农业地质学是地学和农学相结合的桥梁
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发布时间：2022-04-22 08:52
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时间：2024-03-29 05:07
地学和农学从学科及服务领域都是不同的，但它们都以地球表层为研究对象。按科学发展趋势，要求多学科交叉，因为学科交叉本身就是一种科技创新，但是它们必须有可以交叉的空间，能够相互切入，融合一体构造新的学科，又能促进各自的深化和拓宽服务领域。农业地质学就是以土壤研究为主要切入点的农学与地学的交叉，是地学和农学相结合的桥梁。下面将从三个方面论述之。
（一）土壤质地
1.概念
土壤质地是根据其机械组成划分的土壤类型，有人主张“土壤机械组成就是土壤质地”。土壤质地的类别和特点，主要继承了成土母岩母质的类别和特点，又受自然的及人为的耕作、施肥、排灌、土地平整等成土作用的影响。故土壤质地是土壤的一种稳定的自然属性，反映了母质来源和成土过程的某些特征。因而常被作为土壤分类系统中基层分类依据之一，在制定土壤利用规划、土壤改良和管理时，必须考虑土壤质地特点。
2.不同质地土壤的肥力特点
按土壤的质地土壤一般分为砂土、壤地、粘土三种类型，它们的肥力等基本性质不同，因而在作物种植、管理和工程施工上就有很大差别。
（1）砂质土
以砂土为代表，也包括缺少粘粒的其他轻质土壤（粗骨土、砂壤），它们都有一个松散的土壤固相骨架，砂粒很多而粘粒很少，粒间孔隙大，降水和灌溉水容易输入，内部排水快，但蓄水量少而蒸发失水强烈，水汽由大孔隙扩散至土表而丢失。砂质土的毛细管较粗，毛细管水上升高度小，如地下水位较低，则不能依靠地下水通过毛细管上升作用来回润表土，所以抗旱力弱。只有在河滩地上，地下水位接近土表，砂质土才不致受旱。因此，砂质土在利用管理上要注意选择种植耐旱品种，保证水源供应，及时进行小定额灌溉，要防止漏水漏肥，采用土表覆盖以减少土表水分蒸发。
砂质土的养分少，又因缺少粘粒和有机质而保肥性弱，人畜粪尿和硫酸铵等速效肥料易随雨水和灌溉水流失。砂质土上施用速效肥料往往肥效猛而不稳长，前劲大而后劲不足，农民称为“少施肥、一把草，多施肥、立即倒”。所以，砂质土上要强调增施有机肥，适时施追肥，并掌握勤浇薄施的原则。
砂质土含水少，热容量比粘质土小，白天接受太阳辐射而增温快，夜间散热而降温也快，因而昼夜温差大，对块茎、块根作用的生长有利。早春时砂质土的温度上升较快，称为“暖土”，在晚秋和冬季，一遇寒潮则砂质土的温度就迅速下降。
由于砂质土的通气好，好气微生物活动强烈，有机质迅速分散并释放出养分，使农作物早发，但有机质累积难而其含量常较低。
砂质土体虽松散，但有的（如细砂壤和粗粉质砂壤）在泡水耕耙后易结板闭结，农民称为“闭砂”。因为这些土壤中细砂粒和粗粉粒含量特别高，粘粒和有机质很少，不能粘结成微团聚体和大团聚体，大小均匀而较粗的单粒在水中迅速沉降并排列整齐紧密，呈现汀浆板结性。这种质地的水田在插秧时要边耘边插，混水插秧，但因土粒沉实，稻苗发棵难、分蘖少。
（2）粘质土
包括粘土和粘壤（重壤）等质地粘重的土壤，而其中以重粘土和钠质粘土（碱化粘土、碱土）的粘韧性表现最为明显。此类土壤的细粒（尤其是粘粒）含量最高而粗粒（砂粒、粗粉粒）含量极少，常呈紧实粘结的固相骨架。粒间孔隙数目比砂质土多但甚为狭小，有大量非活性孔（被束缚水占据的）阻止毛管水移动，雨水和灌溉水难以下渗而排水困难，易在犁底层或粘粒积聚层形成上层滞水，影响植物根系下伸。所以，采用深沟、密沟、高畦，或通过深耕和开深线沟破坏紧实的心土层以及采用暗管和暗沟排水管，以避免或减轻涝害。
粘质土含矿质养分（尤其是钾、钙等盐基离子）丰富，而且有机质含量较高。它们对带正电荷的离子态养分（如 ）有强大的吸附能力，使其不致被雨水和灌溉水淋洗损失。农民群众说“大粪不过丘，清水淌肥田”，正是说明粘质土的这一特性。
粘质土的孔细而往往为水占据，通气不畅，好气性微生物活动受到抑制，有机质分解缓慢，腐殖质与粘粒结合紧密而难以分解，因而容易积累。所以，粘质土的保肥能力强，氮素等养分含量比砂质土中要多得多，但“死水”（植物不能利用的束缚水）容积和难效养分也多。
粘质土蓄水多，热容量大，昼夜温度变幅较小。在早春，水分饱和的粘质土（尤其是有机质含量高的粘质土），土温上升慢，农民称之为“冷土”。反之，在受短期寒潮侵袭时，粘质土降温也较慢，作物受冻害较轻。
缺少有机质的粘土，往往粘结成大土块，俗称大泥土，其中有机质特别缺乏者，称死泥土。这种土壤的耕性特别差，干时硬结，湿时泥泞，对肥料的反应呆滞，即所谓“少施不应，多施勿灵”。粘质土的犁耕阻力大，所以也叫“重土”，它干后龟裂，易损伤植物根系。对于这类土壤，要增施有机肥，注意排水，选择在适宜含水量条件下精耕细作，以改善结构性和耕性。
此外，由于粘土的湿胀干缩剧烈，常造成土地裂缝和建筑物倒塌。
（3）壤质土
它兼有砂质土和粘质土之优点，是较为理想的土壤，其耕性优良，适种的作物种类多。不过，以粗粉粒占优势（60%～80%以上）而又缺乏有机质的壤质土，即粗粉壤，汀板性强，不利于幼苗扎根和发育。
3.控制不同质地土壤的主要因素
（1）组成土壤土粒的粗细决定土壤质地
如前所述，土壤的机械组成就是土壤质地，这里的“机械”是指构成土壤固相骨架的基本颗粒即土粒。据此可以认为土壤质地就是粗细不一的土粒组构。因此农学对土壤的土粒很重视，按其粗细对土粒的粒径进行了分级，建立了土壤的粒级制（表2-2）。
表2-2 常见的土壤粒级制
此表引自：黄昌勇，2001，土壤学，中国农业出版社。
土壤质地就是按粒级划分出砂土、壤土、粘土三个类型（表2-3）。
（2）土粒粗细（粒级）由组成的矿物控制
组成土粒的矿物分原生和次生两类。原生矿物质直接来源于母岩，其中岩浆岩类是其主要来源，其次为变质岩类；次生矿物是在岩石风化过程和成土过程中由原生矿物分解转化而成的。如铝硅酸盐类岩石的原生矿物风化转变为次生矿物如图2-2所示。
由于两类矿物来源的差异，在土壤土粒中颗粒大小也就有差异，一般是原生矿物主要存在粗粒级土粒中，次生矿物主要存在于细粒级土粒中。1986年殷细宽对华南的成土母岩为花岗岩的红壤的矿物组成的研究表明，粗粒级者多为原生矿物，细粒级者则多为次生矿物（表2-4）。
表2-3 中国土壤质地分类
此表来源同表2-2。
图2-2 粘粒矿物一般的风化顺序
（3）土壤（粒）矿物与母质母岩矿物有继承性
原生矿物的主要种类有石英、长石类、云母类、铁镁矿物类、碳酸盐类和硫化物类，它们风化后在土壤中的表现：
石英：只有物理风化使其破碎，故是土壤中砾石和砂粒的主要组成矿物。
长石类：各类长石均易化学风化，受二氧化碳及水的作用后正长石就会形成以高岭石为主的粘土矿物，斜长石除形成高岭石粘土矿物外，还可形成蒙脱石和埃洛石等粘土矿物；在某些条件下如干旱区，长石类受物理风化、崩解，在土壤中，特别在幼年期土壤中也可成为砂粒成分。
表2-4 我国华南几种主要土壤中各粒组之矿物组成
云母类：黑云母易于风化，在化学风化过程中常被分解，在土壤中形成铁的氧化物及粘土矿物；白云母较黑云母稳定，常裂成薄碎片出现在土壤中，只是当其处于强风化时才变为水云母、高岭石和其他简单物质存在于土壤中。
铁镁矿物：易于化学风化，风化后铁、镁游离成为氧化物在土壤中留下红棕色的氧化铁痕迹，其他部分则在土壤中形成蛋白石与埃洛石等。
碳酸盐类：是造岩矿物中最易溶解的矿物，尤其在生物活动繁盛、水中含CO2较多的地方，可形成易溶的重碳酸盐随水移走，故在土壤中常被全部淋失；但是当环境改变时，CO2析出，重碳酸盐又变为碳酸盐沉淀在土壤中而形成“假菌丝体”的新生体和碳酸盐结核。
硫化物：较易化学风化，一般是通过氧化作物形成硫酸盐和硫盐，同时强烈降低土壤的pH值。
上述矿物通过化学风化可在土壤中形成粘土矿物，常见的粘土矿物类如表2-5所列。
表2-5 我国土壤中常见的次生粘粒矿物[13]
在各类岩石中的原生矿物（也可称造岩矿物）的种类、含量是不同的，当其成为成土母岩受到风化作用和成土作用形成土壤后，土壤（粒）的矿物对母质母岩的矿物有继承性。主要表现：一是土壤（粒）的砂粒矿物，如石英、长石、白云母等自然来自母质母岩；二是土壤（粒）的粘粒矿物为原生矿物次生变化而来，其种类和含量与母质母岩的原生矿物种类和含量有关。因此土壤的粘粒矿物和母质母岩的原生矿物也具有继承性，只不过不像砂粒矿物那样直接。
（二）土壤养分
土壤养分是土壤化学组成中对作物生长发育形成产量所必需的那些元素，它是构成土壤肥力的基本成分。土壤养分与其成土母质母岩有直接和间接的继承性。
土壤的原生矿物含有丰富的常量和微量元素（表2-6），它们是作物养分的重要来源，如原生矿物中含有丰富的Ca,Mg,K,Na,P,S等元素是供给作物和土壤中的微生物所需养分。前已述及，原生矿物来自成土母岩，成土母岩类型不同，所含原生矿物也就不同，因而土壤的养分就不同。这一点，土壤工作者的有关研究有充分的说明，例如《湖南土壤》[4]一书在论述母岩对土壤化学组成时认为“母岩的矿物组成不同，其风化物发育而成的土壤在化学成分和矿质养分的含量上有显著差异”，指出湖南省主要的七大类成土母岩类型所形成的土壤在SiO2,Al2O3,Fe2O3,TiO2,MnO,CaO,MgO,Na2O,K2O,P2O5等有显著差异。并由此得出结论：花岗岩发育的土壤Al,K含量较高，Si,Mg,Mn较低；浅变质板页岩类发育的土壤P,K较丰富；砂岩类发育的土壤Si含量丰富，紫红色碎屑岩类发育的土壤矿质养分含量一般；石灰岩类发育的土壤P,K一般而富Mg，等等。
表2-6 土壤中主要的原生矿物组成
（三）微量元素科学的发育促进了地学与农学的结合
微量元素科学20世纪后期至21世纪初有了长足发展，涉及了许多领域，其中关于岩石－土壤－生物的相关性即地学与农学相结合的农业地质研究内容主要有以下几个方面。
1.微量元素与生物的关系
1）为生物所需要的一切元素都包含在地球表面上的（岩石圈）92个天然元素中，即位于周期表前面的元素。就人体而言，周期表中前面的12个元素占其总重的99.954%[6],0.006%为微量元素，则是位于周期表靠后面的元素。微量元素对于生物的作用，如以它的营养性和毒性来衡量，则在同一周期内（同一族内），自左至右（自上而下）其毒性随着原子序数的增大而增大，营养作用则随其增大而减少。因此，元素对于生物的作用服从元素周期律[7]，而地壳中的元素分配与分布也服从元素周期律。
2）微量元素在生物体中所占比重虽然非常微小，但它在新陈代谢过程中对某些酶，蛋白质和激素的构成起着十分重要的作用，如锌至少有80种酶的活性与它有关[8]。
3）微量元素的营养学意义，就其重要性来说，并不亚于蛋白质、脂肪、淀粉、维生素，特别是它不能像维生素等那样能够在体内合成，因此它更是不能缺少的[8]。
4）作物所必需的营养元素在作物体内不论数量多少，都是同等重要的，任何一种营养微量元素的特殊功能都不能被其他元素所代替，这就是土壤学中的营养元素的同等重要律和不可代替律。
5）微量元素对于生物的作用服从伯特兰德最适营养浓度定律。这条定律是由法国生物学家G.伯特兰德（Bcrtrand）创立的，其内容是“植物缺少某种必须的元素时就不能成活，当元素适量时就能茁壮成长，但过量时又是有毒的”。
20世纪70年代初，英国地球化学家埃利克·汉密尔顿（Eric.Hamilton）领导的一个小组分析了几乎所有东西的最常见的60个元素，分析精度达10-9～10-12g，结果发现“地壳的元素丰度与任何一种人体组织中的元素丰度是相似的，在对数坐标中比较了岩石与人体血液中各元素的丰度，除了原生质中的主要成分碳、氢、氧、氮和岩石中主要成分硅外，两种样品中元素丰度的相关性是惊人的”（图2-3）。
汉密尔顿的发现表明：第一，人体组织的元素组成与岩石的元素组成息息相关，前者受制于后者。第二，人体组织获得元素是通过食物链，食物是大农业生产品及其加工而成，其元素的获得过程有如李正积所总结的营养元素动态平衡模式所示，即“岩石是元素的天然供应库→衍生成土壤对母质元素的继承性→植物选择性吸取元素生长发育”。这个模式最重要之点是指出岩石是各类作物所需元素的天然供应库。这一点与前苏联学者B.B.得伯罗乌利斯基所指出的“对于地面植物来说，分散元素的主要储备基地是成土母岩”是一致的[10]。第三，根据元素动态平衡模式，植物的元素是由岩石供给的，而岩石中的元素种类及其含量有差异，而此是决定于环境的地球化学条件的，在不同的地球化学环境中，元素及其组合是不同的，因而它供给的元素在其他条件相同的情况下，按伯特兰德最适营养浓度定律一般存在三种情况。第一种情况，在一些地区，能够适量供给某些作物使其茁壮成长而形成该地区的优势作物；第二种情况是在另一些地区，元素的供应不适量，使作物不能正常生长而形成该区的劣势作物；第三种情况则是在一些具有某些特殊元素或特殊的元素组合的地区，它能够满足某种作物的特殊需要而使作物具有独特的风味，即形成所谓名优特产。第四，由于微量元素对于生物有如此重要的作用，因此近年来从医学，营养学（包括对动物，植物）的角度出发，研制和生产了品种繁多的微量元素制剂，主要有微量元素药剂、微量元素营养剂、微量元素饲料添加剂、微量元素肥料等。其中微量元素肥料已成为农业生产必不可少。我国使用的微肥种类主要是铜、钼、锌、硼和稀土，它们的增产效应都很显著，如稀土微肥在国内许多地区施用其增产幅度和经济效益非常可观。
图2-3 人体血液和地壳中元素含量的相关性[9]
按上述各点，微量元素科学已经涉及许多领域，特别在生命科学中，微量元素已成为人体的必需。这些微量元素，经过了由岩石到土壤到植物及食物链构成的循环，因而微量元素科学的发展会促进它们之间的结合，首先是岩石与土壤的结合。
2.影响土壤微量元素的第一位因子是母质母岩
湖南省环境监测中心湖南土壤背景研项目在全省21.8万km2面积上采集土壤样、岩石样，共获有效数据21300个，以其分析土壤微量元素影响因子的重要性时，大多数微量元素是母岩母质为第一位（表2-7）。
表2-7 湖南土壤微量元素影响因子重要性顺序表
（四）农业化学和地球化学[5]
1.基本概念
（1）农业化学
农业化学诞生于19世纪40年代，是研究植物营养、土壤养分、肥料性质及其合理施用的理论和技术的科学。
“植物营养”是指植物在生长发育和形成产量的过程中，必须从环境中吸取的矿质元素。矿质元素分为常量元素（C,H,O,N,P,K,Ca,Mg,S）和微量元素（Fe,B,Mn,Zn,Mo,Cu,Cl等），它们对植物的营养作用主要在三个方面：一是在代谢过程中转化为植物体内结构并构成其重要化合物的组分；二是参与生化反应和能量代谢；三是在生化过程中起缓冲和调节作用。以上对植物营养的观点称之为“植物矿质营养说”。这之前一种广为流传的观点是腐殖质为植物唯一营养给源；另一种观点认为水是植物唯一的营养要素；还有一种观点则认为盐分是一切作物生活和生长的基础。这些观点是在当时化学分析方法很不完善，测试技术精度很不高的情况下得出的，是片面的甚至是荒谬的。“植物矿质营养说”的创立者是德国化学家、农业化学家、当代农业化学奠基人李比希（Justus Von Liebig,1803～1873），他通过大量的化学分析，指出能为植物吸收的养分是矿物质，在当时即称为“植物矿物质营养学说”；进一步的研究得出不断栽培作物，土壤中矿物质养分势必被消耗，如不把作物从土壤中摄取的那些养分归还给土壤，则土壤会变得贫瘠，这一论点被称之为“养分归还说”；李比希继矿物质营养说和养分归还说之后还创立了“最小养分律”。他指出，在作物生长所需各种矿质养分中，如有一个矿质养分含量最少，即使其他矿质养分虽然很丰富，也难以提高作物的产量，亦即作物产量受最小养分的限制。
“土壤养分”是指土壤中所含的植物所需的矿质元素。矿质元素在土壤中的含量称全量，全量只反映土壤对植物养分的供应潜力，而不是实际的供应水平。实际供应水平决定于矿质元素的形态，其形态可分四类：第一类为自由态，是可以溶解在土壤水溶液中的离子，称水溶态养分；第二类是弱结合态，是吸附于土壤颗粒表面，通过解吸可与自由态养分处于平衡状态，称可交换态养分；第三类为易活化的结合态，称易活化态养分；第四类为难活化的结合态养分。以上四类养分，第一类和第二类为有效养分，第三类为中等有效性养分，第四类为土壤储备养分。
“肥料”是用以调节植物与土壤间养分供需矛盾，为植物生长提供良好营养环境的物料。肥料一般分为直接肥料和间接肥料，直接肥料是含有植物所需的营养元素，对植物具有直接营养作用的一类肥料；间接肥料系用以调节土壤酸碱度、改良土壤结构、改善土壤理化性质为主要功效的肥料。
“肥料合理施用”是指能够适度提高土壤矿质营养元素以保障作物所需养分，是建立在作物营养诊断基础之上的。作物营养诊断是通过研究作物的形态、生理、生化等的变化，用以判断作物的营养状态。作物的营养状态可以分为缺乏、适宜和毒害三个范围。缺乏范围是指营养元素含量达到临界浓度之前，作物产量随元素补给而上升的范围；适宜范围是指作物产量不随营养元素含量提高而上升；毒害范围是营养元素过剩，使作物生长受阻，产量下降，甚至死亡。因此，根据作物诊断结果对缺乏范围应适宜施以直接肥料，对毒害范围应施以间接肥料降低元素的毒害作用。
综上所述，农业化学研究内容主要是植物营养、土壤养分、肥料和作物营养诊断。在现阶段还提出了对植物营养遗传学的研究，即是将植物营养生理、生物技术与统计学紧密结合在一起，使植物营养遗传学水平，由不同基因型营养特性差异的比较提高到分子生物学水平，为耐营养胁迫和耐逆境土壤的植物种类的栽培，即充分利用土壤的宜种性提供依据。
（2）地球化学
地球化学是研究地壳的化学成分和元素在其中的分布、分配、集中、分散、共生组合、迁移规律和演化历史的科学，特别强调元素的迁移集散。以农业（植物为主体）为目的的地球化学主要是表生作用地球化学，即风化带和土壤的地球化学，也就是元素在风化带和土壤中的迁移集散。风化带是指地壳岩石在风化过程中，活动组分被淋溶迁出后残留在原处的且被逐渐富集起来的稳定组分。土壤是风化带经过成土作用逐渐发育起来的产物。一般将风化带称成土母质，而紧靠其下未风化的基岩称成土母岩，但如果风化物经迁移在异地沉积或淤积，则其沉积物或淤积物也可经成土作用形成土壤，那么沉积物或淤积物就是成土母质，其下的基岩就不是成土母岩。例如第四纪更新统红土是第四纪红壤的成土母质；第四纪全新统河、湖冲积物是第四纪潮土的成土母质。
按以上叙述，表生带是由土壤、风化带和基岩（有或无）组成的，自上而下分为：
湖南农业地质及其应用
风化带——C层（土壤母质层）土壤物质的来源层。
基层——D层（土壤母岩层）土壤物质的原始来源层。
在风化和成土过程中，按地球化学原理，元素的迁移集散主要影响因素是岩石矿物本身的耐风化性、气候及地形条件，再就是生命活动。对以农业为目的的地球化学研究，必须强调生命活动对元素迁移集散的作用，它主要表现在三个方面：一是生命体（植物）对元素的吸收，早在20世纪初，B.N.维尔纳茨基就发现50～60种元素被植物吸收存在于生命物质中，到现在，通过研究，组成生命物质的元素已达70余种；二是植物吸取元素有强烈的选择性；三是植物的生命活动产生CO2、O2、NH3、H2O和腐殖质影响土壤环境的物理化学条件，进而影响元素的迁移集散。例如腐殖质的胡敏酸和富里酸可以形成pH 值为3～4，甚至更低的水溶液，致使许多金属元素在这种酸性介质中活化进人土壤水溶液中。又如腐殖质在地表常呈胶体状态且一般带负电荷，因而吸附金属阳离子；同时所有金属离子都能与腐殖质形成螯合物。胶体的吸附和螯合物能使金属离子固定在土壤中，从而降低了金属离子的活性。
2.农业化学的实质是一个地球化学过程
农业化学作为一门学科的诞生就是植物矿质营养说的提出，植物的矿质营养就是指植物所需要的元素。农业化学对所需元素的研究，包括对它的来源、含量、分布和可给性等方面的研究。指出其来源主要是成土母岩和成土母质，并由此决定了在土壤中的初始含量。经过风化和成土作用，对初始含量、结合特性、在剖面中的分布会有所改变，这一改变实质上就是元素迁移、集散的地球化学过程。
农业化学按土壤矿质营养元素含量对植物的缺乏、适宜和过剩以研究其肥料施用品种及其合理施用量，是一种人为作用土壤矿质营养元素的迁移集散，实质上也是一个地球化学过程。
农业化学目前强调对植物营养遗传学的研究并作为该学科研究发展方向，就是通过植物对营养元素的选择性吸收来了解其“吸取养分的显著基因型差异”和“抗逆境条件的生理反应存在极大基因型差异”，以合理开发土壤资源，按作物的土宜性（宜种性）提高农田生态系统的生产力，其研究重点或突破点仍然是以土壤矿质营养元素为主，故其实质也仍然是一个地球化学过程。
综上所述，在农业化学中的矿质营养元素的变化过程，实质就是一个表生地球化学过程。因此，应当吸取地球化学学科的经验，结合地球化学特别是表生作用地球化学进行研究，从而使农业化学研究更加深入，上升到一个新的高度。
3.以农业为目的地球化学研究的理论基础是农业化学
农业化学的经典理论“矿质营养说”、“养分归还说”、“最少养分律”、“植物营养遗传”等是用以阐明矿质营养元素在成土母质（母岩）—土壤—作物的转换过程中，对作物生长发育和形成产量和质量的意义，它的最终目的是落实在作物的产量和质量上。前已述及矿质营养元素在成土母质（母岩）—土壤—作物的转变过程实质上是元素迁移集散的表生地球化学过程，因而农业化学应引进地球化学，主要又是表生地球化学。如此，按农业化学进行的地球化学研究与以往的地球化学研究有什么不同呢？以往的地球化学，包括表生地球化学主要对各类地质体的元素分配分布的研究，是以矿产为目的的，如果涉及了对植物的研究，那么也只强调它作为一种生命活动对元素分布分配的影响，而不考虑对植（作）物产量和质量的影响。现在将其应用于农业，也要以植（作）物产量和质量为目的，那么就要与农业化学相结合，要以其经典理论为基础来论述表生地球化学过程，只有这样服务于农业才能有的放矢、具有实用价值，并能为农业部门所认同。
综上所述，土壤质地决定了土壤的肥力特点；土壤质地又决定于由其构成的不同粒径的土粒；土粒则是大小不一的矿物颗粒组成，其中原生矿物一般较粗成为土壤中的主要砂粒，由原生矿物衍变成的次生矿物成为土壤中的粘粒；原生矿物来源于岩石即成母岩，故成土母岩类型不同，原生矿物种类及含量就不同，以致使土壤质地不同；土壤养分也受岩石即成土母岩的影响，特别是土壤微量元素的影响因子第一位的是母岩母质，故成土母岩不同，土壤养分也就有差异。因此土壤的质地和养分都受岩石即成土母岩的影响，它们之间有直接和间接的继承关系。
岩石的矿物和化学组成是地学的岩矿学、地球化学的主要研究内容，由岩石风化到形成土壤是表生地球化学研究内容。作为地学原有领域讲其目的是为找矿服务，从而积累了非常丰富的系统的且时常更新的资料，特别是近年来开展的多目标国土资源大调查，针对农业环境有目的地做了大量工作。
土壤的矿物和化学组成即养分和质地是农学的土壤学、农业化学的重要研究内容，虽然对母岩也进行研究，但只是一般性的了解，有关这方面的内容多是引述地学的基础资料。
从现代农业出发，引进地学理论和应用丰富的地质资料，土壤学是首当其冲的重要内容，实际上只有这样，土壤学才能注入活力得以发展；同时地学也只有将其有关理论和资料，应用于涉及地球表层的其他学科如土壤学，也才能增加活力，拓宽服务领域，才能走出单一的为找矿服务而全方位地为社会服务。故而地学主动服务于农学，将其丰富的地质资料为土壤学所认同并在农业生产中予以实践，地学才会发展。因此地学与农学的结合使农业地质学应运而生，农业地质学就架构地学与农学相结合的桥梁，如图2-4所示；这种桥梁作用也可以土壤圈的构成得到说明。土壤圈是在土壤形成因素说及土壤地带性学说提出后，明确土壤是一个独立的历史自然体的基础上发展起来的，赵其国院士提出“土壤是岩石圈、水圈、生物圈和大气圈相互作用的产物（图2-5）；土壤圈内各种土壤类型、特征和性质，都是过去和现在的岩石、大气、水及生物相互作用的记录与反映；土壤圈与岩石圈的矿质元素循环表现为以岩石为基础的成土过程或地质过程元素的迁移和物质循环（图2-6）”。显然，土壤圈是农学研究主要对象，岩石圈则是地学研究主要对象。现代农学（土壤学）和现代地学的发展需要共同地并同等重要地研究这两个圈，这是农业地质的主要任务之一，由此也足可说明农业地质学是架构地学与农学的桥梁。
图2-4 农业地质学是地学与农学结合的桥梁
图2-5 土壤圈的地位
图2-6 土壤圈的内涵
