「泥巴」住進博物館，需要幾步？

知識 06-29

作者：楊順華（中國科學院南京土壤研究所）

《我在故宮修文物》截圖

去年年初，一部名叫《我在故宮修文物》的紀錄片刷爆了大家的朋友圈，掀起一陣文物熱。該片講述了故宮裡一些珍貴文物的修復過程和修復者的生活故事，讓觀眾一窺各種奇珍異寶光採的同時，也對大國「匠人」的敬業精神肅然起敬。

顯然，人們總是容易對一些稀世珍奇表現得尤為好奇，卻甚少對被我們踩在腳下的土壤表現出應有的關注。文藝復興巨擘達·芬奇就曾直言：「我們對自己腳下土壤的了解，遠不及對浩瀚的天體運動了解得多」。

作為人類不可或缺的生產資料和勞動對象，土壤資源對擁有13億多人口並且其中農村人口佔3/5的中國來講，顯得尤為重要，「有斯土，始有其糧」講的就是這個道理。

土壤學家常將土壤形象地比作地球的皮膚。這種說法絕非嘩眾取寵，亦非博人眼球的所謂「標題黨」，而是基於對土壤功能的深刻認識，做出的一個恰如其分的比喻。土壤作為陳鋪在地球表面的一層鬆散物質，不僅具有皮膚一樣的各種層次結構，還具有皮膚一般的功能。

土壤與人類生存與發展息息相關的，只有深刻認識土壤的功能，才能更好地開發土壤服務社會的價值。

土壤的功能：生長植物、調節氣候、凈化水和保存文化遺產等

為了更好地認識土壤功能，實地考察是大有裨益的。

然而，我國疆域遼闊，土壤資源絕對量大、資源區域差異明顯、有著豐富的土壤類型。類似於生物分類學上的界、門、綱、目、科、屬、種，我國土壤學家將土壤劃分出14個土綱，39個亞綱，138個土類，588個亞類，以及仍在調查和增加的土系，估計其土系的數量不亞於美國的22000個，這充分說明了土壤資源類型之豐富和變異程度之大。

面對浩如煙海的土壤資源，一般的人難以真正做到既「讀萬卷書」又「行萬里路」，加之土壤藏於地下，隨處可見的表層土根本無法全面反映出土壤形成的來龍去脈。這些問題的存在使得人們充分認識土壤資源的願望似乎變得難以實現。

地球這麼大，土壤那麼多姿多彩，如果能讓原本遠在天邊遙不可及的各地土壤濟濟一堂地匯聚在一起開個「群英會」，參觀者藉此就可以日行「萬里路」，在博物館內親近和認識全國甚至全球的土壤，該是一件多麼讓人興奮的事情。

這就有了我們今天要聊的原狀土壤整段標本。這種標本是從土壤剖面上用木箱套取或合成樹脂粘貼製作而成的。土壤剖面是一個具體土壤的垂直斷面，其深度一般達到基岩或達到地表沉積體的相當深度為止。一個完整的剖面通常具有數層性質各異的「皮層」（學名為發生層），這些「皮層」具有特定的性質和組成，大致與地面相平行，忠實地記錄了成土過程所留下的線索。

全國性土壤整段標本的選擇，講究代表性、完整性和科學性。這樣一套標本，必須既能滿足專業人士解譯土壤發生演化過程的需要，又能教化大眾，提高全民愛土護土的意識；同時，從國家層面來看，一套較為完整的土壤剖面標本，對於摸清國家土壤資源家底，保存稀缺性土壤（有些土壤類型比大熊貓還罕見），制定「藏糧於地」的國家戰略，其重要性不言而喻。

中國農業博物館一角

當前，國內製作完整且工藝優良的土壤整段標本十分稀缺。

囿於當時的技術水平，許多已有早期製作的標本存在開裂破損的情況，真實情況不容樂觀。較為專業的土壤標本，僅存在於少數幾個土壤研究機構或農業高校，如中國科學院南京土壤研究所標本館（已展出295個）。而就算是土壤所這樣的國字型大小研究機構，其土壤標本也是缺這少那的（如，目前缺乏火山灰土土壤標本）。

國外對於土壤標本的製作和保存十分看重。聯合國糧農組織的世界土壤資源中心（荷蘭）搜集了來自全球60多個國家共8000多個土壤樣品，建成了世界上規模最大的土壤標本庫；美國各州都設有「州土」（State Soil），相當於「市樹」、「市花」，來提醒人們愛護腳下的土壤。許多歐洲國家都曾發行過土壤郵票。如果我們每個省都設有「省土」，發行獨立的「省土」郵票，一定比別的國家更加豐富多彩！

荷蘭世界土壤博物館土壤標本

德國土壤郵票（左）和斯洛維尼亞發行國際土壤年郵票（右）

作為土壤科學研究的國家隊，中國科學院南京土壤研究所近年來陸續承擔了為中國地質博物館、廣東地球土壤研究院分別製作一套土壤類型較為完整、製作工藝較為優良、基於最新分類系統的土壤整段標本的任務。就這樣，一個關於把「土土的泥巴」請進高大上的博物館的故事拉開了序幕！

中國農業博物館土壤整段標本展覽

前傳——眾里尋她千百度

「在那山的那邊，海的那邊，有一群藍精靈，他們活潑又聰明，他們調皮又靈敏，他們自由自在生活在，那綠色的大森林……」在土壤標本採集的路上，採樣人就像一群意氣風發的精靈，高昂著鬥志穿梭在千山之巔、萬水之源，尋找著我們的土壤「意中人」。

樣點的位置遍布全國，我們的足跡也遍布全國

採集土壤標本，首先要找到採樣點。千萬別小看了一個代表性點位的確定，這裡面有著很深的「道道」。

概括來說，土壤學家在野外踏勘的基礎上先對野外環境有一個大致的了解，而後藉助3S（全球定位系統、遙感、地理信息系統）技術，綜合利用地形、氣候等各種環境信息，找到預先布設的採樣點，並在野外根據專家知識做出實地調整，最終確定採樣點位置，採集土壤樣本帶回實驗室。

跋山涉水與風餐露宿的採樣之路

專家在野外講解採樣要點（左）祁連山上，數十斤的土樣壓彎了腰（右）

挖掘剖面是一份專業而又費力的工作。為了便於觀察，剖面的觀察面應向著光線照射的方向。剖面的尺寸一般為1.2m（觀察面寬）×1.2m或岩石風化層上界向下10cm（觀察面深）×2-4m（水平面長）。值得一提的是，需要將挖出的各層土壤應分開堆放，分別放在土坑的左右兩側，觀察完成後按土層原次序回填，以保持表層的地力。

標準土坑示意圖

採集整段標本是野外工作的重頭戲。土坑挖掘好了之後，需要用特製的木盒在觀察面上採集我們需要的整段土層，帶回室內製作土壤整段標本。如下圖所示，在觀察面上處理出與木盒容積大致相當的形狀，然後輕輕地將土體「塞」進木盒內，取下後密封固定保存，帶回室內風乾、製作整段標本。當然，採集的樣品還要詳細地記錄好各自的「身份信息」，包括精確的樣點位置，地形部位，成土母質，氣候，植被，利用方式等。

在土坑內採集土壤整段剖面

正傳——當我們修剖面時，我們修的是什麼？

如果說野外採樣是將散落人間的各色土壤「娶」回家，那麼接下來的標本製作過程就是讓土壤樣品適應新環境和給土壤「梳妝打扮」的過程。給土壤「梳妝打扮」可不是一件容易的事，這個過程包括鑽孔、乾燥、浸膠、粘貼麻布、粘結底板、標本修飾和噴膠定型等多個步驟，走完整個流程通常需要數月時間。為了儘可能地還原土壤在野外本來的樣子，我們首先得認識土壤。

土壤剖面的基本土層

土壤具有一定的剖面層次和形態特徵。土壤是生物、氣候、母質、地形、時間等自然因素和人類活動綜合作用下的產物，並隨著這些成土因素的變化而變化。

在土壤發生髮展的歷史長河中，逐漸形成了一個形態、物質組成和結構上可以剖析的自然實體。

土壤剖面分為三個基本礦質土層：

A層，又叫表土層或者腐殖質層，是植物生長、動物和微生物活動最平凡的層次，也是人類擾動程度最大的層次；

B層，又叫心土層，處於土壤剖面的中間層次，由於該層有物質的移動和澱積，因此心土層最能反映土壤形成過程的特點；

C層，又叫成土母質層，這是一個非常形象的名稱，母質層就像母親一樣，源源不斷地為土壤的發生髮育提供物質原料，因此土壤的某些性質常常與成土母質具有很高的吻合性，帶有某種程度的繼承性。

需要指出的是，這只是三個粗分的土壤層次，實際上，土壤剖面的層次比這三層更為豐富。比如，長期的人類耕作使得土壤形成利於作物生長的耕作層和保水保肥的犁底層。

人為耕作改變水稻土水分狀況和物質循環的過程，形成特殊的土壤層次

修剖面，修的是「過程」。

也許有人會問，「過程」是一系列連續變化的動作、行為，是事物發展所經過的程序、階段，怎麼能夠在土壤剖面上修出來呢？此言差矣！其實，土壤形態和性質就是土壤形成過程的告密者。

《中國土壤系統分類》將土壤劃分出14個土綱，這些土綱之間就有著明顯的區別，我們修剖面就是要努力反映出這些土壤在剖面層次、結構、顏色等方面的差異，並且能夠讓剖面的觀察者能夠從中解譯出土壤的形成過程。例如，灰土剖面中具有一個明顯的灰化澱積層，在修飾土壤剖面時，就需要突出灰土剖面中的這一層次；變性土具有強烈的脹縮性，當土壤中水分散失到一定程度時，剖面則表現出大量的粗的裂隙。

土壤的性質千差萬別，結構千變萬化，只要我們對土壤的形成過程有個大致了解，性質有所涉獵，修剖面時才能做到目無全牛，遊刃有餘。

一個典型的灰土剖面和變性土剖面

對標本表面做自然化修飾

修好的剖面，要層次分明，結構「自然」，不同類型的土壤剖面區分度高

後傳——在博物館中綻放光芒

世界上幅員較大的國家有如俄羅斯、加拿大、中國和美國，但論土壤資源類型，則我國最具特色。

我國青藏高原的高山土、西北內陸的乾旱土、亞熱帶的紅土以及歷史悠久的水稻土世所罕見。

反觀其他國家，俄羅斯雖然地域遼闊，但土壤僅以黑土為主，並且缺乏熱帶土壤；加拿大盤踞溫帶地區，土壤類型以凍土為主；美國則主要以棕壤為主，缺少人為土樣本。因此，中國土壤類型可說是極為豐富、極具特色。把如此豐富多彩的土壤請進博物館，我們責無旁貸。

中國科學院南京土壤研究所土壤標本館部分內景及展出樣本

「成功的花，人們只驚羨她現時的明艷！然而當初她的芽兒，浸透了奮鬥的淚泉，灑遍了犧牲的血雨。」

土壤入駐博物館，浸透了無數土壤人的汗水與淚水，如果我們費盡千辛萬苦採集、費勁心思製作的土壤標本只能安靜地躺在陰冷的標本館裡逐漸老去，就像一個如花似玉的姑娘只能「養在深閨人未識」，不禁讓人扼腕嘆息。再香的酒，也怕沒人吆喝；再美的花，也需要攝影師的鏡頭。讓土壤入駐博物館是眾望所歸的，但是我們的要求不僅僅是把土壤請進博物館，我們還要讓更多的人發現土壤的美，從而更好地愛護土壤的美。博物館裡的土壤，完全可以綻放更大、更耀眼的光芒。

北京中山公園社稷壇的「五色土」展示

弘揚土壤文化。北京中山公園社稷壇的「五色土」是我國最早的大型土壤展示，先人們在春耕之前祈求社（土地之神）稷（五穀之神）保佑，秋收之後報謝穀神恩澤，這種祭祀活動源遠流長，顯示了中華文化中對大地母親和五穀的深厚感情。

幾千年的農耕文化在中華大地上經久不息，講述的就是這樣一些人土相依的故事。在博物館中，我們能夠更加系統地講述與土壤有關的文化故事，讓人們深刻認識到「萬物土中生」，也將「終歸於土」。據此加強人們對自然、對土壤的敬畏，提高人類土壤文化水平，才能真正讓語言學家林語堂「與草木為友，和土壤相親」的格言更加深入人心。