的其他土壤学老前辈们通过对全国(除原热河、西藏外)各地土壤地理分布规律的研究和编制土壤图的工作,对各土类和亚类的特性、剖面发育及生成条件有了初步的认识,发表了一系列的专题研究报告。这些专题报告一般除了中文版外,为英文版或德文版。1933年到中央地质调查所土壤研究室任顾问的美国土壤学家J.Thorp根据当时中央地质调查所土壤研究室自1930年以来调查累积的资料,参考美国C.F.Marbut1935年的分类体系,拟订了我国近代史上的第一个科学的土壤分类,反映在他1936年写的“中国之土壤”一文中,可以说,李连捷先生和中央地质调查所土壤研究室的老一辈土壤学家的土壤调查工作为建立这个系统分类奠定了科学基础。李先生曾谆谆教导我:搞土壤发生分类研究,最基础的工作就是进行土壤调查,只有在掌握大量土壤剖面资料和数据的基础上,通过逻辑归纳总结,才能建立科学的土壤分类系统。J.Thorp的土壤分类对我国近代土壤分类有启蒙作用。1941年,中央地质调查所土壤研究室的朱莲青等以J.Thorp的“中国之土壤”一文为蓝本,编译成“中国之土壤概要”,并拟订了新的分类系统。这个分类系统由土纲、土类、亚类、土科和土系5级分类组成,在土纲一级与C.F.Marbut的土壤分类一样,分为淋余土、钙层土、水成土、盐成土、殖成土和幼年土等分类单元;结合我国土壤实际拟订了漠钙土、栗钙土、黑钙土、棕壤、灰棕壤、红壤、黄壤、矿质湿土、水稻土、盐土、碱土和紫色土等土类。新中国成立后,要大量开展土壤调查、制图工作,急需有一个全国的土壤分类作依据。为此,经中国土壤学会第一届会员代表大会讨论,暂拟了一个中国土壤分类系统1。这个分类系统由土纲、亚纲、土类、亚类、土科和土系6级分类组成,在土纲一级与C.F.Marbut的土壤分类一样分为显域土、隐域土和泛域土3个分类单元,亚纲一级分为钙层土、淋余土、水成土和盐成土等分类单元,并增加了高山土亚纲;土类数目较1941年的分类有所减。解放前的中国土壤分类主要受美国C.F.Marbut的土壤分类的影响。1933年到中央地质调查所土壤研究室任顾问的美国土壤学家J.Thorp将C.F.Marbut的土壤分类引入我国。以后,无论是J.Thorp的“中国之土壤”中的中国土壤分类,还是朱莲青等编译的“中国之土壤概要”中的中国土壤分类,还是1950年的暂拟中国土壤分类系统2,都与美国C.F.Marbut的土壤分类相类似。但所有这些分类都是建立在李连捷先生和中央地质调查所的其他老一辈土壤学家的大量土壤调查工作所积累的资料和数据基础上,因此,它们基本反映了我国土壤的地理分布规律。李先生和中央地质调查所的其他老一辈土壤学家为建立我国现代土壤调查事业,开创中国土壤分类做出了历史性的贡献。2北京市土壤学研究组织协调解放后,李连捷教授主要是通过教学和主持、参加大型土壤调查工作来推动土壤分类学的发展。李先生特别注重土壤调查研究,他总是说,你走的路有多远,观察的剖面有多少,你就对土壤发生分类有多深的认识。直到晚年,他都特别喜欢到野外考察。虽然我跟李先生攻读硕士学位(1982年3月到1984年12月)和博士学位(1985年3月到1988年1月)时,先生年事已高,但我没有少跟他跑野外。一到野外,他就表露出忘情的高兴和兴奋,甚至哼起小曲。1951年3月,应轻工业部邀请,李先生历时3个月走遍原察哈尔、原绥远和山西3省,为建立日处理千吨甜菜的糖厂寻找近50×104亩1的连片土地。西藏和平解放,政务院中央文化教育委员会组织西藏工作队,李先生被任命为西藏工作队农业科学组组长,组织了土壤、栽培、畜牧和兽医等专业人员,帮助部队建立高原农业试验站和血清厂。从1951年到1952年间,他两次入藏,对西藏的自然地理、农业进行了科学考察,主持撰写了《西藏农业考察报告》、“西藏高原的自然区域”等论著,首次揭开了西藏自然条件和农业的神秘面纱。1956～1958年,李先生担任中国科学院新疆综合考察队队长,组织领导了大规模的土壤考察。1963～1965年,他应北京市科委的邀请开展北京山区农业综合考察,任队长,领导来自北京农业大学、北京大学、北京师范大学、北京林业大学、中国科学院和北京市农林科学院的近百名教师、科研工作者和学生,对北京山区的地质、地貌、土壤、植被、水文地质和农业生产条件进行了多学科的考察,为北京山区土地资源综合开发利用出谋划策。1978年始,李先生参与了第二次全国土壤普查,任第二次全国土壤普查顾问组副组长和华北顾问组组长。这些大规模的土壤调查工作,使他能够在宏观上把握中国的土壤地理分布规律,深刻认识土壤发生特点,正确地进行土壤分类。20世纪50年代,受当时国际政治形势的影响,我国土壤分类全面学习原苏联的土壤分类系统。1954年,我国农业部与原苏联政府教育部合作,首先在北京农业大学举办全国性的“威廉斯土壤学讲习班”。李先生任“威廉斯土壤学讲习班”班主任,与班上的学员共同学习В.В.Докучаев的土壤发生学。1964年,他在北京山区进行农业综合考察工作,找水发展灌溉;1974年,参与黄淮海平原旱涝盐碱综合治理工作;1974年直到“文革”结束,在湖南省城步苗族自治县南山牧场开展水土保持和畜牧业发展工作;1984年,在北京南口太平庄建立山区实验点,开展山地和山前地区农业综合发展研究。这些都更加体现了他将土壤学基础研究与生产实践相结合的工作作风。李先生后来回忆说,他在南山牧场的几年,真正体会到土壤学与生产实践相结合才能得到农民的爱戴。实际上,C.F.Marbut的土壤分类的根源也是原苏联的土壤分类系统。C.F.Marbut将原苏联土壤学家К.Л.Глинка的《世界土壤和土壤发生类型》一书的德文版译成英文,从而将В.В.Докучаев及其弟子们的土壤地理发生学概念引入美国,建立了划时代的1935年的C.F.Marbut的分类。我国解放前的中国土壤分类受美国C.F.Marbut的土壤分类的影响,因此,对于中国土壤学者来说,解放后学习原苏联的土壤分类并不陌生。1954年,李先生借在北京农业大学举办“威廉斯土壤学讲习班”的机会,倡议召开了一个有关我国土壤分类系统的小型学术研讨会,这次会议对于1955年中国土壤学会土壤分类专业委员会拟订土壤分类系统起到了推动作用。1955年中国土壤学会土壤分类专业委员会拟订的“暂拟土壤分类系统”是新中国成立后的第一个按照原苏联土壤地理发生学理论为指导思想的土壤分类系统,该分类共有两级,即土类和亚类,很大程度上是原苏联分类的模式。但它对我国以后的按土壤分类有重要影响,以后历次(1963年、1976年、1978年和1984年)修订颁布的中国土壤分类系统,都是以这个分类为基础,做些修改补充,在分类思想和体系上没有实质性变化。这个分类体系的指导思想是:每一个土壤类型都是在各成土因素的综合作用下,由特定的主要成土过程所产生,而具有一定的土壤剖面形态和理化性状的土壤。因此,在鉴别土壤和分类时,比较全面注重将成土条件、土壤剖面性状和成土过程相结合而进行研究,即将土壤属性和成土条件以及由前两者推论的成土过程联系起来,这就是所谓的以成土条件、成土过程、土壤性质三者统一鉴别和分类土壤的指导思想。在这个分类系统中,土类是高级分类中的基本分类单元。“基本分类单元”的意思是,即使归纳土类的更高级分类单元可以变化,但土类的划分依据和定义一般不改变,土类是相对稳定的。划分土类时,强调成土条件、成土过程和土壤性质的三者统一和综合;认为土类之间的差别,无论在成土条件、成土过程方面,还是在土壤性质方面,都具有质的差别。这个分类系统逐步发展为指导全国第二次土壤普查的中国土壤分类系统,其分类等级也发展为6级制,自上而下的高层分类是土纲、亚纲、土类和亚类;低层分类自上而下是土属和土种。1958～1959年在全国开展了第一次全国土壤普查。这是一次以深耕改土为起点的群众性土壤普查运动,对耕地给予了前所未有的注意。当时的口号是“以土为主,土洋结合”,“学习我国农民用土、认土、改土的经验”,而忽视了土壤类型的地学发生规律。第一次全国土壤普查对于了解我国土壤肥力起到了重要作用。但因为过分强调“学习我国农民用土、认土、改土的经验”,没有使用科学的土壤分类,以至出现大量“同土异名”和“异土同名”现象,以至无法汇总,最后不得不采用土壤地理规律进行归纳总结。李先生解放前后走遍祖国,无疑对土壤分布的地理规律是有深刻认识的。因此,他对于不用土壤地理规律进行宏观控制的第一次全国土壤普查持批评态度,没有积极参与。实际上,第一次全国土壤普查是一场群众运动,当时包括李先生在内的许多土壤科学工作者在其中处于“靠边站”的地位。第二次土壤普查开始于1978年,当时“文革”刚刚结束,“教育的春天”、“科学的春天”到来了。1979初国务院批转了农业部关于在全国开展第二次土壤普查的工作方案,一次历史上规模最大、也最为科学的土壤调查制图工作在全国统一地轰轰烈烈展开。与其他老一辈土壤学家一样,李先生满怀热忱地参与到这次史无前例的土壤调查工作中,到全国各地指导土壤调查工作。属于土壤地理发生分类系统的中国土壤分类系统对于研究和认识分布于陆地表面形形色色的土壤发生分布规律,特别是宏观地理规律是十分有益的。特别是这个分类系统作为国家的土壤分类系统,指导过规模浩大、历时久远的第二次全国土壤普查,正是因为有了它,我们才基本摸清了我国土壤类型的特点、面积、分布以及改良利用特征,功不可没。我们今天所能够看到的土壤资料和数据基本上都是以此为调查制图基础获得的。但第二次全国土壤普查的土壤分类系统也有不足之处。如定量化程度差、分类单元之间的边界比较模糊等。同时,实际工作中,当遇到成土条件、成土过程和土壤性质不统一时,往往以现代成土条件来划分土壤,以至出现许多与定义土类的发生过程和性质不符的“某某性土”。3对中国的借鉴1951年,美国农业部土壤保持局以G.D.Smith为首着手建立新的定量化的土壤分类系统。这个分类系统经过一系列的“草案”,在广泛征求国际同行意见,反复试验修改后,于1975年正式出版了SoilTaxonomy一书。该分类的最大特点是将过去惯用的发生学土层和土壤特性给予定量化,建立了一系列的诊断层和诊断特征,用其来划分、鉴定土壤,并以检索形式列出了各级分类单元之间的关系,给鉴别划分土壤提供确切的标准,便于使用。其实,在中国将SoilTaxonomy译成“土壤系统分类”并未反映出美国土壤分类的特点。只要分类是多阶层的,各阶层之间有逻辑归属关系都属于系统分类。不过,已经将SoilTaxonomy译成“土壤系统分类”,只好约定俗成了。在美国应用诊断层和诊断特征分类以后,许多国家和国际组织争相效仿。到20世纪70年代末,已有45个国家直接引用了美国的SoilTaxonomy,80多个国家把它作为自己国家的第一或第二分类,在国际会议上和一些出版物中,SoilTaxonomy中的分类单元名称常成为交流的共同语言。美国诊断定量化的土壤分类方法代表了当代世界土壤分类的发展趋势。李先生对美国的SoilTaxonomy倍加推崇。1981年秋季,李先生邀请曾经当过国际土壤学会第5组,即土壤发生分类组主席、德国土壤学家E.Schlichting教授来北京农业大学讲授联合国的土壤分类。现代土壤分类学首次引入我国。为了取得美国土壤系统分类的“真经”,李连捷教授又于1982年秋季邀请曾经当过国际土壤学会第5组,即土壤发生分类组主席、时任美国农业部土壤保持局土壤调查处主任的著名土壤学家R.W.Arnold教授来北京农业大学讲授美国土壤系统分类学。当时,正是全国土壤普查进行得如火如荼之际,国内各省市区的土壤普查技术负责人和许多大学讲授土壤地理学的教师共50多人听课,场面热烈空前,给刚刚开放了国门的中国土壤分类学界带来一阵清风。也正是在R.W.Arnold教授的讲课中,中国土壤工作者才第一次学到了分类逻辑。这也是为什么在我们出版的《土壤发生与分类学》中专门有一章分类逻辑的原因。美国土壤学家R.W.Arnold在北京农业大学的讲课,将现代美国土壤诊断分类引入了我国,他的讲课稿被翻译整理成专册——“土壤分类”3并在土壤学界广为散发,推动了美国土壤系统分类在中国的传播。李先生将我的硕士论文选题定位在学习美国SoilTaxonomy,研究土壤诊断分类方法上。我的硕士论文“北京南口山前冲-洪积扇部分地区土壤系统分类”也是中国第一篇应用美国SoilTaxonomy的概念和方法,进行土壤调查、分类和制图的硕士论文。为了交流的方便,1985秋,李先生又邀请华裔加拿大土壤学家王强博士(王强博士是在R.W.Arnold教授的指导下完成的博士论文)来北京讲授美国土壤系统分类学。1987年春,中国科学院南京土壤研究所邀请了4位美国土壤学家讲授美国土壤分类学,李先生支持我去听课。在那次研讨班上,我看到J.Kimble博士带来的美国SoilTaxonomy之父G.D.Smith回忆SoilTaxonomy建立背景的回忆录——RationaleforConceptsinSoilTaxonomy。我为这本书的内容所吸引,因为在之前国内曾有部分土壤学者批评美国的SoilTaxonomy是“机械唯物论”,而RationaleforConceptsinSoilTaxonomy中却介绍了SoilTaxonomy背后的发生学内涵。因此,我想将RationaleforConceptsinSoilTaxonomy翻译出来。我向J.Kimble博士谈了我的意图,他答应回国后马上寄一本,并容许我们翻译。J.Kimble博士回国后即刻寄来一本RationaleforConceptsinSoilTaxonomy。当我把它呈给李先生时,他爱不释手,马上决定组织人力翻译。我们以很快的速度翻译出版了《土壤系统分类概念的理论基础》。当我将RationaleforConceptsinSoilTaxonomy的中译本《土壤系统分类概念的理论基础》送给龚子同先生时,他惊讶地说:“你们动作真快”。直到今天我依然坚信,如果说赵其国等翻译的《土壤系统分类检索》给了一部野外鉴定土壤手册的话,我们这本《土壤系统分类概念的理论基础》则将SoilTaxonomy形成的历史和幕后背景以及它的发生学内涵昭示给中国土壤学家,对于我们客观理解SoilTaxonomy,科学地建立我国的土壤系统分类起到了不可估量的作用。我曾向龚子同先生建议,将来我们也要写一部《中国土壤系统分类的理论基础》,将我们形成《中国土壤系统分类》的历史背景告诉后人。在美国SoilTaxonomy的影响下,由中国科学院南京土壤研究所牵头,全国有关土壤研究机构和高等院校的土壤分类学家参加的“中国土壤系统分类研究”课题组,从80年代开始着手新的“中国土壤系统分类研究”。李连捷先生自始至终对这项研究给予了热情的支持,他给予课题组申请国家自然科学基金的报告很高的评价,使课题得以顺利立项;他亲自写信给中国科学院主管领导,呼吁中国科学院给予常年资助资金,每年完成一片区域的调查制图,以不断积累数据资料,完善中国土壤系统分类。十几年来,中国土壤系统分类课题组在吸收国内外土壤分类研究经验和我国土壤分类及土壤调查成果的基础上,不断修改补充,于1995年出版了《中国土壤系统分类》,这本书在定量化方面迈出了巨大的步伐,特别是它采用了检索系统,使区别土壤这个连续体变得清楚,是在土壤分类思想和方法上的深刻变革。从1981年E.Schlichting教授来北京农业大学讲授联合国的土壤分类,到1982年R.W.Arnold来北京农业大学讲授美国土壤系统分类学,再到1985年王强博士来北京讲授美国土壤系统分类学;从1983年我们翻译发行R.W.Arnold在北京农业大学的“土壤分类”1)讲课材料,到我们翻译出版《土壤系统分类概念的理论基础》,直到呼吁国家自然科学基金委员会和中国科学院支持中国土壤系统分类的研究,李先生为“中国土壤系统分类研究”的发展做出了突出贡献。4土壤发生分类的认识基础李先生毕业于燕京大学理学院地质地理系,地学功底深厚。李先生大学毕业后在J.Thorp的指导下开始了他的土壤学专业生涯,40年代初又到美国跟随美国著名土壤学家G.D.Smith进行土壤调查。J.Thorp和G.D.Smith都是著名的地质地理学家。长期的土壤调查研究工作,使李先生养成了在研究土壤发生分类时特别注重分析土壤形成的地学条件和成土母质的习惯。如果从全球或全国的宏观角度研究土壤,自然应该着眼气候条件对土壤的影响。但在一个区域,研究土壤必须着眼研究土壤形成的地学条件。我国由于土壤开发历史悠久,土壤侵蚀强烈,许多土壤处于幼年阶段,成土母质性质对土壤形成影响深刻;在进行土壤调查和研究土壤发生分类时,如果不仔细观察成土母质和第四纪沉积物,就会步入歧途。记得李先生每次带我出去总是让我注意岩石类型、沉积物类型和成土年龄。第一次随李先生搞野外工作,先生让我数砾石中磨圆的与有棱角的砾石比例,我以为先生是在开玩笑(先生幽默是有名的),但他严肃地告诉我,这是判断洪积物还是冲积物的方法。1988年5月,时任湖北省黄冈地区土肥站站长的我校校友刘敦辉同志在土壤普查时遇到了解释不清的难题,即按一般的地理发生分类概念,大别山垂直带中应该是基带的黄棕壤比其上面的山地棕壤的风化程度高,但在山地棕壤中却检测出大量三水铝石。因此,刘敦辉同志邀请李先生去看看,解释这个一般土壤地理学教科书中没有讲的问题。李先生对此现象自然是胸有成竹,暗自对我笑着说,那是成土母质造成的,走,去看看。先生本身对第四纪地质是有很深的研究的,但我做硕士论文时,他特意邀请了刘东生和魏兰英两位先生到南口帮助确定南口山前台地的沉积物年代。李先生在研究土壤发生分类时注重成土母质因素的研究,对我的影响深刻,使我在研究区域土壤变异时,特别仔细观察成土母质的影响。我和李先生合作发表的“关于北京地区褐土的发生与分类问题辨析”、“北京低山区两类不同母岩发育的土壤特性及其发生特点”和“南口古土壤与土壤地理发生分类体系”等文章,以及后来我个人有关成土母质与土壤发生分类关系的文章,集中体现了李先生的土壤发生分类思想特点。我以为,李先生在研究土壤发生分类时注重成土母质因素的研究是留给我和他的弟子们的最宝贵的财富。李先生虽然也重视人为因素对土壤分类的影响,但更多的是将人为活动对土壤的影响放到地质历史的背景中去考虑。他曾对我说,土壤是一个历史自然体,不能今天种菜就叫“菜园土”,明天种棉花就叫“棉花土”,使分类处于不断变动之中。我记得,李先生在讲到解放后的土属和土种时,曾经这样说过:“土属和土种是植物分类名称,植物是可以区别的个体,而土壤是地质地理连续体,应用土族和土系称谓是最贴切的。”可见他对土壤是一个地质地理连续体的深刻认识。5对中国土壤分类体系的定量化没有予以足够的规定,真中实意的反思不同时期的土壤分类反映了当时土壤科学发展的水平,即土壤分类是土壤科学的一面镜子。随着人们对土壤知识的增加和深化,土壤分类也在不断革新,土壤分类系统是在不断发展完善的。另一方面,由于土壤