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古代土壤科技

/soil science and technology of ancient China/
条目作者刘启振王思明
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刘启振

王思明

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最后更新 2025-02-13
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中国古代对于使用耕作土壤的科学技术观念。

英文名称
soil science and technology of ancient China
所属学科
科学技术史

万物土中生。土壤是植物生产的物质基础,也是最基本的生产资料,更是人类赖以生存的自然资源。中国古代以土为根基,因地制宜地进行精耕细作,在认土、用土、改土和养土等方面都积累了丰富的实践经验,并且提出了很多土壤科学技术观念,在世界上最早进行了土壤分类。

原始农业时期,古人已经有了关于土壤知识的积累。夏代开始出现土壤分类。夏代以后,对于认土、用土、改土和养土等方面的土壤知识逐步深化。殷墟出土的甲骨文中已经出现“土”字。土的观念是华夏先民对土壤最原始的观念。

中国古代关于“土”“壤”和“土壤”的基本概念萌发于《周礼》中。《周礼·地官·大司徒》在“土宜之法”中提出“辨十有二土”和“辨十有二壤”的问题。“以土宜之法辨十有二土之名物,以相民宅,而知其利害,以阜人民,以蕃鸟兽,以毓草木,以任土事”,辨土主要是为了因地制宜地发展农、林、牧生产;“辨十有二壤之物,而知其种,以教稼穑树艺”,辨壤的目的则是合理规划,发展种植业。东汉郑玄作注时指出:“壤亦土也,变言耳。以万物自生焉则言土,土犹吐也;以人所耕而树艺焉则言壤,壤,和缓之貌。”土为万物自生之所在,即自然土壤;壤则是经过人的耕作而熟化的土,即耕作土壤或农业土壤。东汉许慎《说文解字》又说:“土,地之吐生物者也。二,象地之下、地之中;丨,物出形也。”这对“土”字的来源、意义和形象作了生动说明:土壤是分层次的,上面一横表示表土,下面一横表示底土,两横之间的部分表示土壤中部;直立的一竖则刻画了植物破土而出向上生长的状态。以表土层为界限,可以划分为两个层面:以上是植物的地上部分,以下是植物的地下部分,处于表土层和底土层之间。古人虽有土、壤之分,但在实践中并未进行严格区别。因为自然土壤和耕作土壤之间可以相互转换。“土壤”一词最早出现在《史记》的《孔子世家》和《李斯列传》中,分别指封地和泥土。后世文献中也多指泥土之意,即各类土壤的总称。

肥力是土壤最根本的特征。古人总是把土壤肥力与农作物联系起来进行认识,并且经历了一个从低级到高级不断发展的漫长过程。相传大禹治水之时,每到一地,首先重视认识土壤,鉴别土壤的种类。洪水平治以后,大禹将土地划分为九州。约春秋战国时期成书的《禹贡》详细指出了九州田土的等级和赋税的高低。春秋时期已经初步认识到土壤肥力的变化情况,《吕氏春秋·任地》说:“地可使肥,又可使棘。”战国时期,施肥技术发明并得到广泛应用,土壤肥力得到很大提高。西汉《氾胜之书》强调土壤“以粪气为美”,提出施用腐熟的“熟粪”肥田。北魏贾思勰《齐民要术》也提倡“踏粪法”积制厩肥,使用绿肥“美田”,以及施用腐熟的熟粪来培肥土壤,提高土壤肥力。南宋《陈旉农书》明确提出“地力常新壮”理论,对于提高土壤肥力,定向改造土壤、培肥土壤有着积极和深远的意义。明代徐光启《农政全书》也认为,通过合理耕作和管理,土壤的性能是可以改变的,肥力也可以提高。

正确分清土壤类型,判定各类土壤之间的内在联系和差异,才能更好地认识土壤,从而合理利用和正确改良土壤。中国古代土壤分类的历史悠久,分类方法也有变迁,但都是以土壤利用和发展为出发点,以“土宜”理论为基础,以土壤肥力、性状特征、成土条件和因地制宜的生产原则为分类依据。

《尚书·禹贡》将九州土壤按照肥力高低划分为上、中、下三等,每等又分上、中、下三级。雍州的黄壤为上上,徐州的赤埴坟为上中,青州的白坟、海滨广斥为上下;豫州的壤、下土坟垆为中上,冀州的白壤为中中,兖州的黑坟为中下;梁州的青黎为下上,荆州的涂泥为下中,扬州的涂泥为下下。《周礼·地官司徒·遂人》将土壤分为上地、中地和下地三等。《管子·地员》所做的土壤分类是古代史籍中最详细的。它根据土壤性质,包括质地、结构、孔隙、有机质、酸碱性和肥力情况,并密切结合地形、水分、植被等自然条件,将一般地区的土壤分为上、中、下等18类,每类又分5个等级,一共90种土壤类型。上土是肥力最高的土壤,共有6个土类,30个土种。按其肥力分为两级,第一级是粟土、沃土和位土,第二级是蘟土、壤土和浮土。中土是肥力中等的土壤,共分6个土类,30个土种。按其肥力分为两级,第一级是怸土、垆土和壏土,第二级是剽土、沙土和塥土。下土是肥力低的土壤,也分6个土类,30个土种。按其肥力分为三类,第一级是犹土、壮土,第二级是埴土、觳土,第三级是凫土、桀土。后世所称的肥土、瘠土、沃土、薄土等都是按照肥力高低命名的土壤类型。

性状和色泽是土壤内部性质的一种反映。它们可以粗略地表示土壤组成和肥力水平。《尚书·禹贡》记载了白壤、黑坟、白坟、海滨广斥、赤埴坟、涂泥、壤、下土坟垆、青黎、黄壤等10种土壤。其中,白、黑、赤、青、黄指土壤色泽,而壤(性和缓的肥土)、坟(性松隆的肥土)、斥(盐渍土)、涂泥(黏质湿土)、垆(性坚刚的土)、埴(黏土)、黎(疏松的肥土)指的就是土壤性状。《周礼·地官司徒·草人》记载了骍刚、赤缇、坟壤、渴泽、咸潟、勃壤、埴垆、彊(强)㯺、轻爂等9种土壤。它们主要根据土壤性状和色泽来区分。《管子·地员》载有粟土、赤垆、黄唐、斥埴、黑埴等5种土壤。这是按照性状和色泽的标准划分的,同时还结合了地下水的深浅等因素。该分类方法得到广泛认可,并为后世农家所沿袭,如西汉《氾胜之书》所言黑垆土、轻土、弱土,东汉《四民月令》所记沙白轻土、缓土,南宋《陈旉农书》中的黑壤,明代《天工开物》《劝农书》等及清代《三农纪》《齐民四术》《农丹》等所载之强土、弱土、紧土、急土、燥土、湿土、寒土、暖土、沙土、沙白土、沙软土、沙白软土等皆遵此法。

上述两种土壤分类方法并未截然分开,而是既有区别,又有联系。在生产实践中,古人经常综合交叉运用二法进行土壤分类和评价。

从土壤管理学的观点来看,中国古代土壤科技是通过精耕细作,发展绿肥,合理灌溉等手段建立起来的全面理论体系和综合技术措施。原始农业时期的刀耕火种是最早的治土方式。区种法的出现,是原始耕种技术的一大进步。该法将作物种在低畦小区内,起到保墒、保土、保肥的作用。相传夏禹治水成功之后,将九州土壤进行了分类,因地制宜地发展农业生产。商朝时期,、铲等青铜制农具开始出现,治土技术进一步提高。周代创立“土会”之法,区划山林、川泽、丘陵、坟衍、原隰五种土地所适宜的生物,以利于土地利用和农林牧业的发展;在认识不同类型土壤和适宜生长的作物种类后,教导农人因地制宜进行种植;设立专门管理旱土的官员“遂人”,教甿稼穑;制定“土均”法令,进行土壤管理和土地税收征缴;用“土圭之法”开展土壤调查,规划土地;专设“草人”一职,主管改良土壤。春秋战国时期,铁制农具广泛使用,土壤科学发展迅速。对“土”的认识更加深入,明确地将土壤、植被和农作物紧密联系起来,指出三者之间的辩证关系,还提出认土、用土和因地制宜开发土壤、种植农作物;铁制农具的使用,牛耕的快速推广,使得耕作速度和技术进一步提高,大量荒地被开垦出来;提出“深耕”一说,并得到普遍重视和推广。战国时期是中国精耕细作传统奠基的阶段。

西汉时期,农业迅速发展。《氾胜之书》对耕作原理提出了一条基本法则:“凡耕之本,在于趋时,和土,务粪泽,早锄早获。”农业生产必须注意改良土壤,特别是改善肥水条件。汉武帝时代,赵过提出并推广代田法。该法特别适用于旱地耕作。区田法是此时农业耕作的另一重要成就。南北朝时期,北魏贾思勰《齐民要术》对黄河中下游地区的土壤耕作做了大量记载,并指出:“顺天时,量地利,则用力少而成功多。任情返道,劳而无获。”南宋《陈旉农书》首次用专篇系统讨论土地利用问题,明确提出两个基本原则:一是尽管土壤类型不一,但是只要治理得当,都能适合作物栽培;二是土壤可以保持“地力常新壮”。元代治土强调深耕细作、施肥改土和因土种植。《王祯农书》中的《垦耕篇》《耙劳篇》《锄治篇》和《粪壤篇》都是论述土壤耕作管理的专篇。

明清时期在治土方面更为完善。徐光启《农政全书》指出土壤肥力可变,人力胜天。马一龙《农说》对土壤耕作进行了深入研究,提出“知时为上,知土次之,知其所宜”。耿荫楼《国脉民天》提出亲田法,实行轮流精耕细作,计划培肥土壤。杨屾《知本提纲》指出农业生产首先应该注重土壤耕作;新开荒地应先种耐瘠的先锋作物,等土壤熟化以后再种其他作物;强调施肥养地的重要性。张宗法《三农纪·谷属·粪田》说:“土有厚薄,田有美恶,得人之营,可化恶为美;假粪之力,可变薄为厚。”这是对“地力常新壮”理论的继承和发扬。

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  • 万国鼎.中国古代对于土壤种类及其分布的知识.南京农学院学报,1956,(1):101-118.

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