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地球的皮膚:土壤

發(fā)布時間:2020-05-04瀏覽次數(shù):3205


土壤

是田野里不忍沾身的泥巴,
是地面上一文不值的塵土,
司空見慣、不值一提。
然而,就像空氣、水陽光一樣,
土壤在維系人類生存方面,
起著至關重要的作用。
除了能生長農(nóng)作物、提供食物,
土壤還有許許多多的“特異功能”:
它可以調蓄洪水,
一遍遍地上演“兵來將擋水來土掩”的戲碼;
它可以將能夠產(chǎn)生溫室氣體的碳
封存在自己體內(nèi),
成為陸地生態(tài)系統(tǒng)中最大的“碳富豪”;
它也可以作為土壤動物、微生物
甚至人類的棲身之所,
不信你看那一排排的陜北窯洞;
它還可以保存珍貴的文化遺產(chǎn),
任秦皇漢武、唐宗宋祖沉睡千年,
始終護其周全;
另外,有些土壤還是珍貴的旅游資源,
如云南土林、甘肅彩丘,吸睛無數(shù)。
甚至,它還可能是一味良藥,
不少地方都有食用黏土棒治療腸道疾病的傳統(tǒng)。
如若離開土壤,

人類文明將失去生機、難以為繼。

 

▲張掖彩丘(張掖國家地質公園)


土壤學家常常將土壤比作地球的皮膚。

皮膚是人體的最大器官,
更是抵御外來傷害的首要屏障,
幾乎沒有人懷疑皮膚對于生命的重要性。
作為覆蓋在地球表面的一層松散物質,
土壤也像皮膚一樣維持著陸地生命的存續(xù)。
▲英國農(nóng)業(yè)土壤利用景觀


20 世紀 60 年代,蘇聯(lián)土壤學家稱土壤為土被;根據(jù)希臘語中“Geo(地球)”和“Derma(皮膚)”的含義,1967年創(chuàng)刊的國際土壤學會雜志被命名為《Geoderma》,至今仍是土壤學領域的經(jīng)典期刊。我國早在唐代就把土壤稱為“地皮”。這一貼切的比喻,在世界范圍內(nèi)得到了廣泛共識,形象地概括了土壤的主要功能與特點。

然而,要想深入地認識土壤,光靠比喻還不行。土壤的形成與分類則是科學認識土壤的起點。


土壤的形成

土壤的形成主要源自地殼表層巖石的風化。暴露在地表的風化殼是土壤形成的物質基礎,通過與周圍環(huán)境發(fā)生一系列復雜的物理、化學和生物反應,逐漸形成具有肥力特征的土壤。
▲發(fā)育于紅色砂礫巖的土壤景觀(蘇格蘭Stonehaven)


19世紀末,俄羅斯土壤學家道庫恰耶夫創(chuàng)立土壤發(fā)生學說,指出土壤是母質、氣候、生物、地形和時間五大成土因素的產(chǎn)物。

成土母質為土壤的發(fā)生發(fā)育提供最初的物質來源,是構成土壤礦物質、提供植物所需養(yǎng)分的物質基礎。因此,土壤繼承了土壤母質很多重要特征。
需要指出的是,巖石風化并非成土母質的唯一來源,無處不在的大氣降塵也可為土壤發(fā)育提供新鮮底物,甚至從根本上改變原本自上而下的成土模式和風化速率。
▲講解員在博物館中介紹土壤形成與氣候的關系(荷蘭:世界土壤博物館)


氣候主要通過溫度和降水全面影響成土過程中的物理、化學和生物作用的強度和方向。生物(包括植物、動物和微生物)在自身的生命活動中與土壤之間發(fā)生著物質和能量交換,改變土壤結構和孔隙狀況。地形主要通過影響其他成土因素而發(fā)生作用,以及在重力作用下對地表的物質和能量進行再分配。

 

▼云南東川紅土地與村莊(請橫屏觀看)
當然,任何因素對成土過程的影響都與時間有關,作用程度隨時間的延長而加強。除此之外,人類活動通過調節(jié)和改變其他成土因素來控制土壤的發(fā)育程度及方向,對土壤發(fā)生演化起著不可忽視的作用,成為五大成土因素外最重要的影響因素。例如,水稻土就是長期人為耕作活動的結果。值得一提的是,由于環(huán)境的差異,五種成土因素的作用并不是均勻相等的,每種因素都可能成為成土過程的主導者。
▲山西隰縣的午城黃土(中國最早的黃土)


土壤形成的速率則取決于土壤形成時的環(huán)境條件。一般來講,濕熱的環(huán)境更利于土壤的形成。不過,即使在南極那種極端惡劣的冰雪環(huán)境中,也有一些地衣的著生,進行著緩慢的原始成土過程。已知最快的土壤形成速率出現(xiàn)在新西蘭的南阿爾卑斯山,速率為2.5毫米/年,更多的土壤則是在如龜速般形成。據(jù)估算,地球表面土壤的平均形成速率約為0.056毫米/年。也就是說,在不考慮土壤侵蝕的情況下,形成1米厚的土壤,大概需要18000 年。我們常見的土壤,其形成一般都在萬年以上,因而有“千年龜萬年土”的說法。


土壤的分類

物以類聚,人以群分。
分類是致力于發(fā)現(xiàn)、表征、命名、歸類對象,以便理解其形成要素和它們之間的相互關系,其目的是鑒別和認識以及建立一個分類對象的有序體系。通過土壤分類,人們不僅可以快速理解土壤的發(fā)生演化規(guī)律,還可以根據(jù)不同土壤類型的特點因地制宜。
可以說,土壤分類既是科學認識土壤的起點,也是有效管理土壤資源、指導農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的重要工具。
▲野外土壤類型調查——挖掘剖面
(不同層次的土壤分層堆放,以便回填)


我國疆域遼闊,土壤資源絕對量大、資源區(qū)域差異明顯、有著豐富的土壤類型。類似于生物分類學上的界、門、綱、目、科、屬、種,在我國現(xiàn)行的中國土壤系統(tǒng)分類中,土壤學家將土壤劃分出14個土綱,39個亞綱,138個土類,588個亞類,土系的數(shù)量則不亞于美國的22000個,充分說明了土壤資源類型之豐富和變異程度之大。

 

▲中國土壤系統(tǒng)分類中的14個土綱


人為土最能體現(xiàn)“人土相依”這一樸素的自然哲學理念。在世界上很多地方,特別是在有悠久耕作歷史的地區(qū),人為活動,包括人工搬運、耕作、施肥和灌溉等,強烈地改變了原有土壤的形成過程,土壤的形態(tài)和性質也發(fā)生了重大改變,而那些原生土壤僅僅作為母土或埋藏土壤存在。

▲北京中山公園的五色土/供圖:劉凱


這類受人為活動深刻影響的土壤就叫做人為土。我國的農(nóng)耕歷史悠久,人為改土、造土的規(guī)模和時間跨度世所罕見,人為土在我國的分布十分廣泛?!暗净ㄏ憷镎f豐年,聽取蛙聲一片”在我國南方魚米之鄉(xiāng)看到的大片稻田甚至自家菜園里的土壤,大部分都是人為土。

人為土的類別與我國長期的農(nóng)耕歷史文化密切相連,是歷史時期人類生產(chǎn)過程與自然成土過程綜合作用的結果。我們都知道五谷豐登寓意年景好、糧食豐收。其實,五谷所需的生長環(huán)境,如小麥長在旱地,而水稻長在水田,決定了人們改土、造土的方式,從而形成了水耕人為土和旱耕人為土兩大人為土。
▲江蘇興化的水鄉(xiāng)垛田


水耕人為土主要指水稻土,多分布在多雨的江南地區(qū)。稻田常年處于周而復始的灌水-落干循環(huán)之中,導致土壤亦交替處于氧化-還原的狀態(tài),土壤中出現(xiàn)了明顯的水耕氧化還原層。積水條件導致土壤中積累了大量的有機質,但也將原有的很多物質不同程度地淋失掉了。根據(jù)這種層次的性態(tài)差異及一些反映附加過程的特性,水耕人為土又可被進一步分為簡育、鐵聚、鐵滲和潛育人為土四種類型。

▲太行山東側的梯田


旱耕人為土是區(qū)別于水耕人為土的另一大人為土類型,多見于受雨量限制的北方地區(qū)。旱耕的方式隨地區(qū)變化極大,因而具有很強的區(qū)域性。在黃河流域,人們在培肥土壤的過程中,施用大量有機肥、家畜肥、人糞尿以及圈肥等各種肥料,并經(jīng)過堆墊等作用,在土壤表層形成了一層有機質含量較高的熟化層。在珠江流域,也有廣泛旱耕人為土造土過程,不過方式有所不同,人們將池塘中的淤泥堆墊成型,形成了具有地域特色的泥墊旱耕人為土??梢哉f,人為土就是人為創(chuàng)造或者加工出來的土壤。

▲浙江麗水梯田景觀


不過,正如“巧婦難為無米之炊”,天南地北的農(nóng)民根據(jù)手上現(xiàn)有的物料和工具,使出各種絕活,又是鋤地又是堆肥泥墊等等,雖然殊途,但終究同歸,自家地里原本毫無生機的土壤脫胎換骨地換了模樣。人為土的編輯改造過程,是人們因地制宜、科學管理土壤的典范。

土壤是一種自然資源
▲郵票上的中國土壤景觀/制圖:楊順華


土壤是一種近乎不可再生自然資源。形成一厘米厚的土壤可能需要成百上千年,甚至都沒有人能完整見證一厘米土壤的形成,而它與毀滅之間,可能只差一場暴雨、一次污染事件。

根據(jù)聯(lián)合國2015年發(fā)布的《世界土壤資源狀況》報告,世界范圍內(nèi)土壤正面臨土壤侵蝕、土壤酸化、土壤污染、土壤鹽漬化土壤生物多樣性喪失等多種威脅。
▲水土流失嚴重的黃土高原


僅以土壤侵蝕為例,每年就會造成250億~ 400億噸表土流失,導致作物減產(chǎn)、土壤固碳能力下降、養(yǎng)分和水分明顯減少。據(jù)統(tǒng)計,每年因侵蝕所造成的谷物損失可高達760萬噸。近年來,頻頻見諸媒體的土壤污染事件,更讓人們對這一寶貴資源的安全充滿憂慮。

古人云:皮之不存,毛將焉附?生產(chǎn)性土壤的進一步喪失,不僅將嚴重威脅到糧食生產(chǎn)和安全,有可能使數(shù)百萬人陷入饑餓和貧窮,還將加劇對自然的破壞,摧毀人類共同的家園。
▲湖南婁底的紫鵲界梯田


然而,人們在仰望星空探索未知的時候,常常忽視了自己腳下所踏立的土壤。

文藝復興巨擘達·芬奇就曾直言“我們對自己腳下土壤的了解,遠不及對浩瀚的天體運動了解得多”。
作為地球皮膚的土壤,需要人們更多的關注和呵護。人們應該深刻認識到“萬物土中生”,也將“終歸于土”。
在“山水林田湖草是一個生命共同體”理念的指導下,加強人們對自然、對土壤的敬畏,提高人類土壤文化水平,才能真正讓語言學家林語堂“與草木為友,和土壤相親”的格言更加落到實處。
▲云南元陽梯田景觀


遙望廣袤無垠的祖國大地,

七連嶼上,海鷗競翔;
長江之側,稻花飄香;
黃河之濱,麥浪滾滾;
黃土高原,千溝萬壑;
東北大地,黑土賽金;
江南佳地,稻花飄香;
遼闊西北,胡楊林立;
世界屋脊——青藏高原,
欲與天公試比高。
▲東北興凱湖邊的國營農(nóng)場


正是我們腳下這寂靜的土壤

裝點了遼闊的大地,
也支撐了這片土地上豐富多彩的生命世界。
正如世界上沒有兩片完全相同的樹葉,
地球上也沒有兩個相同的土壤單元
僅以水稻田為例,
就有水田、坑田、垅田、砂田、桑基魚塘等

豐富多彩的利用類型。

 

▼廣東佛山九江鎮(zhèn)?;~塘(請橫屏觀看)


我們腳下這一片片寂靜無聲的土壤,

提供了我們延續(xù)千年的生存所需,
造就了數(shù)千年的農(nóng)耕傳奇,
也深刻塑造了我們的精神世界,
形成
命運共同體

將人類與這塊大地牢牢地綁定在一起!



                                                                                                                       文章轉載自《地球》雜志

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