本书是国际著名经典土壤学著作 The Nature and Properties of Soils（第十四版）的中文译本。主要内容包括土壤 人类生活之本、土壤母质、土壤分类、土壤物理性状、 土壤水及其水文循环、土壤通气性与温度、土壤胶体、土壤酸碱度、土壤有机质、土壤中氮磷钾硫等主要元素行为、土壤养分管理技术、土壤侵蚀及其防治、土壤化学污染、土壤地理信息、土壤质量等共 20 章内容。
序一
土壤作为一种资源，对于中国经济的持续增长和中国人民的繁荣具有至关重要的作用。值此国际土壤年之际，正是一个特别合适的时机将这本经典的土壤学教科书翻译成中文。中国经济已成指数增长，而与此同时，中国社会也面临着管理自然资源的新挑战。希望本书能够引起更多年轻人的关注，促使他们了解土壤，积极参与环境和农业科学活动，以确保中国乃至整个亚洲未来的繁荣和健康。要在改善环境质量的同时，实现可持续经济的平衡增长，就必须对土壤有深刻的认识，包括其性质、功能、生态作用和管理。这一理解必须超越粮食生产的迫切需要，包括对土壤提供的许多其他生态系统服务的了解。这本教科书尝试以宽广的视野看待环境中的土壤以及与人类社会的关系，它关注了土壤至少六个主要的生态作用。土壤为植物提供生长介质（可用于人类食物、动物饲料、生物能源、衣物或建筑材料），同时也对地球的大气层有重大的影响，因此对未来气候变化也会产生影响。其次，如果利用好土壤的再循环功能，可以帮助社会节约和重复利用宝贵的有限资源。土壤中也蕴藏着很大一部分地球生物多样性，通过现代生物技术，土壤可作为一种多目的利用的资源，此外，几乎所有的水都流经土壤或渗透穿过土壤，然后到达河流、湖泊和水库。因此，土壤是决定各种用途水的水量和质量的关键因素。水和土壤一样，将会成为中国乃至整个亚洲未来重要的资源。最后，了解土壤物理性质和行为，以及对不同土壤在景观中相互关系的理解，将会对旨在高效和安全的土地开发工程项目能够成功和稳定的实施具有至关重要的作用。
基于以上认识，对下一代中国科学家、商界人士、教师和其他专业人士来说，学习足够的土壤知识，了解它们的重要性，并在项目开发中充分考虑将是必不可少的。我诚挚地希望，这本书能为许多代土壤专业学生和科学家服务，并能在未来继续如此。译成中文将给成千上万的未来中国人民和领导人带来同样的机会，让他们能够对这片承载我们所有人的土壤获得一个正确的认识。
自从和Nyle C. Brady 在1993 年成为The Nature and Properties of Soils 的合著者后，我一直努力完善和发展他的工作，将这本来自北美的经典教科书推向全世界，中国土壤学家的工作对土壤学和这本教科书的编辑做出了很大贡献，其中一些是中国古代传统的产物，如：中国复杂的传统养分循环方案（图16.22）和古老的中国土壤分类体系（在专栏3.1 中简要描述）。此外，中国对当前土壤学前沿的许多贡献都非常具有特色，例如，有研究表明，在非常小的空间尺度内，或者由于锌等微量元素复杂的相互作用以及新的稻田水分管理方法等 专栏15.1，植物根系都会对土壤pH 产生影响 图9.13。
我非常欣慰和感激李保国博士以及中国许多其他专职教授的共同努力，他们竭力把这本书从英语翻译成中文。我认为保证语言的科学准确性，以及写作的可读性和质量都需要引起足够的重视。我希望未来新一代土壤学家能从这一中文版教科书中所提倡的全球生态学的土壤观点中获益。我期待着 The Nature andProperties of Soils 的中文版，使中国的学生和专业人士可以成为这本书所触及的世界各地的广泛读者和土壤学会的一员。
Ray R. Weil
2015 年6 月
于美国马里兰大学帕克分校
序二
传说中，人类由泥土而来，而现实中人类在地球上的生存生活确实依赖于土壤生产的产品。民以食为天，食以土为本。老祖宗告诉我们土壤是农业的基础，是最基本的农业生产资料。在过去、今天和未来，主要的农业生产依然离不开土壤，没有充足和肥沃的土壤资源作为支撑，人类很难养活自己。因此，我们无论怎么强调土壤的重要性，永远都不为过。
土壤资源是农业可持续发展的基础。随着生物技术的不断进步，粮食新品种不断出现，粮食单产也不断提高，对土壤肥力的要求也越来越高。而品种再好，如果没有充足的土壤养分和水分，粮食产量也不可能持续提高。所以，要保证粮食产量的不断提高，满足日益增加的世界人口需要，必须以充足的土壤资源和不断提高的土壤质量为基础，促进农业的可持续发展。
土壤是资源 环境的重要组成部分，是地球生态系统物质和能量转化枢纽。生态学家认为土壤是地球表层系统中，生物多样性最丰富，生物地球化学的能量交换、物质循环（转化）最活跃的生命层。环境学家认为，土壤是重要的环境因素，是环境污染物的缓冲带和过滤器。工程专家则把土壤看作是承受高强度压力的基地或工程材料的来源。不管从哪个角度看，土壤都是人类不可出让的宝贵自然资源，马克思曾这么评价土壤。土壤不仅是人类粮食的生产基地，也是未来能源的重要供应基地。随着煤炭、石油等化石能源的枯竭，通过绿色植物来提取能源是解决人类能源供应的重要途径之一，如玉米通过发酵可以生产酒精、乙烷代替汽油，秸秆通过沼气发酵可以生产沼气，代替天然气取暖或发电。目前以生物质能源为代表的生物质经济已经引起了各国的重视，并投入大量的资金进行开发。因此，土壤在不远的将来将成为人类能源的生产基地。我们脚下的土壤正在发生着悄然的变化，并导致全球气候和资源环境的深刻变化。土壤是陆地的表层物质，而陆地的面积是有限的。我国的土壤资源十分短缺，耕地总量仅占世界耕地面积的7.8%，却要养活占世界22% 的人口，而且适宜开垦的土壤后备资源十分有限，我国土壤资源的有限性已成为制约经济、社会可持续发展的重要因素，未来有限的土壤资源供应能力与人类对土壤（地）总需求之间的矛盾将日趋尖锐。在破坏性自然营力作用下，或在人类不合理开发利用过程中，土壤肥力将逐渐下降和破坏，这就是土壤质量的退化。从全球范围看，普遍存在着土壤资源非农占用、破坏、土壤风蚀、土壤水蚀、土壤污染、土壤肥力退化等现象。在我国，由于人口的压力，因不合理开发利用造成的土壤资源的荒漠化、水土流失、土壤污染等问题非常严峻。
地球是人类的家园，而人类的生存与土壤圈的功能密不可分。在地球表层系统中，土壤圈具有特殊的地位和功能。它对各圈层的能量、物质流动及信息传递起着维持和调节作用。各种土壤类型、特征和性质都是过去和现在大气圈、生物圈、岩石圈和水圈相互作用的反映。它的任何变化都会影响各圈层的演化和发展，乃至对全球变化产生冲击作用。所以土壤圈被视为地球表层系统中最活跃，最富有生命力的圈层。近年来土壤圈研究获得了极大的重视和发展，特别是1990 年Arnold 对土壤圈的定义、结构、功能以及其在地球系统中的地位做了全面的概述和发展，促进了土壤科学参与全球问题的研究与解决。从整个地球的尺度和圈层的角度来研究全球土壤的结构、成因和演化规律，以达到了解土壤在地球系统的作用、土壤变化对全球变化的影响以及对人类和自然环境的未来影响，解决全球面临的人口资源生态环境的重大问题和挑战，依然是目前土壤科学面临的亟待解决的问题之一。
土壤与人类的健康息息相关，土壤质量的好坏影响人类的生活质量和发展状态。土壤是生态系统中最活跃的生命层次，不论是农田、森林或湿地生态系统中，小到一个庭院，大到整个草原乃至整个地球，都是生态系统，土壤在这些生态系统中都起着关键的作用。我们经常沾沾自喜，自以为能很轻松地战胜自然。人折磨人是一种同类相食的行为，而当人类采用掠夺的方式征服自然的时候，这无疑也是一种同类相食，因为人是自然的一部分。如果人类想存活，他必须学会如同胞一样与自然和谐共处。如果他不懂得这个道理，就会遭到自然反击而消亡。
我国有5000 年精耕细作的历史传统，具有灿烂的农业文化。我国夏代《尚书》的禹贡篇，距今约有四千多年的历史，其中概述了九州土壤的地理分布及肥力等级等特征，是世界上最早的土壤专门论著。从古到今，我们的祖先对故土有强烈的依恋，死后叶落归根是每个中国游子的夙愿。他们对土地始终充满了敬畏和神圣感，任何时候不敢轻易动土，而对土壤始终进行细致的照料，从而使中国人到今天仍然有大面积肥沃的农田可以耕作。《四千年的农夫》一书的作者、美国著名土壤学家富兰克林H. 金（F.H.King）在1909 年对中国的考察时曾对中国先人保育土壤的技术发出了由衷的赞叹。
然而，土壤学作为一门独立学科的形成、发展，是近150 年来的事情，而现代土壤科学则真正开始于第二次世界大战后。这个太平盛世既带来了机会也带来了挑战。人口的迅速膨胀带来了粮食危机。由于农业投入不足，发展中国家的土地退化，生态破坏十分迅速，而发达国家的富裕影响了生态功能和土地资源质量。这些变化对整个社会和土壤科学界提出了新的需求。后者导致产生了土壤学新的分支，如土壤质量、土壤退化、土壤荒漠化、土壤生物地球化学、土壤污染评价与监测等。随着人们对土壤生态系统的认识和研究加深，国际上提出了土壤健康的概念，以前土壤科学的研究主要侧重于土壤生产能力的研究，如今越来越重视土壤对生态、环境的净化、修复能力以及土壤对动物和人类健康的影响。土壤质量的变化直接影响到全球气候的变化、生态环境的变化、物种的消失等，因此，土壤质量（健康）的研究已成为土壤科学研究的热点。
《土壤学与生活》（ 英文原著名为：The Nature and Properties of Soils 一书作为世界上著名的土壤学教材，已经连续出版14 版，通常每隔数年就有内容更新，以反映土壤科学的发展和时代的要求，可以说是目前最与时俱进的教科书，因此被世界很多国家当作土壤学教学参考书。全书共分20 章，以土壤基本组成和特性为框架，分别对土壤的物理、化学、生物和土壤资源利用进行了详细而系统的介绍，其内容资料丰富，配有很多典型的插图，具有很高的学习参考价值。该书可作为资源与环境、农学、林学、园艺、植保以及农业气象、环境保护、生态、土地资源等专业本科生的专业基础课的参考教材，也可供从事农业、林业、水利、生态环境保护等科学研究与技术推广的科技人员参考。
该书由长江学者李保国教授和徐建明教授组织翻译，参加翻译工作的人员主要是中国农业大学、浙江大学、华中农业大学、湖南农业大学、西安理工大学和新疆农业大学当前从事土壤学教学与研究的教师。这是一件好事，把国外的优秀教材翻译过来，可以直接提高国内土壤学的教学水平，丰富土壤学的教学资源，同时也可以扩大该教材的读者群体，使更多的人能够从这本世界优秀的土壤学教材中获得良好的知识和教益。也为普及土壤科普知识，提高公众尊重土壤、珍惜土壤、保护土壤的意识发挥作用。在当下中国，能组织这么多优秀教师不辞劳苦，兢兢业业翻译国外名著，是一件值得肯定和赞扬的好事。
预祝该书顺利在中国出版，也预祝中国的土壤学研究取得更大的成绩，使祖国的山川变得日益秀美和健康。
中国科学院院士 石元春
中国工程院院士
2017 年1 月
前言
土壤是陆地生态系统的核心所在，所以，认识土壤系统是人类力争对土地利用取得成功且达到与环境和谐共处的关键。企业和政府官员、科学团体和以土地为生的人越来越认识到土壤和土壤系统的重要性。但由于当今社会精通掌握土壤学的科学家和管理者不足，使得这方面人才的需求越来越迫切。
编写这本书的目的，是想通过引人入胜和深入思考的内容，来帮助你学习土壤知识。你从书中每页中获取的知识，对帮助你应对21 世纪自然资源的挑战将会有重要的实践价值。只有拥有扎实的生物学、化学、物理学、地质学和其他学科的原理，你才能深入理解和认识土壤系统。
本书的最新版，其内容论述了你所想要了解的土壤学的基本原理，强调土壤作为自然资源和生态系统的本质和特性，重点论述土壤与森林、牧场、农业、湿地和人工生态系统等其他组分间的众多相互作用原理。本书适用面广，可以作为一本查找土壤学知识的检索书籍，也可以作为综合土壤学教育的教科书。它既是一本关于土壤世界通俗易懂的导论，又是一本准确可靠、综合性和专业性的参考书。
根据最新的进展、概念和应用，每一章内容都进行了彻底的更新，增加了几百篇新的重要参考文献。本书中增加的新内容几乎涉及当前土壤学领域关注的所有热点问题，包括：土壤圈的概念、水下土壤、民族土壤学、食土癖、土壤与人类健康、有机农业、土壤的工程学性质、非硅酸盐胶体、内外层复合体、核污染、放射性废物贮存、有效阳离子代换量、土壤酸度的质子平衡法、阳离子饱和度、硫酸盐土壤、酸雨、干旱区土壤、灌溉技术、生物分子联结、土壤食物网生态学、抑制病害土壤、古土壤、森林养分管理、磷生境指数、铅污染、土壤质量指示物、土壤生态系统服务、生物炭和黑炭土（Terra Preta）、生物燃料的植物生产、全球气候变化等。
最近版本中，专栏内容的形式很受欢迎，本版中继续顺应此潮流，增加了更多的新专栏，来表述一些生动的实例和应用或技术细节和计算案例。这些专栏的内容特色鲜明、自成体系，便于阅读。应用专栏例子包括：引起卡特里娜飓风大坝溃坝的原因分析、湿地硒污染的治理、核废物处理的毛管栅栏，以及硝酸盐毒性的争论。新的专栏内容也提供了一些计算过程，包括：土壤水含量、剖面田间持水量、土壤热容量、阳离子代换量、以及许多数值计算的案例。
书中附精美高质量插图页，把土壤表现的灵活生动，另外在许多页面的边缘上给出了相关内容链接的互联网地址。这些网页内容由全世界科研院所和机构开发，是印刷书中不可能论述的相关专题内容的扩展和深化。上述这些扩充后的内容在新的合作伙伴网站上www.prenhall.combrady 也很容易方便获取，在那里，你可以看到书中大部分黑白图的精美彩色版，也可轻轻点击链接书中边缘所列出相关内容的数百个网站。这个网站也提供了对每一章的交互式练习测验题。通过这些测验题，可以检验你对专题内容及其各专题内容间相互联系的掌握程度，从而可使你在学习过程中从容迎接挑战、树立信心。
Nyle C. Brady 博士从1952 年开始就编写本书，他现已退休多年，这次没有过问也没有直接参与此版本的编写。然而，由于全书处处还都浸透了他的聪明、才智和远见，为了尊重这样一个事实，本书的第一作者理应还是他。虽然第14 版的编写由我一个人独自完成，但如果没有来自全世界土壤学家、教师和大学生们许多有价值的建议，就不可能对原有的版本进行现有的改进。同先前的版本一样，很多人也为第14 版做出了重要贡献。在此我们可以分享如此多的大学生、教师和从事土壤学的工作者永无止境地追求所具有的专业奉献精神及其友情。
特别要感谢Amy Kremen 出色的编辑工作和研究上的帮助。我也要感谢我的同行，是他们抽出宝贵的时间，仔细审阅了部分章节，提出了很有价值的修改建议。列出如下：Michli Erika 匈牙利农业大学，Univ. Agricultural Science, Hungary；Duane Wolf 阿肯色大学，University of Arkansas; Tom Pigford 加州大学伯克利分校，University of California, Berkeley; Chip Appel 加州理工州立大学，California PolytechnicState University, San Luis Obispo; Thomas Ruehr 加州理工州立大学，California Polytechnic State University;J. Kenneth Torrence 卡尔顿大学，Carleton University; Jessica Davis 科罗拉多州立大学，Colorado StateUniversity; Pedro Sanchez and Cheryl Palm 哥伦比亚大学，Columbia University; Cristian P. Schulthess 康涅狄格大学，University of Connecticut; Harold van Es, Susan Riha, Martin Alexander 康奈尔大学，CornellUniversity; Dan Richter 杜克大学，Duke University; Owen Plank 乔治亚大学，University of Georgia;Robert Darmody, Colin Thorn and Michelle Wander 伊利诺伊大学，University of Illinois; Roland Buresh 国际水稻研究所，International Rice Research Institute; Lee Burras 爱荷华州立大学，名誉退休教授，Iowa StateUniversity，Emeritus; Daniel Hillel 马萨诸塞大学，University of Massachusetts, Emeritus; Lyle Nelson 密西西比州立大学，名誉退休教授，Mississippi State University, Emeritus; Jimmie Richardson 北达科他州立大学，North Dakota State University; Rattan Lal 俄亥俄州立大学，Ohio State University; David Munn 俄亥俄州立农业研究所，Ohio State ATI; Elizabeth Sultzman 俄勒冈州立大学，Oregon State University; DarrellSchultze 普度大学，Purdue University; Ross Spackman 南爱达荷学院，College of Southern Idaho; JoelGruver 西伊利诺伊大学，Western Illinois University; Ivan Fernandez 缅因大学，University of Maine; MarkCarroll, Delvin Fanning, Robert Hill, Bruce James, Brian Needelman, Martin Rabenhorst, Patricia Steinhilber 马里兰大学，University of Maryland; Martha Mamo 内布拉斯加大学，University of Nebraska; Jose Amador 罗德岛大学，University of Rhode Island; Russell Briggs 纽约州立大学，State University of New York; MurrayMilford 得克萨斯理工大学，Texas A ＆ M University; Mike Swift 联合国热带生物规划局，UN TropicalBiology Program; Allen Franzluebbers, Jeff Herrick, Scott Lesch, and Jim Rhoades 美国农业部农业研究机构，USDAAgricultural Research Service; Bob Ahrens, Mary Ellen Cook, Susan Davis, Bob Engel, Hari Eswaran, PaulReich, and Sharon Waltman 美国农业部自然资源保护局，USDANatural Resources Conservation Service; FredMagdoff and Wendy Sue Harper 佛蒙特大学，University of Vermont; W. Lee Daniels, S. K. de Datta, LucianZelazny 弗吉尼亚理工大学，Virginia Tech; Peter Abrahams 威尔士大学，University of Wales; Luther CarterWashington, DC; Clay Robinson 西得克萨斯理工大学，West Texas A ＆ M University; Larry Munn 怀俄明大学，University of Wyoming; Tom Siccama 耶鲁大学，Yale University。
最后，我还是要对我的妻子和精神伙伴Trish 表示衷心的感谢，没有她的幽默感（她喜欢把此书叫作我知道的泥土）、理解和鼓励，我也不可能完成我所喜爱的这项工作。
Ray R. Weil
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