土壤下的奇妙世界

土壤剖面示意圖，展現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系統的核心組成部分，是植物生長和糧食生產的基礎，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，植被就無法持續獲取養分和水分生長，枯枝落葉也會因缺少微生物及適宜的溫度和濕度無法分解，陸地表面就會像水泥廣場一樣，既沒有花草樹木，也不會有鳥獸出沒，更不會有紛繁復雜的人類社會。

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。這不但因為土壤本身是可以不斷更新的自然資源，還因為土壤演化速度很慢，對外界的影響反應也非常緩慢——即使受到損害，也需要較長的時間才能夠顯現出來。另外就是土壤分布極為普遍，數量也很龐大，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歷了長期的協同演化過程，也因為如此，土壤具備了豐富的土壤生物多樣性，這些生物通過促進物質循環、改善土壤結構和調節土壤性狀，才讓土壤具備了有機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人類一些東西：當土壤流失、養分匱竭、結構被破壞和遭受污染后，土壤動物和微生物的種類、數量也會隨之變化，而那些與土壤生物相關的過程，如有機質分解速度、團聚體形成過程、土壤酶種類與活性等，也會跟著變化，進而土壤就很難繼續發揮看似自然而然卻不可或缺的作用。

土壤的構成和結構

土壤是地表巖石風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（巖石風化后形成的疏松碎屑物）和時間等成土因素綜合作用的結果。據研究，不同成土因素和時間序列中土壤細菌、真菌、原生生物和無脊椎動物豐富度之間的相關性很好，同時，土壤細菌、真菌、原生生物和無脊椎動物之間強烈的正相關關系也表明，成土過程中多種土壤生物多樣性的變化是由相似的生態因素驅動的。

常規的土壤一般由礦物質、有機質、水分和空氣四種物質組成。土壤礦物質所占比例較大，是構成土壤物理框架的主體，并通過風化作用為植物生長提供礦物元素;土壤有機質主要包括各種動植物的殘體、微生物體及其會分解和合成的各種有機物，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分存儲及微生物發育有很大影響;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物的吸水和呼吸需求。研究調查表明，當土壤固體和孔隙的體積比例各約50%，而且土壤礦物質和有機質分別占45%和5%左右，土壤孔隙中水和空氣各占一半時，土壤的結構基本達到最理想狀態，為土壤動物、植物和微生物生長和繁殖的最佳物理、化學和生物學條件。

土壤構成示意圖：淺黃色代表礦物質，深褐色代表有機質，無色代表空氣，藍色代表水分

不同土壤的物質組成與結構等也明顯影響土壤生物多樣性，如：不同的土壤有機質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物又是其他微生物、土壤動物和植物活動的物質基礎;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量與活性。土壤的物質組成、結構及其與所在地區的降水和植被等特征，決定了土壤生物的遺傳多樣性、物種多樣性和生態系統多樣性等。

土壤的生態功能

土壤具有非常綜合而強大的生態功能，而這種生態功能又對土壤的生物多樣性產生巨大影響。

首先，土壤是農業和林業生產的基礎，對草地、樹木和作物起到支持和穩定作用，從而保證植物良好的伸展狀態與呼吸和吸收陽光的能力。不同植物吸收土壤養分的差異性、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，均會影響土壤的理化環境，進而影響土壤生物多樣性。

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

土壤為植物的生長提供營養元素

土壤是生物基因庫和繁殖場所

大量施用化肥會導致蚯蚓減少

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物、無脊椎動物以及肉眼看不見的各種原生動物、藻類、真菌、細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。據研究，在每平方米的草原土壤里，除了盤根錯節的根系外，還有約1210萬頭土壤小動物（如蚯蚓、線蟲等），每克肥沃的農田土壤中除了（數以萬計）根系及其脫落物外，還有25億個細菌、40萬個真菌、5萬個藻類生物、3萬個原生動物。可以說，土壤本身就是類型眾多、形態各異、功能有別的生物樂園，是自然界最豐富的生物資源庫。

土壤退化嚴重，保護土壤，保護未來

隨著人類活動范圍和強度的擴展與加強，人類對土壤的利用和影響逐步加強：砍伐森林和草地過度放牧直接影響了土壤有機物的補充，土壤的物理結構逐步惡化，生態功能也逐漸退化，甚至喪失;破壞地表植被和擾動土壤、越來越多的化肥和農藥施用、有毒有害成分隨著降雨、大氣沉降和地表水進入土壤等人類活動，直接導致土壤資源受到土壤侵蝕、有機碳喪失、養分不平衡、土壤污染，土壤生物多樣性形成和演化所依賴的物理、化學和生物學環境都可能發生演化，進而導致生物多樣性喪失，土壤生態功能難以發揮。如大量施用化肥會導致蚯蚓減少，從而引起土壤中半分解的營養物質減少，進而導致土壤真菌、細菌和有活性的微生物減少，土壤養分供給能力降低，從而形成惡性循環，進而導致整個生態系統受損。

據聯合國糧農組織報道，形成2～3厘米新的土壤需要1000年時間，但是流失只需要幾分鐘;目前全球地表33%土壤已經退化，到2050年，約90%土壤將會退化;全球土壤侵蝕每年導致250億～400億噸表土流失，導致作物產量、土壤的碳儲存和碳循環能力、養分和水分明顯減少……再加上對生物多樣性的損害，這種損失可能更大，如水土流失直接導致土層變薄和土壤有機質減少，土壤生物數量減少，甚至會讓充滿活力的土壤生態系統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。

習近平總書記曾說“生態環境沒有替代品，用之不覺，失之難存”，土壤就是其中最典型的例子。保護土壤，刻不容緩。

土壤鹽堿化導致土壤有機質含量極低，結構不良，土壤生物多樣性減少，直接影響植物生長發育和作物生產（供圖 / 王飛）

（責任編輯 / 岳萌?? 美術編輯 / 鞠志達）