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人类生存环境研究：地貌学与第四纪地质学发展的里程碑
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－怀念杨怀仁教授
杨怀仁教授1917 年 生于安徽宿县，1941 年毕业于浙江大学史地系，师从叶良辅教授。1944年毕业后留校任教，1949年赴英国伦敦大学留学，1951年返回祖国，任职于南京大学地理系，创立了地貌学与第四纪地质学专业。
我师从杨怀仁教授，是在我国高考制度恢复以后。1978年，结束了三年上山下乡插队知青的生涯，我成为我国高考制度恢复后南京大学第一届地貌学与第四纪地质学专业的学生。1982年本科毕业后，我有幸继续深造，成为杨怀仁教授招收的第一个应届博士研究生。回想二十世纪80年代，那真是个充满激情与理想时代，虽然历经了“文革十年”浩劫，知识分子虽刚走出“十年浩劫”的阴影，但知识阶层仍然保存了纯真的内心，残存的信念和希望又一次萌发出来。作为他的学生，二十世纪80年代是一段难忘的时光，伴随了他拓展人类生存环境的研究方向。
评价杨怀仁教授对中国地貌与第四纪地质学的贡献，有必要回顾世界与中国地貌学与第四纪地质学的发展历程。我认为地貌学与第四纪地质学发展有三个主要阶段，即：早期地貌学、近代地貌学、现代地貌学,而人类生存环境研究是现代地貌学发展过程中的一个重要里程碑。
1. 早期地貌学（Early Geomorphology）
中华文明是早期地貌学的发源地。从北魏（386年-557年）时期郦道元的《水经注》、北宋时期（960-1127）沈括的《梦溪笔谈》到明代（1368-1644）末期徐霞客的《徐霞客游记》等，其中都有早期地貌学的优秀篇章。我国早期地貌学的水平，令现代西方学者都为之惊叹。如在《梦溪笔谈》，沈括根据远离大海的河北太行山山崖间呈水平带状分布的双壳类海相化石等证据，推断出这一带是远古时代的海滨。而华北平原是由黄河、漳水、滹沱河、桑乾河等河流所携带的泥沙沉积而形成的，从而正确论述了华北平原的形成原因；通过观察了浙江东部雁荡山诸峰的地貌特点，明确地指出了其成因是水流侵蚀作用；通过观察研究地下发掘出来的类似竹、桃核、芦根、松树、鱼蟹等化石，指出它们是古代动植物的遗迹，并推论了古代的自然环境。在欧洲，直到中世纪文艺复兴时期，意大利人达·芬奇对化石的性质才开始有所论述，比沈括晚了四百多年。
2. 近代地貌学（Morden Geomorphology）
长期的封建、集权与腐败，导致中国近代社会贫穷落后。而同一时期西方世界的工业革命与市场经济发展，促进近代科学技术的进步，成为近代地貌学的发源地。近代地貌学可追溯到十七世纪的霍顿（James Hutton，1726–1797）。根据今天看来是过于简化的山谷地形发育旋回理论模型，霍顿建立了均变论学说（uniformitarianism）。但地貌学作为一门科学，一般认为是始于美国地质学家戴维斯（W.M. Davis），他被学界作为近代地貌学之父。在1884-1899年之间在霍顿学说的基础上提出与完善了“侵蚀旋回”学说。
自十九世纪中叶开始，近代地貌学在西方获得了长足的发展。”Geomorphology”用三个希腊文合成、即：geo(地球)、morph（形态）、logos（研究）。该词最早出现于德国Laumann（1858）的著作中。Keith Tinkler认为: “Geomorphology”一词在英语、德语和法语中普遍运用是在两个学者（J.W. Powell与 W. J. McGee）于1991年国际地质大会[注1]上使用了该词以后。
戴维斯以后，一些学者试图承袭这一路径，提出或改进地貌发育模型。如彭克（Walther Penck）依据抬升与侵蚀比率，在1920年提出的改进的侵蚀旋回模型，但仍不能解释其它许多不同类型的景观发育规律。直到20世纪早期，地貌学仍然是地质学的一个分支，属于历史地质学的范畴，侧重于发现、描述和解释过去的地貌过程，即指向过去的（past-oriented）地貌学，如戴维斯等建立的地貌模型，其目的是帮助人们认识与解释现在的地貌现象。正如著名地质学家莱伊尔(1797-1875)之名言：“现在是过去的钥匙”[注2]。即使对某些现代过程表现出特有的兴趣，也只是为了更好的解释地质现象，从科学角度认识自然，提高人的素养，即英国著名哲学家与科学家培根之名言：“历史使人聪明”[注3] 。
至于第四纪地质学，在其发展初期，它与第三纪地质没有什么显著差异，区别在它专门研究比第三纪更近的地质问题。“Quaternary”一词是由Giovanni Arduino针对意大利波河北部河谷冲积物提的，其后，该词被法国学者德努瓦耶（Jules Desnoyers）1829年研究巴黎盆地的地层时引入，用于描述法国塞纳河谷的沉积物，他认为该地沉积物明显晚于第三纪，于是把第三系上部的松散沉积物划分出来命名为第四系，对应时代为第四纪。随着地质科学的发展，第一纪和第二纪被细分成若干个纪后被废弃了，仅保留下第三纪和第四纪的名称，合称为新生代。1839年，莱伊尔进一步把第四纪分成了更新世和全新世。
二十世纪以后，随着现代地貌学的迅速发展，地貌学家更深刻地认识到当今各种尺度的地貌形态主要与第四纪地质有关，而第四纪地层的堆积环境主要当时的地貌背景有关，所以，第四纪地质学与地貌学作为一个不可分割的整体。1954年，出于这一认识，杨怀仁教授把他于1951年创建的南京大学“地貌专业”改名为“地貌与第四纪地质学专业”；另一方面，当把动力过程引入第四纪地质学，也有力促进了第四纪地质学的发展。
3. 现代地貌学（Contemporary geomorphology）
从二十世纪30年代左右直至今天。这一时期地貌学已经成为一门相对独立与成型的专门科学。这时地貌学的主要特征是注重研究正在发生的动力与过程，因为这些动力仍然在塑造我们的地球。随着科学进步，现代地貌学家认为二十世纪60年代前的经典理论过于简单，需要景观独特性论、 混沌决定论、多途径多结果过程论等其它新思想的补充。现代地貌学认为：并不是所有景观都有一个规范的状态；景观发育也不完全依赖气候；景观也不都处在稳定的均衡态，也不必遵循地理旋回理论。但这并不是意味着经典理论过时了，而认为经典理论只是反映了特定区域及特定时空尺度条件下的一个特例。正是在这种背景下，一些现代地貌学家引入“地貌系统”（geomorphic system）一词来补充“景观”（landscape）这一传统地貌术语的不足。上述看法正成为当今学界的主流观点。
从二十世纪70年代开始，现代地貌学出现了一个重要转折：高度重视人类生存环境变化与趋势，重视人与自然之间的相互作用。所以，地貌学与第四纪地质学出现了新的发展倾向，即（1）一些过去未有的研究领域不断出现；（2）不同专业科学之间的交叉越来越广泛；（3）重大科学目标的出现，要求不同学科之间的综合与集成。值得提出的是：人类生存环境研究已经成为世界各国政府与科学家的重大科学目标，并正在建立涵盖自然科学、社会科学、工程技术三大领域的科学体系，涉及了众多的传统学科领域，如地质学、地理学、天文学、水文学、气象与气候学、生物学，并获得一系列学科的支持，如数学、化学、物理学及其它新技术等。
在我国，以郦道元、沈括和徐霞客为代表的早期地貌学远远领先于西方世界数百年，科学思想与科学成果举世瞩目。但无论在科学体系、研究方法和人才等方面，早期地貌学远未到达现代地貌学与第四纪地质学的水平。近代中国社会由于战乱、贫穷与落后，导致地貌学人才与成果十分缺乏。所以，近代地貌学在中国近代史上，几乎是缺失的一页。中国第一代地质学家和地理学家在二十世纪初才开始赴西方求学，如李四光（1889-1971，1904年留学日本）、竺可桢（1890-1974，1910年留美）、叶良辅（1894-1949，1920年留学美国）等，其中叶良辅先生是杨怀仁教授在浙江大学史地系的研究生导师。当我国第一代学者发表学术论文，近代地貌学已接近尾声，同时，当时地貌学还没有完全从地质学中脱胎出来。
杨怀仁教授（1917-2009）一生学术成果颇多，其涉足领域随着社会背景的变迁，曾有几次显著变化：如二十世纪40年代对贵州高原的地貌与演化模式的研究【1-2】；40年代末民国政府时期的疆域研究，把东沙、中沙、西沙及南沙群岛总称为中国的“南海诸岛”，并编制《南海诸岛新旧地名对照表》，1947 年由内政部方域司付印，此后我国出版地图均以此为依据；50 年代长江中下游地区发现第四纪冰缘现象【3】;二十世纪50－60年代的地貌研究【4-6】;60年代初发现“天山小冰期”及近代冰缘现象与过程研究【7】。十年“文革”浩劫对我国地貌第四纪地质学产生了严重影响，从杨怀仁教授60年代中期至70年代末之间学术成果的缺乏，清楚反映了这一状况。“文革”结束后，杨怀仁教授的学术生涯开始了新的一页，研究领域集中于三个方面，即：第四纪气候变化、第四纪海平面变化、第四纪新构造运动【8-16】，由于在这三个学术方向的突出建树，有学者俗称为“三把榔头”。
作为大学教授，我认为杨怀仁先生在学科建设与教书育人方面的贡献更为突出。前已述及，我国是早期地貌学发源地，比西方世界早四百多年。但工业革命后，西方世界科学技术迅猛发展，成为近代地貌学的发源地。而我国由于长期的封建、战乱与贫穷，许多科学专业在二十世纪50年代初，仍处于空白状态。象当时许多爱国知识分子一样，杨怀仁教授回国后的当务之急就是要创业，在南京大学创立了我国第一个地貌与第四纪地质学专业，并组织教研组教师写作出版《地貌学》与《第四纪地质学》教科书【17-18】，在二十世纪50年代至60年代初培养了一批优秀学生，其中许多人在80年代以后成为我国地貌学与第四纪地质科学事业的栋梁之材。“十年浩劫”结束后，百废待兴，教科书也十分缺乏，只能沿用二十世纪50－60年代初编写的老教材。杨怀仁教授虽已迈入古稀之年，但仍呕心沥血，努力编撰教科书。由于培养研究生工作繁重及身体状况等，他主编的《第四纪地质学》 直至1987年才由高等教育出版社出版，先后获得第二届全国高校优秀教材特等奖、全国首届优秀地理图书一等奖等多个奖项。
杨怀仁教授开拓人类生存环境变化的研究，始于二十世纪80年代初期。“十年浩劫”结束后，杨怀仁教授及时融入国际科学的前沿领域，紧紧抓住了第四纪气候变化、第四纪海平面变化、第四纪新构造运动这三个互相联系与互相影响的主要方向。我记得是在1986年初。杨怀仁教授表现出对“温室效应”人类生存环境变化趋势的高度关注。当时我正在撰写关于中国东部气候与海平面变化历史与趋势的博士学位论文。有一天，杨怀仁教授告诉我，中国环境报向他约稿，要我和他合作一篇关于温室效应及其对人类生存环境影响的文章。不久，这篇论文用半个版面，以专论的形式发表在“中国环境报”上【21】,这是我国第一篇关于二氧化碳等痕迹气体对气候增暖、海平面上升及其对社会经济发展影响问题的系统阐述。其后，又南京大学学报上合作发表了有关学术论文【22】,这两篇论文的发表至今已有20多年，但仿佛就就在昨日。当时关于二氧化碳等痕迹气体对全球气候增暖与海平面上升及其对社会经济的影响，还只是少数学者之间的学术探讨，而今，这一问题已经成为国际社会的共识，“低碳”已经成为国际社会与中国可持续发展的一项战略决策。1987年刘东生先生专程从北京赶来参加我的博士论文答辩，返京去机场途中，刘东生先生告诉我他正在开展全球变化研究，希望我去北京工作。可见那时老一代第四纪地质学家对人类生存环境变化的重视。离开南京大学，我先后在华东师范大学河海海岸国家重点实验室、长江水利委员会长江科学院、河海大学水文水资源与水利工程科学国家重点实验室工作。依照传统学科划分，这些研究机构与地貌与第四纪地质学还是有差异的，然而，随着社会发展，人类生存环境和人与自然相互作用已经成为这些科研机构共同关注的问题。事实上，当今国外从事第四纪研究的同仁也对开拓人类生存环境及人与自然相互作用研究十分重视。我个人感触比较深的有一例：2006年在教育部王宽诚教育基金资助下，我与新加坡国立大学同仁联合举办国际学术会议，“Quaternary International”总编对这一主题表现出浓厚兴趣。结果该期刊用正常期刊序列，以“亚洲大河与河口海岸的相互作用”为主题，出版了专题论文集（Quaternary International，186，2008）。
毕业离开南京大学后，杨怀仁先生这种社会责任感始终影响我的学术研究。如我对国家提出并获得采纳的科学技术建议[注4-6]，又如在文汇报发表有关未来气候增暖与水资源变化的文章等【23】。在学术研究方面，更是沿袭了杨怀仁教授的兴趣【24-48】，只是在时间尺度上更亲近当今人类生存环境而已。例如：在海平面变化方面，更侧重研究近百年来长江口海平面变化过程与原因和未来海平面变化的趋势及其影响【26-28】。在长江环境变化方面，更偏重研究现代水文、泥沙、水资源与未来的变化趋势问题【35-48】。
二十世纪80年代以后杨怀仁教授开拓人类生存环境变化研究，还可从其它一系列主题事件中反映出来，如：“第四纪自然环境变化及其对我国经济发展的影响”获国家教委科技进步奖，创立“第四纪环境与环境预测研究室”，出版专著“长江中下游环境变迁与地生态系统”。
为什么说开拓人类生存环境研究是现代地貌学与第四纪地质学发展中的里程碑？过去大学教科书上都可以找到这样的阐述：塑造地貌动力有二类：一是内动力，二是外动力。所谓内动力，是指主要由地球内部能量引起的地质作用，一般起源和发生于地球内部，但常常可以影响到地球的表层，常常表现为构造运动，地震，岩浆活动、变质作用等；所谓外动力，是指大气、水和生物在太阳能、重力能的影响下产生的动力对地球表层所进行的各种作用。但是，工业革命以来，随着人类社会与经济的飞速发展，人类活动对自然环境的影响日趋强烈。当今人类高强度的人类活动已经成为塑造地球表层系统的第三动力。第四纪是人类产生、演化与发展的时期，这一时期地球系统的变化直接影响人类的生存与发展。在当今全球变化的背景下，开拓人类生存环境变化研究不但符合现代人类社会发展的需要；而且是学科发展自身的需要。人类活动对人类生存环境的影响，并都与地貌学与第四纪地质学密切相关，例如：人类活动影响陆地水文过程、泥沙运动、河流与湖泊沉积过程；人类活动导致全球气候增暖及城市化、大型水库等对区域性气候变化的影响；人类活动对山地地貌及其重要过程的巨大影响，如泥石流、滑坡等。人类活动影响对山地冰川退化，乃至极地冰盖融化与稳定性的显著影响；人类活动影响干旱、半干旱地区生态系统，导致沙尘暴强度增大，草原退化，甚至沙漠化；人类活动对全球海平面上升与三角洲地区相对海平面变化的影响；人类活动对河口海岸地貌、沉积和沿海湿地生境的影响；人类活动对湖泊数量和体积，乃至湖泊湿地生态系统的影响，大规模森林砍伐热带雨林等全球景观与生态系统的影响，等等。在塑造地球表层的主要过程方面，人类活动已经深入到塑造地球表层系统的三大过程中，即物理过程、化学过程、生物过程。从相互作用的角度来看，迄今为止，人类活动作为第三动力，主要表现为与外动力之间的相互作用，即与气候、水文等动力之间的相互作用。在某些方面，人类已经在某种程度上对内动力产生干扰与影响，如大型水库导致的地震，核爆炸对地壳稳定性的影响等。
“昔人已乘黄鹤去”。2009年10月我去南京石子岗给杨怀仁教授送行，逝去的往事依然清晰，先生的身影至今犹在。他一生清贫，但却为我国地貌学与第四纪地质学留下了宝贵的财富，为后人所铭记。他开拓的人类生存环境研究方向，已成为我国现代地貌学与第四纪地质学发展中的重要里程碑。
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注：
1. International Geological Conference of 1891
2. Charles Lyell, Principles of Geology，1830
3. “History make men wise”， from: Of Studies , an essay by Francis Bacon
4. 陈西庆，陈吉余，1999，“关于研究与控制长江枯季流量下降趋势的建议”, 中国科学技术协会《科技工作者建议》，第2期(总第237期)，单行本，1－6页。（中国科协刊发并抄送中共中央办公厅、国务院、全国人大的建议）。
5. 陈西庆，2006，“关于进一步保护长江中下游－河口床沙资源的建议”中国科学技术协会《科技工作者建议》，第6期(总第325期)，单行本，1－8页（中国科协刊发并抄送中共中央办公厅、国务院、全国人大的建议）。
1. International Geological Conference of 1891
2. Charles Lyell, Principles of Geology，1830
3. “History make men wise”， from: Of Studies , an essay by Francis Bacon
4. 陈西庆，陈吉余，1999，“关于研究与控制长江枯季流量下降趋势的建议”, 中国科学技术协会《科技工作者建议》，第2期(总第237期)，单行本，1－6页。（中国科协刊发并抄送中共中央办公厅、国务院、全国人大的建议）。
5. 陈西庆，2006，“关于进一步保护长江中下游－河口床沙资源的建议”中国科学技术协会《科技工作者建议》，第6期(总第325期)，单行本，1－8页（中国科协刊发并抄送中共中央办公厅、国务院、全国人大的建议）。
6. 陈西庆，2007，“关于加速推进长江上游大型水库综合管理的建议”，中国科学技术协会《科技工作者建议》，第8期(总第342期)，单行本，1－6页（中国科协刊发并抄送中共中央办公厅、国务院、全国人大的建议）。
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.照片左起：陈吉余，陈述彭，贾兰坡，孙殿卿，陈西庆，杨怀仁，么枕生，刘东生
陈西庆 博士学位论文答辩（1987年）
https://blog.sciencenet.cn/blog-39242-342750.html
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