土壤下的奇妙世界

土壤剖面示意圖，展現(xiàn)了土壤的生物多樣性

有了土壤，才有了多姿多彩的世界

霉菌特寫

土壤是我們常見的自然資源之一，它處于大氣圈、巖石圈、水圈和生物圈的過渡帶，是地球表面陸地生態(tài)系統(tǒng)的核心組成部分，是植物生長和糧食生產(chǎn)的基礎(chǔ)，對自然演化和人類生存具有極為重要的意義。如果沒有土壤，植被就無法持續(xù)獲取養(yǎng)分和水分生長，枯枝落葉也會(huì)因缺少微生物及適宜的溫度和濕度無法分解，陸地表面就會(huì)像水泥廣場一樣，既沒有花草樹木，也不會(huì)有鳥獸出沒，更不會(huì)有紛繁復(fù)雜的人類社會(huì)。

極端重要又極易被忽視

如同陽光、空氣一樣，土壤也是最容易被忽略的自然資源。這不但因?yàn)橥寥辣旧硎强梢圆粩喔碌淖匀毁Y源，還因?yàn)橥寥姥莼俣群苈?，對外界的影響反?yīng)也非常緩慢——即使受到損害，也需要較長的時(shí)間才能夠顯現(xiàn)出來。另外就是土壤分布極為普遍，數(shù)量也很龐大，即使有些損失也并不能引起我們的重視。在土壤形成和演化過程中，土壤中的各種各樣的生物也經(jīng)歷了長期的協(xié)同演化過程，也因?yàn)槿绱?，土壤具備了豐富的土壤生物多樣性，這些生物通過促進(jìn)物質(zhì)循環(huán)、改善土壤結(jié)構(gòu)和調(diào)節(jié)土壤性狀，才讓土壤具備了有機(jī)連接地表四大圈層的神奇能力。

但極端重要又極易被忽視的土壤注定要教會(huì)人類一些東西：當(dāng)土壤流失、養(yǎng)分匱竭、結(jié)構(gòu)被破壞和遭受污染后，土壤動(dòng)物和微生物的種類、數(shù)量也會(huì)隨之變化，而那些與土壤生物相關(guān)的過程，如有機(jī)質(zhì)分解速度、團(tuán)聚體形成過程、土壤酶種類與活性等，也會(huì)跟著變化，進(jìn)而土壤就很難繼續(xù)發(fā)揮看似自然而然卻不可或缺的作用。

土壤的構(gòu)成和結(jié)構(gòu)

土壤是地表巖石風(fēng)化物在植物和微生物作用下形成的松散堆積物，是氣候、生物、地形、母質(zhì)（巖石風(fēng)化后形成的疏松碎屑物）和時(shí)間等成土因素綜合作用的結(jié)果。據(jù)研究，不同成土因素和時(shí)間序列中土壤細(xì)菌、真菌、原生生物和無脊椎動(dòng)物豐富度之間的相關(guān)性很好，同時(shí)，土壤細(xì)菌、真菌、原生生物和無脊椎動(dòng)物之間強(qiáng)烈的正相關(guān)關(guān)系也表明，成土過程中多種土壤生物多樣性的變化是由相似的生態(tài)因素驅(qū)動(dòng)的。

常規(guī)的土壤一般由礦物質(zhì)、有機(jī)質(zhì)、水分和空氣四種物質(zhì)組成。土壤礦物質(zhì)所占比例較大，是構(gòu)成土壤物理框架的主體，并通過風(fēng)化作用為植物生長提供礦物元素;土壤有機(jī)質(zhì)主要包括各種動(dòng)植物的殘?bào)w、微生物體及其會(huì)分解和合成的各種有機(jī)物，是土壤固相部分的重要組成成分，盡管含量很小，但它對土壤水分和養(yǎng)分存儲(chǔ)及微生物發(fā)育有很大影響;土壤的水分和空氣主要存蓄于土壤孔隙中，能夠滿足植物根系和土壤微生物與動(dòng)物的吸水和呼吸需求。研究調(diào)查表明，當(dāng)土壤固體和孔隙的體積比例各約50%，而且土壤礦物質(zhì)和有機(jī)質(zhì)分別占45%和5%左右，土壤孔隙中水和空氣各占一半時(shí)，土壤的結(jié)構(gòu)基本達(dá)到最理想狀態(tài)，為土壤動(dòng)物、植物和微生物生長和繁殖的最佳物理、化學(xué)和生物學(xué)條件。

土壤構(gòu)成示意圖：淺黃色代表礦物質(zhì)，深褐色代表有機(jī)質(zhì)，無色代表空氣，藍(lán)色代表水分

不同土壤的物質(zhì)組成與結(jié)構(gòu)等也明顯影響土壤生物多樣性，如：不同的土壤有機(jī)質(zhì)分解過程需要不同的微生物參與，而微生物分解的階段性產(chǎn)物又是其他微生物、土壤動(dòng)物和植物活動(dòng)的物質(zhì)基礎(chǔ);不同的土壤通氣性，又直接決定好氧微生物、厭氧微生物和兼厭氧性微生物的種群數(shù)量與活性。土壤的物質(zhì)組成、結(jié)構(gòu)及其與所在地區(qū)的降水和植被等特征，決定了土壤生物的遺傳多樣性、物種多樣性和生態(tài)系統(tǒng)多樣性等。

土壤的生態(tài)功能

土壤具有非常綜合而強(qiáng)大的生態(tài)功能，而這種生態(tài)功能又對土壤的生物多樣性產(chǎn)生巨大影響。

首先，土壤是農(nóng)業(yè)和林業(yè)生產(chǎn)的基礎(chǔ)，對草地、樹木和作物起到支持和穩(wěn)定作用，從而保證植物良好的伸展?fàn)顟B(tài)與呼吸和吸收陽光的能力。不同植物吸收土壤養(yǎng)分的差異性、根系分泌物、植物遮蔭與吸水特征引起的土壤溫度、水分與通氣特征，均會(huì)影響土壤的理化環(huán)境，進(jìn)而影響土壤生物多樣性。

其次，土壤具有過濾、緩沖和轉(zhuǎn)化能力，從而具備吸收、吸附和釋放水分、空氣、養(yǎng)分等功能，以滿足植物和土壤生物生長。同時(shí)，土壤還可以通過吸收和固定有害成分達(dá)到凈化水體等作用，而且土壤在吸收和向更深層次輸導(dǎo)水分的過程中也會(huì)起到調(diào)節(jié)水循環(huán)、減少洪水災(zāi)害和土壤干旱災(zāi)害等作用。另外，土壤還具有對溫度、濕度、酸堿性等進(jìn)行緩沖和調(diào)節(jié)的能力。在這個(gè)過程中，土壤微生物還可以對土壤污染物進(jìn)行分解或者螯合，減少污染物危害。

土壤為植物的生長提供營養(yǎng)元素

土壤是生物基因庫和繁殖場所

大量施用化肥會(huì)導(dǎo)致蚯蚓減少

最后，土壤本身就是生物基因庫和繁殖場所。土壤中生活著脊椎動(dòng)物、無脊椎動(dòng)物以及肉眼看不見的各種原生動(dòng)物、藻類、真菌、細(xì)菌和放線菌等豐富的生物類群，這也是土壤生物多樣性的直接表現(xiàn)。據(jù)研究，在每平方米的草原土壤里，除了盤根錯(cuò)節(jié)的根系外，還有約1210萬頭土壤小動(dòng)物（如蚯蚓、線蟲等），每克肥沃的農(nóng)田土壤中除了（數(shù)以萬計(jì)）根系及其脫落物外，還有25億個(gè)細(xì)菌、40萬個(gè)真菌、5萬個(gè)藻類生物、3萬個(gè)原生動(dòng)物?？梢哉f，土壤本身就是類型眾多、形態(tài)各異、功能有別的生物樂園，是自然界最豐富的生物資源庫。

土壤退化嚴(yán)重，保護(hù)土壤，保護(hù)未來

隨著人類活動(dòng)范圍和強(qiáng)度的擴(kuò)展與加強(qiáng)，人類對土壤的利用和影響逐步加強(qiáng)：砍伐森林和草地過度放牧直接影響了土壤有機(jī)物的補(bǔ)充，土壤的物理結(jié)構(gòu)逐步惡化，生態(tài)功能也逐漸退化，甚至喪失;破壞地表植被和擾動(dòng)土壤、越來越多的化肥和農(nóng)藥施用、有毒有害成分隨著降雨、大氣沉降和地表水進(jìn)入土壤等人類活動(dòng)，直接導(dǎo)致土壤資源受到土壤侵蝕、有機(jī)碳喪失、養(yǎng)分不平衡、土壤污染，土壤生物多樣性形成和演化所依賴的物理、化學(xué)和生物學(xué)環(huán)境都可能發(fā)生演化，進(jìn)而導(dǎo)致生物多樣性喪失，土壤生態(tài)功能難以發(fā)揮。如大量施用化肥會(huì)導(dǎo)致蚯蚓減少，從而引起土壤中半分解的營養(yǎng)物質(zhì)減少，進(jìn)而導(dǎo)致土壤真菌、細(xì)菌和有活性的微生物減少，土壤養(yǎng)分供給能力降低，從而形成惡性循環(huán)，進(jìn)而導(dǎo)致整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)受損。

據(jù)聯(lián)合國糧農(nóng)組織報(bào)道，形成2～3厘米新的土壤需要1000年時(shí)間，但是流失只需要幾分鐘;目前全球地表33%土壤已經(jīng)退化，到2050年，約90%土壤將會(huì)退化;全球土壤侵蝕每年導(dǎo)致250億～400億噸表土流失，導(dǎo)致作物產(chǎn)量、土壤的碳儲(chǔ)存和碳循環(huán)能力、養(yǎng)分和水分明顯減少……再加上對生物多樣性的損害，這種損失可能更大，如水土流失直接導(dǎo)致土層變薄和土壤有機(jī)質(zhì)減少，土壤生物數(shù)量減少，甚至?xí)尦錆M活力的土壤生態(tài)系統(tǒng)直接變成沒有生命的泥沙，一些我們并未了解的功能基因也可能隨之滅絕，損失簡直無法估算。

習(xí)近平總書記曾說“生態(tài)環(huán)境沒有替代品，用之不覺，失之難存”，土壤就是其中最典型的例子。保護(hù)土壤，刻不容緩。

土壤鹽堿化導(dǎo)致土壤有機(jī)質(zhì)含量極低，結(jié)構(gòu)不良，土壤生物多樣性減少，直接影響植物生長發(fā)育和作物生產(chǎn)（供圖 / 王飛）

（責(zé)任編輯 / 岳萌?? 美術(shù)編輯 / 鞠志達(dá)）