地球上的土壤究竟是如何形成的

     看看自己的脚下,土壤是多么平凡的东西,似乎在任何地方都可以看到。可土壤到底是由什么东西组成,怎么组成的呢?将这些不起眼的东西放大数十上百倍你就会发现,它们的主要部分是细小的碎石块。此外,空气、水、微小生物也是土壤的重要组成部分,当然,别忘了最重要的部分———腐殖质。

    现在,就让我们来看一看地球土壤的形成过程。

  1 基本来源 最细碎的石头

    对土壤最好的定义是“地球陆地表面能够生长绿色植物的疏松层”。摸上去,土不像石头那么硬。它在地球上的分布也很不平衡,其厚度从数厘米至两三米不等。土壤在地球上的分布很不平衡,有些地方的土很厚,有些地方基本上没什么土。登上智利安第斯山顶的岩石高台,会发现一个诡异的现象,那里的植物中有很多是食肉的!为什么会出现这样的情况?流水冲蚀使那里的土壤层太薄,植物无法从中得到足够的养分。当然,我们的稻米、小麦不能到处捉虫子吃,土壤对人类的农业有决定性的意义。

  古希腊人认为,世界是由土、水、火和空气四种元素组成的,石头当然是由“元素土”构成的。真实土是由石头变成的。地球上是先有石头后有土。土壤的主要成份是一小粒一小粒的石头。因为火山、土震、植物根系作用、风吹雨打和热胀冷缩,石头逐渐碎裂变成小颗粒,形成了土壤的主体。那么构成土壤的这些岩石颗粒究竟有多小呢?事实上,土壤中主要有三种矿物小颗粒:介于0.075毫米和2毫米之间的砂粒,直径介于0.005毫米到0.075毫米之间的粉砂和直径小于0.005毫米的黏粒。人能分辨的最小尺寸是0.075毫米,也就是说人只能看到单个的砂粒。而最小的黏粒因为太小了,之间会有很强的分子力,以至于紧密地黏在一起。

  2 组成部分 一个复杂的生态系统

  地球上的土壤并不是铁板一块(土当然不是铁板),虽然我们通常知道的土壤就是土粒,但其实里面还有大量水和空气。特别有意思的是,跟土壤结合在一起以后,水的密度能达到1.2-2.4克/厘米,在105℃到200℃的高温下才会蒸发掉。所以说,土壤不是矿物颗粒、空气和水的简单混合,而是一个复杂的系统。除了这些简单的物质,还有复杂的有机物。

  “土”这个词经常被认为是简单、乏味的代名词,但是土壤其实一点也不简单。在土壤里,有一个完整、复杂的生态系统。用肉眼就可以看到,“土壤界的野兔”———弹尾跳虫就像会瞬间移动的小米粒一样跳来跳去;微小的蜈蚣在到处追杀它们;相比之下偶尔露出头来的蚯蚓显得无比巨大。在显微镜下,你可以看到长得像小甲虫那样微小螨虫迈着八条细腿走来走去;线虫看上去就像缩小的蚯蚓,但是长着地球上最变态的嘴,看上去就像8台电锯;阿米巴变形虫不紧不慢地用拥抱和消化液招待着周围一切小于它的生物;根瘤就像小小的气球一样附在植物的根系周围。当然还有各种细菌和真菌,在一小勺土壤里就含有亿万个细菌,25克森林腐殖土中所包含的霉菌如果一个一个排列起来,可长达11千米。

    核心成份 腐殖质是植物的粮食 

  土壤形成时间很长,但并不是地球所独有,月球和火星上也有土壤———如果把土壤简单地定义成微小的矿物颗粒的话。月壤中矿物颗粒的来源主要是因撞击而破碎的月岩和陨石。它们是构成月壤的主要成份。月岩由于热胀冷缩的长期作用自身发生崩解以及月球上火山爆发的火山灰和岩石碎屑也是月壤的来源之一。而火星土壤的形成还要加上大气流动的风化作用。

  但是,如果你能抓起一把月球或者火星上的土壤来看,会发现它们和地球的土壤基本不是一种东西。那种土壤特有的褐色在哪里?土壤好闻的(或者难闻的)腥气在哪里?土壤黏黏的质感在哪里?比较月球和火星的土壤,你才会真正注意到地球土壤的精华———腐殖质。

  腐殖质是生物改造地球环境,同时又受益于这种被改造的环境的一个典型例子。土壤是有机质,包括落叶、动物尸体之类的东西,在微生物作用下形成的复杂而较稳定的大分子有机化合物,腐殖质的主要组成元素为碳、氢、氧、氮、硫、磷等,如果你是植物的话,一定觉得这些字眼听上去很可口。腐殖质正是植物能“吃进口”的“菜”,腐殖质里包含两种能够溶于水的大分子酸性物质“胡敏酸”和“富里酸”。植物可以通过吸水把它们吸进去,就像我们喝粥一样。同时,腐殖质又是一种胶体状,它能让土壤更有黏性,从而增强土壤的吸水、保肥能力;腐殖质是形成团粒结构的良好胶结剂,可以提高黏重土壤的疏松度和通气性,改变砂土的松散状态。同时,由于它的颜色较深,有利吸收阳光,提高土壤温度。腐殖质需要很多条件才能形成,好的土地可谓“可遇不可求”。

  4 形成过程 从500年,到一万年

  把石头磨成土需要极大的耐心,而腐殖质的形成也需要时间。有一些资料声称,在典型的情况下,要形成一英寸(2.45厘米)土壤需要500年时间。换言之,假设明朝正德皇帝在豹房嬉闹之余,突然灵光一闪想要保护陕西的环境,于是下令禁止在黄土高坡上砍树放羊,再假设此后的嘉靖、崇祯、皇太极、康熙等一大堆人都继续执行这个政策,那么,该地区因此新生的土壤,到今天也只有一英寸而已。如果现在把某地表层一英寸的土壤完全移除,代替它们的土壤需要到2508年才能重新形成。中国科学院南京土壤研究所研究员李忠佩给出的数据更加惊人。他表示,从最初的风化开始,形成一毫米的土壤需要一万年的时间。无论采用哪种说法,土壤增殖速度,人类可是等不起的。

  现在我们知道,土壤的那些颗粒形成很不容易,而腐殖质更是弥足珍贵。也就是说,土壤是一种很有用,同时又很有限的东西,对于这类东西,我们有个专门的词来指代它———“资源”。看起来到处都是的土壤也是一种资源,而且是一种关系到人类生存,国家长治久安的重要战略资源。而现在,这种资源正在快速消耗,并处在危险的边缘。

  土壤还会变成石头

  石头能变成土,那么土还能变回石头吗?答案是肯定的。如果土层足够厚,压在下面的土就会在压力的作用下变成石头,如果是泥土,将会变成泥岩,如果是砂子,就会变成砂岩。好消息是,这个过程需要上亿年,而石头变成土的过程可以用百年计算。所以,不会因为变回石头损失太多的土。

  家里的灰尘不是土

  烦死了!每周如果不擦桌子,桌面上都会积一层灰尘!但你知道吗?你在家里发现的灰尘主要不是土,而是你皮肤掉下来的碎屑!当然,这些碎屑也正在成为大自然里土壤的组成部分

 

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