60年来我国热带土壤学科的发展历程及研究展望

王大鹏+罗微+王文斌+罗雪华+张永发+林钊沐+吴小平

摘 要 对文献资料及相关历史资料进行总结，简要综述60年来我国热带土壤学科在热带土壤发生与分类、热带土壤肥力区划与管理、热带作物营养诊断及热带土壤信息化管理等方面的研究工作，并对学科今后的发展方向进行展望。

关键词 热带 ；土壤学科 ；土壤资源 ；开发与利用

分类号 S15

Development Course of Tropical Soil Disciplinein the Past 60 Years

and Research Prospects

WANG Dapeng LUO Wei WANG Wenbin

LUO Xuehua ZHANG Yongfa LIN Zhaomu WU Xiaoping

（Rubber Research Institute， CATAS， Danzhou， Hainan 571737， China）

Abstract This paper summarized the literatures and historical information. On that basis， it briefly reviewed the studies on soil genesis and classification， soil fertility regionalization and management， crop nutrition diagnosis， soil information management of tropic soil discipline in the past 60 years of China and proposed the future research direction in this field.

Keywords tropic soil discipline ； soil resource ； exploitation and application

我国热带地区（热区）位于热带北缘，主要包括海南省全部、广东的雷州半岛、云南及台湾的南部地区。由于热区的气候条件独特，水热资源丰富，拥有极其宝贵的热带农业资源。自20世纪50年代，我国开展了以垦殖橡胶为代表的开发热区土壤资源和农业资源的浩大工程，并取得了巨大的成功。其中，“橡胶树在北纬18～24度大面积种植技术”在1982年荣获国家发明一等奖[1-3]。在我国热区农业大开发的历程中，土壤科学在热区农业生产中发挥了举足轻重的作用。如对我国热带土壤进行了系统的分类并探究了演化机制，对热区土壤肥力特性进行了区划并因地制宜的制定了施肥措施，率先提出了国际上先进的“三保一护”胶园土壤管理和培肥技术，开展了热带多种作物的营养诊断研究，弥补了我国热区作物养分管理的空白，开展热带土壤信息化管理等工作。本文简要的综述了近60年来我国热区土壤开发、利用和管理的研究成果和进展，并对下一步工作进行了展望。

1 热带土壤学科的发展历程及研究成果

1.1 热带土壤的发生分类与系统分类研究

我国热区多数属于丘陵地带，且土壤较为贫瘠，明确热区土壤的发生机制及土壤类型对于发展热带经济作物具有极其重要的意义。因此，以垦殖橡胶为代表的热作事业从开始就十分注重热区土壤形成过程和土壤分类的系统研究，并开展了相当规模的土壤普查和相关研究工作。

热带地区的土壤，具有充沛的水热条件和巨大的生产潜能。在这种特殊的湿热气候及特殊环境因素的作用下，热带土壤具有独特的发生过程与土壤类型。早在20世纪30年代，我国已经开始了对热带土壤发生性质的研究。在50年代，进行了更加深入的研究[4-6]。在80至90年代，研究得到很大程度的完善[7-11]。这些研究的结果表明，我国热带土壤同样具有土层深厚、风化强烈、脱硅富铝化作用明显等特征。赵其国[7-8]对热带地区土壤的发生及分类问题进行了综述。研究认为，在热带土壤的发生中，各种成土因素发挥了不同的作用。如热带地区高温潮湿与干湿交替的气候条件是决定土壤发生与形成的重要因素；热带土壤可发育在各种不同母质上，但不同母质对其发生影响很大；热带土壤的主要形成过程是富铝化作用（脱硅富铝化作用）。1981年，赵其国等[8，10]较全面的总结和提出了我国热带亚热带土壤发生分类系统，将热区土壤划分为砖红壤、赤红壤、红壤、黄壤、燥红土、紫色土、石灰土和水稻土8个土类，下设35个亚类。海南岛作为我国最为典型的热带地区，多年来研究者也对其进行了较为全面的土壤发生分类研究，参照我国80年代中期制定的土壤分类系统，将海南岛的土壤划分为7个土纲共20个土类或10个土纲34土类[12-15]。这些工作基本明确了海南岛土壤类型，促进了热区土壤发生分类的研究。

20世纪70年代，美国提出了以诊断层和诊断特性为基础、定量化为特点的土壤系统分类，在全球掀起了土壤分类研究的重大变革。我国于80年代中期开展了“中国土壤系统分类”的研究，建立了定量化的《中国土壤系统分类》，成为中国历史上最为先进的土壤分类系统。当前，我国土壤发生分类和系统分类并存，而土壤发生分类在我国已有半个世纪的历史，因此我国土壤系统分类与发生分类的参比对发展我国土壤科学具有重要现实意义和积极推动作用[16]。陈志诚等[17]首次对海南岛土壤发生分类与系统分类进行了参比。该研究利用海南岛237个土壤剖面参照中国土壤系统分类体系，阐述了海南岛土壤发生分类体系的28个亚类级土壤类型在中国土壤系统分类中的归属，初步提出了按中国土壤系统分类的该岛土壤分类系统建议，并讨论了其土壤发生分类与系统分类之间具体土壤类型的对应关系。龚子同等[18]编著《海南岛土系概论》，根据《中国土壤系统分类检索》（三稿）对海南岛土壤进行了土壤系统分类，共划分了10个土纲、20个亚纲、40个土类和96个亚类，并对海南发生分类的土壤类型与土壤系统分类进行了参比。该书以诊断层和诊断特性为基础，全面系统地反映了海南土壤的特点，是迄今为止海南土壤分类最为详细的研究。endprint

上述研究，加深了人们对热区土壤发生分类和系统分类的认识，而这些认识是开发热区农业资源和进行热区土壤和作物管理的重要基础。

1.2 热带土壤肥力区划与土壤管理

我国热区土壤比较贫瘠，早在20世纪50年代就开始了土壤普查和肥力调查的相关工作，并在此基础上开展了热区土壤肥力区划以指导热带作物施肥的一系列工作。而在这些工作中，又以橡胶土壤肥力区划工作最为典型和完整。下文以橡胶树为例，综述了多年来我国植胶区土壤肥力区划和土壤管理的相关工作。

橡胶是热区最为典型的经济作物。我国橡胶树自1904年开始引种，1952年在广东（包括海南）、广西、福建和云南等地区进行了全面的勘察，并开始大规模的垦植橡胶[1-3]。如上文所述，我国热区多为丘陵，且土壤贫瘠，寻找宜胶之地是早期发展橡胶的工作重点，而这些工作必须依赖于大规模的土壤普查和肥力调查。肖吉珍等和林钊沐等将我国主要植胶区分为8个土壤类型，并分析了其分布和肥力特点[19-20]。这些工作极大的解决了垦殖橡胶工作中寻找宜胶之地的实际困难，具有非常高的指导和实用意义。何向东等[21]人根据海南胶园土壤肥力特点和橡胶树施肥效果，将海南植胶区划分为4大类：Ⅰ类为缺磷钾富氮镁铁粘质土；Ⅱ类缺磷镁富钾硅铝壤质土；Ⅲ缺磷的肥力偏低土；Ⅳ缺氮磷钾镁低肥砂性土。并根据4大肥力分区分别制定了4个配方的海南橡胶树专用复合肥，见表1[22-24]。90年代中后期海南农垦开始全面推广这4种橡胶专用肥，从大规模推广后的结果来看其增产效果明显[25-26]，从而表明了上述工作对指导橡胶种植和生产是非常成功的。

热带地区降雨充沛，水土流失量大。因此，胶园中的土壤管理工作是植胶生产工作中的重要内容，主要包括胶园水土保持和培肥土壤等。20世纪70～90年代以来，胶园土壤管理技术日趋成熟，基本形成了围绕“三保一护”（保水、保肥、保土和护根）为主要内容的胶园土壤管理技术，如修筑梯田、挖穴压青施肥和胶园覆盖作物等[1]。研究表明[1，27-29]，“三保一护”胶园土壤管理技术对改良胶园土壤、减少水土流失、提高有效养分、促进幼树生长以及开割后胶树的产胶，都起到很好的综合效应。然而经过多年的植胶生产，我国植胶区土壤肥力全面下降已经是不争的事实[30-35]。海南植胶区植胶生产近60年后，整个植胶区土壤养分呈现大面积下降趋势。主要土壤养分指标（除有效磷外）下降的幅度均在40%以上（表2），说明目前胶园土壤管理和施肥技术存在一定的问题，胶园土壤管理技术亟待改进。

1.3 热带作物营养诊断与测土配方施肥研究

热带作物多为多年生的经济作物，其矿质养分的吸收、利用、固定和分配不仅存在很大的季节变化，且在不同生长年龄也存在相当大的差异。因此，热带作物的营养诊断具有不同于其他农作物的特点[36]。自20世纪60年代，中国热带农业科学院就开始了针对橡胶树的土壤诊断和营养诊断指导施肥的研究。经过几代人的积累，热带作物的营养诊断研究取得了相当大的进展。这些研究成果有力的推动了热带土壤学科和植物营养学科的发展，对于指导热带作物施肥具有重要的理论价值和实用意义[36-54]。

寻找具有代表性的诊断部位是作物营养诊断研究的工作重点。国外一般将叶片作为热带作物营养诊断的测定部位[54]，我国经过大量研究同样确认了叶片是我国热带作物营养诊断的最佳器官，如橡胶、剑麻、胡椒等[38-39，45-46，50-51]。营养诊断指标是衡量土壤养分和作物养分丰缺程度的标准，制定能准确反映土壤肥力水平和作物正常养分水平的指标是营养诊断研究工作的核心，是指导作物科学施肥的重要参数。确定营养诊断指标的方法，主要通过对不同土壤类型区的土壤和作物进行大量调查分析，以获得大量土壤肥力数据和健康植株叶片养分含量的平均值和标准差。将（平均值±标准差）作为土壤养分和作物养分含量的标准值范围，同时根据养分含量与产量的关系及缺素植株叶片养分含量水平进行调整，从而确定热区土壤和作物营养诊断指标[36]。经过多年研究工作的积累，热带作物中陆续的制定了如橡胶[38]、槟榔[47]、咖啡[48]、胡椒[50]等作物的营养诊断指标，并建立了一整套的以营养诊断为核心的施肥理论和技术指标体系，极大的推动了热区作物施肥工作的发展，在实际生产中取得了显著的经济效益。

20世纪80年代，我国土肥科技工作者根据全国第2次土壤普查的结果，分土类、分作物开展了主要作物测土配方施肥参数的研究，建立了适合当时生产条件的作物施肥技术体系。2005年，农业部组织和实施了全国范围的测土配方施肥行动。与此同时，热区也开展了相应的测土配方施肥研究和推广工作[55-57]。多年来的研究和推广工作表明，热区测土配方施肥技术指标体系不健全仍然是当前实施测土配方施肥工作中的难点[55]。为解决这一问题，热区开展了相应的研究工作，如采用“3414”试验建立儋州地区水稻的肥料效应模型，并计算最佳施肥量[56]；基于WebGIS开发农田测土配方施肥管理系统等[57]。这些工作有力的推动了热区测土配方施肥工作的发展，为热区养分综合管理起到了一定的指导作用。

1.4 热带土壤信息化管理

SOTER是土壤-地体数字化数据库（Soil and Terrain Digital Databases）的简写。早在20世纪90年代，中国科学院南京土壤研究所就开展了全国范围的SOTER研究。1996年，中国热带农业科学院联合南京土壤所构建了海南省中比例尺的SOTER数据库及县级区域的数据库[15，58-62]。本文简要综述近年来我国热区（以海南为例）SOTER数据库的建立和应用等热带土壤信息化管理方面的研究工作。

HaiSOTER（Hainan Soils and Terrain Digital Databases）于1998年获得UNDP资助，由中国热带农业科学院在海南选取代表性区域而构建的1∶2.5万县级SOTER数据库和全岛1∶20万的省级数据库[15，58-62]。这个数据库的建立进一步完善了SOTER数据库的建库理论和方法体系，同时对于海南土地的管理、利用和开发具有重要意义。1∶20万HaiSOTER数据库内容十分丰富，主要包括1∶10万海南岛地区全套地形图；1∶20万海南岛土壤图；1∶50万海南岛地质图；1∶20万海南岛沿海第四纪地质图；1∶10万海南岛土地利用现状图；TM图像；1∶20万海南行政区图；土壤普查资料及野外调查资料等[15，53]。1∶2.5万县级HaiSOTER数据库主要选取了儋州、东方、保亭和琼山等四个县区，每区域面积约22 km×25 km。样区包括了海南岛的主要地貌，也代表了海南几种不同气候，基本涵盖了海南岛的土壤。该数据库主要包括1∶2.5万地形图，1∶2.5万土壤图，1∶2.5万岩性图等[58-59]。endprint

利用上述建成的HaiSOTER数据库，海南地区着重开展了4大方面的应用研究：海南岛土壤质量系统评价[63]；热带作物适宜性评价[64]；海南岛土壤侵蚀危险性评价[65-66]；海南岛土壤多样性分析[67]。如张学雷等[63]基于HaiSOTER数据库初步建立了海南省4种热带作物8个土壤质量评价模型，为海南省土壤数据库的应用开创了先例；赵玉国等[64]利用HaiSOTER数据库及自动土地评价模型ALES，对海南岛4种主要母岩上发育的土壤类型、土壤性质及香蕉种植适宜性与母质关系进行了分析。上述的研究工作较为系统的评价了海南省的土壤和土地资源现状，对海南土壤应用前景、利用适宜性及侵蚀危险性等也提供较为全面的基础信息和相应的评价模型，并给出一定的评价结果，为热区土壤信息化管理提供了重要的研究基础。

2 展望

热带地区土壤学科在我国热区农业生产中，发挥了举足轻重的作用。近年来，随着热区农林业迅速发展，且呈现出高度集约经营的发展模式，而相应的养分基础研究和高产技术相对滞后。我国热区土壤资源管理与利用已经面临重大生产和科学问题，热带土壤学科的研究也呈现新的特点和趋势。

2.1 研究热区土壤质量退化机理，建立热区土壤质量评价指标体系

我国热区土壤普遍退化，直接威胁着作物高产与可持续利用[30-35]。世界各国十分重视对土壤质量的研究，着重关注农业管理措施对土壤质量演化的长期研究工作。因此，研究我国热区土壤质量退化现况，建立我国热区主要作物土壤质量退化评价体系；长期观测和研究土壤质量演变过程，阐明我国热区土壤质量退化的原因机理；运用计算机和遥感等先进技术，研究其养分的空间分布特征、退化程度及区域防退技术措施。这将是热区土壤学科在未来很长一段时间内的工作重点。

2.2 加强热区不同农业生态系统中养分转化、吸收利用和损失去向的研究势在必行

对某一生态系统中养分吸收、残留及损失去向的系统研究是近十几年来国际养分研究的特点。就热区不同作物生态系统中养分的转化、迁移、吸收、损失等过程本身及其内在联系来说，已经进行了较多的研究[68-71]。但是研究的系统性还远远不够，尤其缺乏在田间实际条件下，同时同地监测土壤-肥料养分各个过程动态和去向的定量数据，对作物-土壤-肥料养分行为的评价尚缺乏完整性。整体而言，当前我国热区不同种植体系中养分损失的主要途径尚不明了，限制了相应阻控措施的研究和应用，这是今后一段时间应大力解决和重点突破的工作。

2.3 重新建立以热区土壤肥力区划为核心的不同作物区域推荐施肥技术体系

在作物施肥技术体系中，确定适宜施肥量是提高肥料利用率、降低肥料损失及其环境压力的重要途径。一些研究探索了尽可能避开土壤测试以确定适宜施肥量的方法，如“区域平均适宜施氮量与田块微调相结合”的推荐方法[72]。考虑到我国热区的实际情况，应将此方法作为热区推荐施肥的技术指导，重新建立以热区土壤肥力区划为核心的不同作物区域推荐施肥技术体系。这其中包括：①重新开展热区土壤肥力调查工作，建立热区土壤数据库，对热区不同作物进行土壤肥力区划；②选择代表性区域进行大田试验，确定不同作物的区域推荐施肥量；③基于GIS技术建立区域土壤养分管理及作物区域推荐施肥信息技术体系；④设置长期定位试验，对肥料产量效应与土壤养分进行长期监测，每3～5年进行调整。

2.4 热带作物专用新型肥料的研发工作亟待突破

以缓控释肥为代表的新型肥料具有能同步肥料养分释放与作物养分需求的功能而备受关注，被认为是未来肥料的重要发展方向。近年来，我国缓控释肥产业高速发展，已经在多种作物上得到推广和应用。然而我国热带作物专用缓控释肥等新型肥料的研发和应用尚处于起步阶段，目前仅见在香蕉、甘蔗等数个热带作物上应用[73]。我国热区为热带季风气候，具有高温、高湿和强降雨的气候特征。这种特殊的湿热气候及特殊环境因素是发展热带经济作物的重要基础，同时也意味着很高的养分损失风险，缓控释肥在热区具有更加广阔的应用前景，热带作物专用新型肥料的研究工作亟待突破。

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