民以食為天，保障糧食供給安全是確保社會穩(wěn)定的基礎(chǔ)。萬物土中生，土壤是糧食生產(chǎn)的核心，也是地球生命的基石。那么，你知道土壤是怎么形成的嗎？土壤有哪些類型？土壤也有生老病死嗎？

土壤由礦物質(zhì)、有機物質(zhì)、水分、空氣組成，與大氣圈、水圈、巖石圈和生物圈一起構(gòu)成了自然環(huán)境的五大圈層。土壤陳鋪在地球陸地表面，猶如一層皮膚保護著地球，也供養(yǎng)著不計其數(shù)的陸地生命。因此，土壤學(xué)家將其形象地比喻為“地球的皮膚”。

大部分的土壤大致可以分為A，B，C三層。A層，又叫表土層或者腐殖質(zhì)層，是植物生長、動物和微生物活動最頻繁的層次，也最易受人類的擾動。B層，又叫心土層，處于土壤剖面的中間層次，包含大量從表土淋溶下來的物質(zhì)。比如，由于下雨或者灌溉，礦物質(zhì)鹽類或細顆粒物質(zhì)等從表層土壤中遷移到下層。由于有物質(zhì)的移動和淀積，所以表土層和心土層最能反映出土壤形成過程的特點。C層，又叫母質(zhì)層，這是一個非常形象的名稱，母質(zhì)層就像母親一樣，源源不斷地為土壤的形成提供原材料。

土壤是怎么來的？

土壤主要是巖石受到風(fēng)化作用演變過來的。它需要走過一段漫長的“打怪升級”之路，經(jīng)過復(fù)雜的物理、化學(xué)和生物作用，才能從一塊光禿禿、硬邦邦的石頭，變成我們常見的供養(yǎng)萬物的肥沃土壤。母質(zhì)、氣候、生物、地形、時間五大關(guān)鍵因素，會綜合影響到土壤的形成。

在演變開始的時候，只有裸露在地球表面的巖石，絲毫看不到土壤的身影。

巖石在風(fēng)吹、日曬和雨淋等外界環(huán)境的作用下，發(fā)生一系列物理、化學(xué)變化，日積月累，最終被侵蝕成碎屑，形成土壤的最原始部分——成土母質(zhì)。

接著，生物作為土壤形成過程中最活躍的因素，參與到有機物質(zhì)的形成。土壤中的各種動植物殘體、微生物及其分解和合成的各種有機物質(zhì)等，構(gòu)成了土壤有機質(zhì)。土壤有機質(zhì)能夠改善土壤通透性，增加土壤肥力和增加土壤生物多樣性，是土壤形成的重要標志。

另外，地形通過對物質(zhì)、能量的再分配，間接地影響土壤的形成。母質(zhì)和地形是比較穩(wěn)定的影響因素，氣候和生物則是比較活躍的影響因素，它們在土壤形成中的作用隨著時間的演變而不斷變化。土壤是一個經(jīng)歷著不斷變化的自然實體，并且它的形成過程是相當(dāng)緩慢的。形成1厘米厚的土壤，可能需要幾百年的時間，而形成1米厚的土壤則需要上萬年的時間。因而民間有“千年龜，萬年土”的說法。對于人類來說，我們終其一生都無法完整見證哪怕是1厘米土壤的形成。

土壤有什么作用？

萬物土中生。土壤最重要的功能是能夠生長植物，產(chǎn)出糧食。當(dāng)然，土壤還有許許多多非常重要的功能：

她是無數(shù)動物的家園樂土。蚯蚓在土壤中走完自己的一生；螞蟻在土壤中挖出一條條復(fù)雜的地道；兔子一生要挖好多個地洞躲避獵殺，因此有狡兔三窟的說法；就連天上飛的翠鳥和貓頭鷹，也喜歡把自己的家安在土壤里。

圖片你數(shù)出了幾種土壤動物？

她能夠調(diào)蓄洪水，降低它的危害。當(dāng)洪水來臨的時候，是土壤沖在了抗洪搶險的第一線，依靠自己的蓄水能力，土壤為我們豎起來抵擋洪水的第一道屏障。

她能夠保存歷史遺跡。三星堆里的珍貴文物，正是有了土壤的保護，才能夠穿越三千多年的歷史長河，幫助我們還原一個關(guān)于古人的社會。

土壤與人類社會的發(fā)展息息相關(guān)。如果土壤遭到嚴重破壞，人類的文明也將遭受重創(chuàng)。古巴比倫是世界四大文明古國之一。然而，由于人口增長，加上戰(zhàn)爭連連，當(dāng)?shù)鼐用駷榱藬U大耕地，對森林濫砍濫發(fā)，對草地過度放牧，造成了嚴重的水土流失，結(jié)果使原本肥沃的土地成了荒蕪之地，一個燦爛的文明就此湮滅。

在北京的中山公園里，有一處獨特的方形祭壇常常引得游人駐足觀看，它就是社稷壇。社稷壇是中國古代皇帝祭祀土地神和五谷神的地方。每年農(nóng)歷二月，皇帝就會到社稷壇祈求五谷豐登、國泰民安。壇的上方，按照東西南北中的方位布局，鋪墊來自全國各地納貢而來的青、白、紅、黑、黃五種顏色不同的土壤，因而又被稱作“五色土”。

“五色土”的布局大致反映了我國土壤的分布格局。東部面朝大海，處于我國地勢的第三階梯，河網(wǎng)密集，水資源豐富，因而這里的土壤長期處于淹水的狀態(tài)。這使得土壤中的礦物氧化鐵被還原成氧化亞鐵，因而呈現(xiàn)灰綠色，也就是青色。西部氣候干旱，土壤中的可溶性鹽在蒸散作用下隨水分往上運動從而聚集在土壤表層，與土壤中的石膏等礦物一起，呈現(xiàn)出白色。南方氣候高溫多雨，豐富的雨水將大量易溶于水的礦物質(zhì)沖刷掉，剩下了大量的鐵鋁氧化物，因而呈現(xiàn)紅色。北方氣候濕潤而寒冷，土壤中的黑色腐殖質(zhì)分解十分緩慢。它們掩蓋了土壤礦物的顏色，從而呈現(xiàn)黑色。黃土則主要分布于地處黃河流域的黃土高原，橫跨青海、甘肅、寧夏等多個省區(qū)。

事實上，我國的土壤類型遠不止五種。就像世界上沒有兩片完全相同的葉子一樣，世界上也沒有兩塊完全相同的土壤。我國國土面積廣闊，南北東西跨越多個氣候區(qū)。與其他國家相比，我國的土壤類型可說是首屈一指。

一方水土養(yǎng)一方人

除了顏色差別之外，“五色土”在生產(chǎn)性能上也有很大的差別。河網(wǎng)密布的東部地區(qū)，分布著大量的青土。青土養(yǎng)分含量高，非常適合水稻的種植。作為亞洲人主要的糧食作物，水稻對于我們的重要性不言而喻。由于長期種植水稻，稻田中的土壤性質(zhì)發(fā)生了顯著變化，因此人們常把稻田中土壤直接叫做水稻土，它是青土的主要代表。西部白土鹽分含量高，也稱鹽堿土，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)利用較為困難。不過，鹽堿土地區(qū)的鹽湖是非常美麗的自然景觀。例如，茶卡鹽湖景區(qū)，每年都吸引大量的游人前去打卡拍照。南方的紅土地區(qū)，雨水和熱量資源豐富，生產(chǎn)力高，是我國重要的商品糧、林木和經(jīng)濟作物基地。比如，甜美的柑橘就在南方得到了廣泛種植。北方的黑土養(yǎng)分含量十分豐富，生長的作物常常具有很高的品質(zhì)。例如，地處黑龍江寧安市的響水村，因其土壤發(fā)育于火山灰之上，具有豐富的有機質(zhì)、礦物質(zhì)和微量元素，加之晝夜溫差大、灌溉水質(zhì)好，產(chǎn)出了馳名中外的“響水大米”，甚至有著“中國米王”的稱號。黃土高原的土壤土質(zhì)細膩，耕作歷史悠久，孕育了燦爛的中華文明。

圖片生長于江西紅壤上的柑橘

土壤需要你我的關(guān)愛

土壤是那么地默默無聞，無私地為人類的生存發(fā)展做出了巨大貢獻。然而，土壤自身的“健康狀況”卻不容樂觀。城市化進程的加快，使得大量的水稻土被轉(zhuǎn)成建設(shè)用地，嚴重擠壓了原本就不充足的耕地資源，使得我國可用的耕地面積快速逼近紅線，人地矛盾變得更為突出。西部鹽土地區(qū)氣候干燥，大風(fēng)一吹的時候，很容易卷起地方的土壤顆粒漫天飛揚，嚴重時常常引起沙塵暴，威脅人畜安全。長期以來，由于土壤利用不合理，南方紅壤水土流失十分嚴重，生產(chǎn)性能大為下降。失去了生產(chǎn)力的紅壤，就像是一片紅色的沙漠。黑土本來品質(zhì)非常高，但是由于不注重水土保持，大量的養(yǎng)分在暴雨過后白白地流失掉了。另外，過于追求糧食產(chǎn)量，一些作物種植比例過大，嚴重消耗了黑土中的養(yǎng)分。形成1厘米的土壤需要幾百年，而黑土正在以每年約1厘米的速度流失。如果不加以保護，按照現(xiàn)在的流失速度，也許再過幾十年，肥沃的黑土將不復(fù)存在。黃土高原的地形千溝萬壑，是我國水土流失最為嚴重的區(qū)域。每年都有大量的泥沙流進黃河，既淤塞了河道，又降低了土壤質(zhì)量，使得黃土高原的生態(tài)環(huán)境極其脆弱。

圖片裸露地表極易遭受水土流失

除了水土流失之外，越來越嚴重的土壤污染也極大地損害了土壤的健康。比如，近年來新聞上頻頻播報的土壤鎘污染事件就是因為含有大量鎘元素的污水污染了土壤。土壤健康受到損害后，也會牽連到人類。人們?nèi)绻L期使用鎘元素超標的大米，將會患上一種全身骨痛的可怕疾病，俗稱“痛痛病”，痛苦一生。

土壤是糧食生產(chǎn)的根基，表層土壤的流失和污染將嚴重威脅糧食生產(chǎn)，加劇糧食價格的波動，引發(fā)社會動蕩，使得無數(shù)的人們陷入貧窮和饑餓之中。因此，當(dāng)我們關(guān)心糧食安全的時候，更應(yīng)該懷著一顆感恩的心，對腳下的土壤多一份尊重和關(guān)愛。就像作家林語堂先生說的那樣，“和草木為友，與泥土相親”。

來源：農(nóng)環(huán)視界

作者：楊順華（中國科學(xué)院南京土壤研究所、中國土壤學(xué)會科普工作委員會委員） 

本文已發(fā)表于《少年科學(xué)畫報》2020年第6期，有修改。