土壤簡知科普

土壤是我們常見的自然資源之一,它處於大氣圈、岩石圈、水圈和重物圈的過渡帶,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爲重要的意義。

重要但易被忽視。如同陽光、水、空氣一樣,土壤也是最容易被忽略的自然資源。這下但因爲土壤本身是可以不斷更新的自然資源,還因爲土壤演化速度很慢,對外界的影響反應也非常緩慢,即使受以損害,也需要較長時間才能顯現出來。另外就是土壤分佈極爲普遍,數量也很龐大,即使有些損失也並不能引起重視。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,同步土壤具備了豐富的生物多樣性,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能力。

當土壤流失、養分匱竭、結構破壞和遭受污染後,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、土壤活性等隨之變化,土壤就很難繼續發揮自然作用。

土壤的構成和結構。土壤是地表岩石風化物在植物和微生物作用下形成的鬆散堆積物,是氣候、生物、地形、母質和時間等因素綜合作用的結果。不同成土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。

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。土壤礦物質所佔比例較大,是構成土壤物理框架的主體,並通過風化作用爲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的重要組成成分,儘管含量很小,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程序,土壤空隙中能夠滿足植物根系和土壤微生物與動物的溪水和呼吸需求。研究調查表明,當土壤固體和空隙的體積比例各約50%,而且土壤礦物質和有機質分別佔45%和5%左右,土壤孔隙中水和空氣各佔一半時,土壤的結構基本達到最理想狀態,爲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。

土壤的生態功能。土壤具有非常綜合強大的生態功能,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生長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陰與吸水特徵引起的土壤溫度,水分與通氣特徵均會影響土壤土壤的理化環境,進而影響土壤,生物多樣性。

其次,土壤具有過濾緩衝和轉化能力,從而具備吸收吸附和釋放水分,空氣養分等功能已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淨化水體等作用,而且土壤在吸收和向更深層次疏導水分的過程中,也會起到調節水循環,減少回供水災害和土壤乾旱災害等作用。另外,土壤還具有對溫度,溼度,酸鹼性等進行緩衝和調節的能力。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。

第三,土壤本身就是生物基因庫和繁殖場所,土壤中生活着脊椎動物,無脊椎動物以及肉眼看不見的各種原生動物、真菌、細菌和放線菌等豐富的生物類羣,這也是土壤生物多樣性的直接表現。據研究,每平方米的草原土壤裏,除了盤根錯節的根系外,含有約1210萬頭土壤小動物,如蚯蚓線蟲等,沒克肥沃的農田土壤中,除了根系及其脫落物外,還有25億個細菌,40萬個真菌,五萬個藻類生物,3萬個原生動物。可以說土壤本身就是類型衆多、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。

保護土壤保護未來。隨着人類活動範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:砍伐森林和草原的過度放牧,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使用有毒有害成分,隨着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,有積碳喪失養分不平衡,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,大量使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,土壤抗病能力降低,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行程,2到3釐米新的土壤形成需要1000年時間,但是流失只需要幾分鐘。目前全球地表33%的土壤已經退化,到2050年約90%土壤將會退化,全球土壤侵蝕每年導致250億至400億噸表土流失,導致作物產量土壤的碳存儲和碳循環能力、養份和水份明顯減少,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,一些我們並未瞭解的功能基因,也可能隨之滅絕,損失簡直無法估計。

所以,生態環境沒有替代品。用之不覺,失之難存。保護土壤刻不容緩。

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