在黏质和壤质土材料修建的防洪堤下存在着几个泥炭层（埋藏的沼泽土）和砂土层，成为防洪堤设计薄弱环节。
2005 年，卡特里娜飓风登陆新奥尔良后，形成4m 高的风暴潮，将城市的多处防洪堤冲垮。导致了美国历史上最严重的自然灾害之一：10 万所房屋被淹，1000 多人丧生。最严重的洪灾发生在第17 街防洪堤崩塌后（图4.54）。后来的调查显示，该防洪堤注定崩塌的原因是其错误的设计：在建设过程中没有处理好底层的有机土和砂土。糟糕的设计加上疏于维护，让水从堤坝底部溢出，导致地基土壤变得松软。
图4.54 卡特里娜飓风袭击了新奥尔良，扳倒了第17 街的防洪堤和海堤。几天后一架重型直升机尝试对该区域损坏的防洪堤进行紧急修复。在内陆14m 内可以看到一些大块的防洪堤（图片由美国陆军工程兵团提供）
防洪堤实际上是一个由压实黏土形成的较平缓的丘状体，在朝陆地的一面表面需要覆盖一层薄的表土层，以种植起保护作用的草地覆盖物。在大多数地方不用岩石或水泥筑成的“盔甲”防护体。为了拦截洪水和风暴潮， 工程人员用水泥沿着堤脊修建了一道海堤。将长长的钢柱穿过海堤并打入防洪堤内的土中。钢柱既有固定海堤的作用，又可以防止水分从堤下或通过堤坝渗出。
然而，工程师们忽略了一点：在黏质和壤质土材料修建的防洪堤下存在着几个泥炭层（埋藏的沼泽土）和砂土层，成为防洪堤设计薄弱环节。
有机土壤具有很高的可压实性，受力强度和剪切强度都很弱。同时，泥炭和砂土均具有较高的透水性，容易传导水分。要实现其设计的功能， 钢柱应当长到穿过泥炭和砂土层，进入下层黏性更高、强度更大的土壤。遗憾的是，第17 街防洪堤内的钢柱太短（不到6m），没有穿过泥炭层（图4.55）。只要有风暴潮或较大的水流（渠道内水平面较高），就会在防洪堤底部的泥炭/ 砂土层发生渗漏水流。这些渗漏水会使堤坝底部的土壤饱和。饱和后，土壤剪切强度大大减弱，抗压实性降低。显然，防洪堤的设计者拥有泥炭层的数据， 但是其设计却基于平均土壤，而不是最弱土壤的性状。
2005 年8 月21 日，在渗漏水作用下，堤坝地基土壤饱和，泥炭层逐渐变成“汤”状，卡特里娜带来的风暴潮把堤坝链上最脆弱的环节打破， 将140m 长的海堤推倒，并使海堤和防洪堤向内陆推进了大约14m。风暴携卷的海水通过堤坝缺口倾灌入市区，使新奥尔良成为一片汪洋。
图4.55 关于低强度的有机土壤掩埋层导致（a）风暴潮水渗漏（b）造成堤防和海堤崩塌（c）的演示图（图片由R. Weil 提供）
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来源：本文摘自《土壤学与生活》[原书第十四版/（美）尼尔· 布雷迪（NyleC. Brady ），（美）雷· 韦尔（RayR. Weil）著；李保国等译. 北京：科学出版社，2019.2]，转载自“土壤观察”微信公众号。
《土壤学与生活》（原书第十四版）
（美）尼尔· 布雷迪（NyleC. Brady ）
（美）雷· 韦尔（RayR. Weil）著；
李保国等译. 北京：科学出版社，2019.2
ISBN 978-7-03-060490-3
责任编辑：文杨
《土壤学与生活》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。本书可作为从事农业、资源环境、生态、地理、相关工程等学科专业 教学科研决策推广人员的重要参考书目，也可作为土壤学的本科和研究生的教材和重要参考书，也是一本具备高中知识以上所有想了解土壤学知识、 保护大自然人士的案头之作与重要读物。
目 录
序一
序二
前言
第 1 章 土壤 —— 人类生活之本
1.1 人类生态系统中土壤的功能
1.2 植物生长的介质
1.3 水供给的调节器
1.4 原材料的再循环器
1.5 大气的调理器
1.6 土壤生物的栖息地
1.7 工程介质
1.8 土壤圈——环境的界面
1.9 土壤为一自然体
1.10 土壤剖面和它的层次
1.11 表土和心土
1.12 土壤：空气、矿物、水和生命的界面
1.13 土壤的矿物（无机）组分
1.14 土壤有机质
1.15 土壤水：不断变化的溶液
1.16 土壤空气：变化的气体混合物
1.17 供给植物营养四个组分间的相互作用
1.18 植物根系对养分的吸收
1.19 土壤质量及其退化与恢复力
1.20 结论
思考题
参考文献
第 2 章 母质到土壤的形成过程
2.1 岩石和矿物的风化
2.2 土壤形成的影响因素
2.3 母质
2.4 气候
2.5 生物区系：生物
2.6 地形
2.7 时间
2.8 土壤形成的四个基本过程
2.9 土壤剖面
2.10 结论
思考题
参考文献
第 3 章 土壤分类
3.1 土壤个体的概念
3.2 土壤系统分类：一种综合的分类系统
3.3 土壤系统分类的类别与命名法
3.4 土纲
3.5 Entisols ：新成土（几乎没有剖面发育）
3.6 Inceptisols ：始成土（几乎没有诊断特征： B 层的开始）
3.7 Andisols ：火山灰土
3.8 Gelisols ：冻土（永久冻土和冻融）
3.9 Histosols ：有机土（非永冻地带的有机质土壤）
3.10 Aridisols ：干旱土（干旱的土壤）
3.11 Vertisols ：变性土（深色的、膨胀开裂的黏土）
3.12 Mollisols ：软土（深色柔软的草地土壤）
3.13 Alsol ：淋溶土（具有黏化层或碱化层，适度淋洗）
3.14 Ultisols ：老成土（淀积黏化层、高度淋洗）
3.15 Spodosols ：灰土（高度淋洗、酸性、含砂的森林土）
3.16 Oxisols ：氧化土（氧化层、高度风化）
3.17 土壤分类学中的低级分类单元
3.18 结论
思考题
参考文献
第 4 章 土壤结构与物理性状
4.1 土壤颜色
4.2 土壤质地（土壤颗粒的粒级分布）
4.3 土壤质地分类
4.4 矿质土壤的结构
4.5 土壤团聚体的形成及稳定性
4.6 耕作与土壤结构管理
4.7 土壤密度
4.8 矿质土壤的孔隙空间
4.9 与工程应用相关的土壤性状
4.10 结论
思考题
参考文献
第 5 章 土壤水特征及其行为
5.1 水的结构及其相关特性
5.2 毛管原理及土壤水
5.3 土壤水能量概念
5.4 土壤含水量与水势
5.5 液态水在土壤中流动
5.6 入渗和渗透
5.7 水蒸气在土壤中的运动
5.8 土壤湿度的定性描述
5.9 影响作物有效水分的因素
5.10 作物吸水机理
5.11 结论
思考题
参考文献
第 6 章 土壤和水文循环
6.1 全球水文循环
6.2 降水和灌溉水的去向
6.3 土壤 - 植物 - 大气连续体（ SPAC ）
6.4 蒸散的控制
6.5 土壤中的液态水损失
6.6 渗漏和地下水
6.7 促进土壤排水
6.8 化粪池排水场
6.9 灌溉原理和实践
6.10 结论
思考题
参考文献
第 7 章 土壤通气性与温度
7.1 土壤通气性——过程
7.2 土壤通气性特征的表示方法
7.3 氧化还原电位
7.4 影响土壤通气性和 Eh 的因素
7.5 土壤通气性的生态效应
7.6 土壤和植物管理中的通风措施
7.7 湿地及其通气不良土壤
7.8 土壤温度影响的过程
7.9 太阳能量的吸收与损失
7.10 土壤的热性质
7.11 土壤温度控制
7.12 结论
思考题
参考文献
第 8 章 胶体组分：土壤化学和物理活动的根本
8.1 土壤胶体的基本性质和种类
8.2 层状硅酸盐黏土结构的构造特征
8.3 硅酸盐黏土的矿物组成
8.4 非硅酸盐胶体的结构性质
8.5 土壤胶体的起源和地理分布
8.6 土壤胶体的电荷来源
8.7 阴阳离子吸附
8.8 阳离子交换反应
8.9 阳离子交换量
8.10 土壤中的交换性阳离子
8.11 阴离子交换
8.12 地下水污染物和农药的吸附
8.13 生物大分子与黏土矿物、腐殖质的结合
8.14 膨胀性黏土物理负面效应
8.15 结论
思考题
参考文献
第 9 章 土壤酸度
9.1 土壤酸化过程
9.2 铝在土壤酸化中的作用
9.3 土壤酸度
9.4 土壤 pH 的缓冲性能
9.5 土壤 pH 的测定方法
9.6 土壤酸化的人为影响因素
9.7 土壤 pH 的生物效应
9.8 施用石灰提高土壤 pH
9.9 其他改良土壤酸度的方法
9.10 降低土壤 pH
9.11 结论
思考题
参考文献
第 10 章 干旱区土壤：碱度、盐度和钠化度
10.1 干旱区土壤的特征和问题
10.2 碱度的原因：土壤 pH 高
10.3 盐渍化土壤的发育
10.4 盐度和钠化度的测定
10.5 盐渍化土壤的分类
10.6 钠质化学条件导致的土壤物理退化
10.7 盐渍化土壤上植物的生长
10.8 灌溉水质问题
10.9 盐质土的改良
10.10 盐化 - 钠质土和钠质土的改良
10.11 改良后土壤的管理
10.12 结论
思考题
参考文献
第 11 章 土壤生物与生态
11.1 土壤生物多样性
11.2 土壤生物在行动
11.3 生物的丰富度、生物量和活性
11.4 蚯蚓
11.5 蚂蚁和白蚁
11.6 土壤微动物
11.7 植物根
11.8 土壤藻类
11.9 土壤真菌
11.10 土壤原核生物：细菌和古菌
11.11 影响土壤微生物生长的条件
11.12 土壤生物对植物群落的有益影响
11.13 土壤生物及其对高等植物的侵害
11.14 土壤生物间的生态作用
11.15 结论
思考题
参考文献
第 12 章 土壤有机质
12.1 全球碳循环
12.2 土壤中的分解过程
12.3 控制分解和矿化速率的因素
12.4 土壤有机质和腐殖质的发生和性质
12.5 有机质对植物生长和土壤的影响
12.6 土壤有机质的数量和质量
12.7 土壤 - 植物 - 大气系统中的碳平衡
12.8 影响土壤有机质水平的主要因素和田间措施
12.9 温室效应：土壤和气候变化
12.10 堆肥和堆肥过程
12.11 结论
思考题
参考文献
第 13 章 土壤中氮和硫的高效利用
13.1 氮素对植物生长和发育的影响
13.2 氮的分布与氮循环
13.3 氮素的同化与矿化
13.4 可溶性有机氮（ SON ）
13.5 黏土矿物对铵的固定
13.6 氨的挥发
13.7 硝化作用
13.8 硝酸盐的淋失问题
13.9 反硝化作用导致氮的气态损失
13.10 生物固氮
13.11 与豆科植物共生固氮
13.12 非豆科植物的共生固氮
13.13 非共生固氮
13.14 大气氮沉降
13.15 土壤氮素管理实践
13.16 硫元素的重要性
13.17 硫在自然中的来源
13.18 硫的循环
13.19 硫化合物在土壤中的行为
13.20 硫的氧化与还原
13.21 硫的保持与交换
13.22 硫与土壤肥力保持
13.23 结论
思考题
参考文献
第 14 章 土壤中的磷和钾
14.1 磷在植物营养和土壤肥力中的作用
14.2 磷对环境质量的影响
14.3 磷循环
14.4 土壤中的有机磷
14.5 土壤中的无机磷
14.6 酸性土壤中无机磷的溶解性
14.7 高 pH 条件下无机磷的有效性
14.8 土壤对磷的固定能力
14.9 土壤中磷的调控措施
14.10 钾：性质和生态作用
14.11 钾与动植物营养
14.12 钾循环
14.13 土壤肥力中的钾问题
14.14 土壤中钾的形态和有效性
14.15 土壤中钾固定的影响因素
14.16 钾的田间管理
14.17 结论
思考题
参考文献
第 15 章 钙、镁和微量元素
15.1 钙是必需营养元素
15.2 植物营养元素镁
15.3 缺素与致毒
15.4 植物中微量营养元素的作用
15.5 微量营养元素的形态
15.6 导致微量元素缺失 / 毒性的一般条件
15.7 影响微量元素阳离子有效性的因素
15.8 有机化合物作为螯合物
15.9 微量元素阴离子有效性的影响因素
15.10 养分平衡需要
15.11 土壤管理和微量元素需要
15.12 结论
思考题
参考文献
第 16 章 养分管理技术
16.1 养分管理的目标
16.2 环境质量
16.3 养分资源和循环
16.4 流经养殖业的循环养分
16.5 工业和城市副产品
16.6 有机养分资源的利用实践
16.7 无机的商品肥料
16.8 施肥方法
16.9 施肥时期
16.10 诊断方式和方法
16.11 土壤测试
16.12 磷管理的区域分级
16.13 与肥料施用有关的其他问题
16.14 结论
思考题
参考文献
第 17 章 土壤侵蚀及其防治
17.1 土壤侵蚀和土地退化的重要性
17.2 加速侵蚀对当地及周边的影响
17.3 水力侵蚀机理
17.4 水力侵蚀强度预测模型
17.5 细沟间和细沟侵蚀的影响因素
17.6 保护性耕作
17.7 植物篱
17.8 沟蚀和崩落的防治
17.9 牧场和林地加速侵蚀的防治
17.10 施工场地的侵蚀和泥沙防治
17.11 风力侵蚀：重要性和影响因素
17.12 风力侵蚀的预测与防治
17.13 土地保育的土地地力分类指南
17.14 土壤保育的进展
17.15 结论
思考题
参考文献
第 18 章 土壤及其化学污染
18.1 有毒有机化学物质
18.2 有机污染物的类型
18.3 有机化学物质在土壤中的行为
18.4 农药对土壤生物的影响
18.5 有机化学物质污染的土壤修复
18.6 毒性无机物污染
18.7 污泥中化学物质的潜在危害
18.8 土壤中无机污染物的反应
18.9 无机化学污染物防治和消除
18.10 垃圾填埋区
18.11 土壤中的放射性元素
18.12 来自土壤的氡气
18.13 结论
思考题
参考文献
第 19 章 土壤地理信息
19.1 田间土壤空间变异性
19.2 土壤制图技术与工具
19.3 现代土壤调查技术
19.4 土壤调查中的遥感工具
19.5 航空照片
19.6 卫星影像
19.7 实施土壤调查
19.8 土壤调查的应用
19.9 地理信息系统
19.10 GIS 、 GPS 以及定位农业
19.11 结论
思考题
参考文献
第 20 章 人类活动与全球土壤质量
20.1 土壤质量和土壤健康的概念
20.2 土壤的抗性和恢复力
20.3 土壤和全球生态系统服务
20.4 维持人口数量
20.5 集约型农业——绿色革命
20.6 集约化农业对土壤质量的影响
20.7 急剧增加的人地比率的影响
20.8 发达国家的可持续农业
20.9 有机农业系统
20.10 资源匮乏农民的可持续农业
20.11 改善亚洲和拉丁美洲的土壤质量
20.12 结论
思考题
参考文献
附录 A 世界参比基础及加拿大、澳大利亚和中国的土壤分类系统
附录 B 国际单位制，各单位转换系数，元素周期表和植物名录
土壤科学术语汇编
译后记
图版
（本文编辑：刘四旦）
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