土壤知多少

編譯 湯恒巖

土地，是人類賴以生存之本，而你了解作為土地重要組成部分的土壤嗎？達·芬奇曾經(jīng)感嘆道：“我們對天體運動的了解比對腳下土壤的了解更多。”這句話雖然夸張，但土壤確實非常復(fù)雜，想要了解它，沒那么簡單。

土，沒那么簡單

據(jù)估計，土壤中約45%是礦物質(zhì)，空氣和水的總含量約為50%，剩下的則是生物的殘骸或排出物，以及真菌、細菌等微生物。不過，這個比例是健康的土壤才有的。如果土壤受到特殊影響，其成分就可能改變。比如，在被重型設(shè)備壓實的土壤中，空氣和水含量會大幅降低。再如，持續(xù)的高溫無雨天氣會讓土壤干癟，同時也會影響土壤微生物的生存。

珍貴的黑土

我們常會聽到“土壤肥力”這個詞。土壤肥力是指土壤提供作物生長所需養(yǎng)分的能力。有的人可能會認為“肥力”高低可以簡單地通過土壤中養(yǎng)分含量多少來判斷，其實這樣的理解并不全對。氮磷鉀含量、濕度、溫度、孔隙度、酸堿度、含鹽量、有毒物質(zhì)含量、微生物的種類和活性……肥力是這些令人眼花繚亂的物理、化學和生物性質(zhì)的綜合反映。

打開世界地圖，全世界最肥沃的土壤——黑土主要分布在四大區(qū)域，分別是美國密西西比河流域、烏克蘭和俄羅斯大平原、阿根廷和烏拉圭大平原，以及中國東北。黑土是具有強烈脹縮和擾動特性的黏質(zhì)土壤，非常適宜作物生長。由于黑土的存在，這些地區(qū)是世界玉米、大豆、水稻、小麥等作物的主要產(chǎn)區(qū)，肩負著穩(wěn)定世界糧食生產(chǎn)的重任。

然而，多年的過度開墾導致全球多地黑土退化，而變得貧瘠的黑土極易受外界影響而徹底流失。1928 年，一場巨大的風暴幾乎席卷整個烏克蘭，一些地方遭受了5～12 厘米厚的黑土土層破壞，而在自然條件下形成1 厘米厚的黑土土層需要200～400 年。1934 年，另一場風暴襲擊了美國東部與加拿大西部，由于地表裸露，風暴卷走3 億立方米有機質(zhì)含量高的表層黑土，導致土壤肥力下降，造成當年美國冬小麥減產(chǎn)510 萬噸。黑土流失嚴重威脅世界糧食安全，各國紛紛將黑土保護納入議題。我國正采取多種措施加強黑土地保護，為黑土“加油”，夯實糧食穩(wěn)產(chǎn)基礎(chǔ)，為世界黑土保護貢獻“中國方案”。

在黑土地上勞作的農(nóng)民

很多重要的事，在土里悄然發(fā)生

別看微生物占土壤成分的比例不高，土壤的強大功能可離不得這些小東西。

土壤微生物最重要的作用是分解動植物殘骸，幫助自然界循環(huán)利用物質(zhì)。如果沒有這些微生物，我們的地球會殘骸如山。這不只是美觀與否的問題：自然界的物質(zhì)是守恒的，不增不減，如果物質(zhì)不斷堆積在遺骸中而不被釋放，那么生者可以利用的物質(zhì)就越來越少，直至生命滅絕。微生物將組成生物體的有機物分解成無機物，無機物又可以重新被植物等吸收利用，這就實現(xiàn)了生態(tài)的物質(zhì)閉環(huán)。

土壤團聚體

植物生長離不開土壤中的營養(yǎng)物質(zhì)和微生物

被侵蝕的土壤

微生物的分解作用還是影響土壤滲水、保水能力的重要因素。某些有機物經(jīng)微生物分解后，可以轉(zhuǎn)化成膠狀物質(zhì)。這些膠狀物質(zhì)是優(yōu)良的土壤膠結(jié)劑，有助于促使土壤結(jié)成團塊——土壤團聚體。土壤團聚體之間存在大量空隙，這些空隙既是輸水的通道，又是儲水的倉庫。此外，真菌形成的菌絲體也能通過纏繞土粒來幫助土壤團聚體成型。農(nóng)忙時節(jié)，農(nóng)民勤勞地耕耘土地，用鋤、耙等工具切碎、擠壓土壤，再輔以微生物的“工作”，能夠避免土壤團聚體減少，保持土質(zhì)疏松。

氣候變化是當今世界面臨的難題之一，而維持土壤的高滲水能力對于應(yīng)對這一難題而言意義重大。如果雨水不能就地消納，而是順勢下流，那么它勢必會沖刷掉土壤中的部分營養(yǎng)物質(zhì)，影響土壤質(zhì)量；嚴重的話，還會直接卷走土壤，造成水土流失。土壤遭到的這些破壞，稱為“土壤侵蝕”。

表層土壤的有機物（包括微生物）含量遠高于深層土壤，而有機物的密度又比無機物?。ㄈ∫稽c土壤裝進瓶子里，加水搖晃，幾個小時后，無機顆粒會沉到瓶底，而有機顆粒會漂在水面），容易“隨波逐流”。因此，在所有土壤層中，表層土壤最容易被侵蝕。

富含微生物的表層土壤一旦被大量侵蝕，植物的健康生長就無法得到保障。植物的光合作用是吸收二氧化碳的強大動力，花草樹木是吸收溫室氣體的排頭兵。因此，健康的土壤在對抗氣候變暖方面的積極意義不言而喻。

土壤也讓城市更安全

城市的路面大多是不透水的。城市降水無法及時滲入地下，而只能順著下水道排走。要是排水溝渠等設(shè)施設(shè)計不到位，就難以處理短時間內(nèi)形成的大量積水。因此，在有些城市，雨稍微大點就容易發(fā)生內(nèi)澇。更糟糕的是，萬一降水量超出排水系統(tǒng)的容量，下水道的水極有可能倒灌。若是城市沒有將降雨排水系統(tǒng)和生活污水排放系統(tǒng)分開，換句話說，沖廁所的水和雨水共用一條管道，下水道的水一旦溢出，對我們?nèi)粘Ｉ畹呢撁嬗绊懣上攵?/p>

讓更多城市區(qū)域的土地具備滲水能力，避免水在地表積累，是解決城市內(nèi)澇問題有效的手段之一。健康的土壤就像海綿，在植物的輔助下，雨水花園（自然形成的或人工挖掘的淺凹綠地）和生態(tài)濕地處的降水能經(jīng)土壤輕松蓄入地下，減輕城市排水系統(tǒng)的負擔。由于土壤的滲水能力和土壤的類型、質(zhì)量等息息相關(guān)，城市建設(shè)人員經(jīng)常會“掘地三尺”，通過觀察土壤層的顏色，判斷該區(qū)域的滲水狀況。當下，城市建設(shè)部門已在很多經(jīng)考察吸水能力合格的區(qū)域開辟出綠地，這些綠地不僅是城市中的亮麗風景，更是控制雨洪內(nèi)澇和利用雨水的高效設(shè)施。

雨水花園

城市內(nèi)澇困擾居民

人類95%的食物直接或間接來自土壤，土壤還為全球生物多樣性做出了巨大貢獻，有1/4物種的生存與土壤息息相關(guān)。

然而，土壤流失就像一把懸在全人類頭頂?shù)膭?。?jù)統(tǒng)計，全球平均每5秒就有一個足球場面積大小的土壤被侵蝕或流失。根據(jù)聯(lián)合國糧農(nóng)組織資料，地球表面形成2～3厘米厚的土壤平均需要上千年，但每年卻有多達250億～400億噸表層土流失。

美國因為過度開發(fā)西部，導致草原出現(xiàn)黑色沙塵暴，這讓當?shù)厝艘庾R到，農(nóng)業(yè)機械翻耕導致大量松軟的裸土被風吹起或被水沖走。中國近年來也面臨類似的問題。為了保護我國農(nóng)業(yè)產(chǎn)區(qū)重要的可耕作土壤，我國科學家開始進行相關(guān)研究，通過引入“保護性耕作”（核心要求是在不翻耕土壤、地表有秸稈覆蓋的情況下進行少/免耕播種）機制，讓收、種同時進行，在很大程度上避免了土壤流失。可以說，保護土壤就是保衛(wèi)我們的飯碗。