土壤“千層糕”

近日，一位來自東北黑土區的朋友對我說，她在廣州動物園初見“紅色大象”（大象裹著赤色泥漿）時驚嘆不已——原來土壤還有紅色的。我順勢延伸：若往下挖不同地區的土壤，會發現各處的土壤都是各有特色、層次分明的“千層糕“！

土壤的漫長演化史

自1萬多年前的農業革命開始，先民便將土壤視為與空氣、水同等重要的基礎自然資源。地球雖已有46億年歷史，但土壤的形成始于寒武紀海洋生物登陸后。我們腳下的土壤主要發育于第四紀紅土，其中澳洲和非洲部分區域的土壤具有數億年歷史，而北歐多數地區的土壤僅形成于最近1萬余年。

巖石是土壤形成的物質基礎。在物理作用（如熱脹冷縮、開裂粉碎、風吹雨打）下，巖石逐漸解體為碎屑。海洋生物登陸后，細菌、真菌、苔蘚和構成地衣的藻類吸取巖石表面的礦物質，分泌出各種酸。這些酸又會促進巖石的化學分解，巖石開始變成更小的礫石、沙粒等，或停留在原地，或被搬運沉積。

穩定下來的各種積物（地表巖石風化后形成的堆積物，統稱為風化物）的表層生物通過繁衍和死亡積累有機質，為更高等生物的生長提供了養分和生存條件。同時，有機質與風化物中的黏粒結合，形成暗黑色物質，致使土壤形成了層次。

影響土壤形成的因素

俄國土壤學家道庫恰耶夫提出的土壤形成因素學說（亦稱成土因素學說）認為，土壤的形成是五大自然因素長期綜合作用的結果：氣候（決定性因素，控制溫濕度、風化速率與強度）、生物（主導性因素，影響土壤肥力）、地形（區域性調節因素）、母質（物質基礎與遺傳載體）和時間（發育累積因素），該學說奠定了現代土壤學的基礎。

同時，在土壤形成過程中，也不乏人為因素的影響。

腳下的“千層糕”是如何形成的

土壤之所以被稱作“千層糕”，是因為它在演化過程中不僅形成了多樣的形態，還慢慢演化出了多種層次。土壤內部發生的物質增加、流失、遷移和轉化4個過程正是“千層糕”形成的關鍵。

物質增加：落葉和植物死亡的根系向土壤輸入了有機質，人工施肥、大氣沉降或土壤表面蒸發時遺留的鹽分和二氧化硅，會隨著水分的再次輸入匯集于土壤中。

流失：表土的侵蝕、土壤中細小的黏粒和養分隨水分向下遷移，甚至進入地下水系統；農作物的收獲也會導致土壤中的營養物質被動流失。

遷移：水分帶著細小的黏粒、溶解的鹽分和有機質在土壤中移動。蚯蚓會帶著凋落物從地表移入下層，白蟻筑巢、嚙齒動物挖洞等生物作用也會使土壤發生移動和混合。

轉化：土壤礦物的風化，從原生礦物如鉀長巖分解成次生礦物，再進一步形成鐵鋁水合氧化物，有機殘留物分解成有機酸，以及形成腐殖質等。

層與層之間

簡單的“千層糕”只有A、B、C這 3層——表土層、沉積層和巖石層（又稱母質層）。

典型的“千層糕”還有表面枯枝落葉和半腐爛枯枝樹葉的O層（腐殖質層），發生物質淋溶的E層（淋溶層）。為了方便記憶，有科學家將之描述成“Our Aunt Ethel Bakes Cookies Regularly”（我們的阿姨埃塞爾定期烘烤餅干），而復雜的“千層糕”還有更多的層次，如白漿層，每個層次還可以細分出很多層次。

科學家從“千層糕”中獲得了各種有用的信息，如生物多樣性、植物生長特性、土壤特征、巖石風化等自然信息，以及城市土地利用情況等人文數據。同時，它對自然界的水過濾也有極為重要的作用。

“易病”到“抑病”

地球土壤與黏土、月壤等最大的區別是土壤含有有機質和生物。各種微生物之間存在寄生、共生、共棲、競爭、捕食等關系，它們互相制約，共同推動土壤的演化，使土壤保持健康。

并且，作物與微生物區系間容易形成一個特殊的環境。當長期種植某種作物時，養分的消耗、植物根系產生的分泌物、作物殘茬等都容易造成土壤腐壞，不利于該作物的健康生長，使土壤容易生病。

比起單一作物的長期栽培，作物輪作和多種作物間套種植能改善土壤環境。

此外，堆肥也能將土壤由“易病”轉化為“抑病”。堆肥是一種在好氧環境中經過一周以上高溫（70攝氏度）發酵的肥料。在這個過程中，雜草種子、病菌等都會被消滅，并與發酵后的堆肥重新構建微生物區系。微生物數量空前增長，還會出現放線菌等具有抗病意義的微生物。堆肥之所以有“抑病”作用，正是因為堆肥中有數量龐大的微生物，且這些微生物有多種抑制病菌的機理。

可以用堆肥改良土壤嗎？

日常生活中，人們會產生很多廚余垃圾，很多人想將廚余垃圾轉化為堆肥，施用到土壤中，但這也是有條件的。

堆肥制作最主要的是4個條件：

1.碳氮比。理想碳氮比是25∶1～30∶1，通常廚余垃圾的碳氮比較低，需要和其他秸稈或者雜草混合調整，否則容易腐爛，影響堆肥質量。

2.濕度。堆肥需保持好氧環境，濕度過高或過低均會抑制微生物活性，環境理想濕度為用手擰干不再流出水分的程度。

3.溫度。堆肥過程需要維持高溫（70攝氏度以上）一周。

4.菌種。自然堆肥初期效率較低，需要添加微生物菌劑來加速分解；多次堆肥后，可以用堆肥的一部分（20%）加入新鮮的堆體中。

單個家庭的廚余垃圾可通過簡易裝置轉化為有機肥料，但難以實現規模化堆肥生產。若以社區和學校為單位，將大量廚余垃圾與枯枝落葉等有機廢棄物混合，配合科學處理技術，則可生產出優質堆肥。目前國內多地已成功推行此類堆肥項目，不僅制定了完善的生產技術規范與產品質量分級標準，其產出也更廣泛應用于園林綠化、農田改良及有機農業生產領域。

土壤是歷經億萬年演化的動態生命系統，其分層結構和微生物群落維系著生態系統平衡。科學的堆肥技術能有效改良土壤質量，推動農業可持續發展。保護土壤健康，就是守護人類賴以生存的生態根基。

（責任編輯 / 王佳璇" 美術編輯 / 徐博宇）