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第6章 认识我们的地球(5)

那么,构成土壤的这些岩石颗粒到底有多小呢?其实,主要有三种矿物小颗粒存在于土壤之中:砂粒,直径在0.075~2毫米之间;粉砂,直径在0.005~0.075毫米之间;黏粒,直径小于0.005毫米。对人类来说,0.075毫米是能分辨的最小尺寸。也就是说,我们仅能看到单个砂粒,而最小的黏粒因其太小,加上互相之间还有非常强的分子力,以至于紧密地黏在一起,肉眼无法分辨。

土壤是个复杂的生态系统

地球上的土壤并非如铁板一块,虽然土粒就是我们通常所知道的土壤,但实际上还有大量的水和空气存在于土壤中。特别有趣的是,水与土壤结合在一起后,其密度就达到了1.2~2.4克/厘米,在高达105~200℃的温度下才会蒸发。由此看来,土壤是一个复杂系统,而并非矿物颗粒、空气和水的简单混合,土壤中除了这些简单的物质外,还有许多复杂有机物。

比如,弹尾跳虫这种我们的肉眼能够看到的“土壤界的野兔”,就如同会瞬间移动的小米粒一样在土壤中跳来跳去;微小的蜈蚣则到处对它们追杀;偶尔露出头来的蚯蚓相比起来,就会显得巨大无比。我们在显微镜下,可以看到迈着8只脚走来走去的长得如同小甲虫那样微小的螨虫;像缩小的蚯蚓一样的线虫,可谓长着地球上最变态的嘴,看上去如同8台电锯一样;还有不慌不忙的阿米巴变形虫,用拥抱和消化液招待着周围一切比它小的生物;根瘤附在植物的根系周围,如同小气球一般。除此之外,还有各种各样的细菌和真菌,在仅有一小勺的土壤中,就存有亿万个细菌。研究发现,25克森林腐殖土中所包含的霉菌如果一个个地排列起来,能达到11千米的长度。

腐殖质是土壤的核心成分

虽然形成土壤需要很长时间,但它并非地球所独有,土壤在月球和火星上也同样存在。因撞击而破碎的月岩和陨石是月球土壤中矿物颗粒的主要来源,它们是月球土壤的主要构成成份。在长期热胀冷缩的作用下,月岩本身会发生崩解。月球上火山爆发的火山灰和岩石碎屑等,也是月球土壤的来源之一。而对于火星土壤来说,除上述提到的意外,还要加上大气流动的风化作用。

但是,地球上的土壤不同于月球或火星上的土壤。而是具有地球土壤特有的褐色、腥气以及黏质感。之所以会出现如此差异,主要在于地球土壤中有一种重要的物质——腐殖质存在。

生物改造地球环境,同时又受益于被其改造的环境,腐殖质就是一个典型例子。土壤是包括落叶、动物尸体等在内的有机质,在微生物作用下形成的复杂而比较稳定的大分子有机化合物。碳、氢、氧、氮、硫、磷等是腐殖质的主要组成元素,因而腐殖质也成为地球上的植物能“吃进口”的“菜”。

“胡敏酸”和“富里酸”是包含于腐殖质中的两种能溶于水的大分子酸性物质。通过吸水,植物可以将其吸进去,为自己的身体生长供给营养。腐殖质同时又是一种胶体状,它能让土壤更具黏性,从而增强土壤的吸水、保肥能力;腐殖质还是形成团粒结构的良好胶结剂,对提高黏重土壤的疏松度和通气性,改变砂土的松散状态起到了重要作用。

此外,因其较深的颜色有利吸收阳光,所以还可提高土壤温度。

土壤的形成“年头”

经科学家研究发现,在典型的情况下,一般约需500年的时间才可形成1英寸(2.45厘米)的土壤。简单地说,假如明朝的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,于是下令黄土高坡上禁止砍树放羊,再假设此后的嘉靖、崇祯、皇太极、康熙等一大堆人都对此政策加以执行,那么该地区至今也不过只有一英寸的新生土壤。如果现在要完全移除某地表层1英寸的土壤,则需要到2508年才可重新形成代替它们的土壤。此外,还有研究认为,从最初的风化开始,需要1万年的时间才能形成1毫米的土壤。

由此可知,形成土壤的那些颗粒非常不易,而腐殖质更是弥足珍贵。也就是说,土壤是一种非常有用,同时又非常有限之物。我们有个专门的词来指代这类东西——“资源”。看似遍地都是的土壤其实也是一种资源,而且还是一种重要的战略资源,关乎人类的生存和国家的长治久安。

相关链接——中国土壤的颜色及分布

土壤在我国主要有以下几种颜色:黑土、白土、砖红壤、棕壤、黄土、红壤、塿土、粘土、砂土、暗棕攘、白浆土、灰漠土、黄绵土、红粘土、风沙土、紫色土、潮土(浅色草甸土)、沼泽土、水稻灌淤土和灌漠土等。

在这些颜色各异的土壤中,质量最为优良的是黑土。它以其有机质含量高、土壤肥沃、土质疏松、最适农耕而闻名于世。从全球看,有三个地方能称为黑土区,即乌克兰大平原、密西西比河流域以及我国东北松辽流域。

而我国南方地区多位于热带、亚热带地区,这里有各种红色或黄色的酸性土壤广泛分布,有砖红壤、燥红土(稀树草原土)、赤红壤(砖红壤化红壤)、红壤和黄壤等类型自南而北分布。

我国分布面积最大的土壤是红壤,主要在长江以南的广阔低山丘陵地区分布,包括江西和湖南的大部分地区。此外,在云南、广西、广东、福建、台湾的北部以及浙江、四川、安徽、贵州的南部,也均有红壤分布。红壤于中亚热带气候条件下形成,常绿阔叶林是其自然植被。由于土壤脱硅富铝化作用和生物物质循环均较活跃,风化淋溶强烈,再加上较高的铁游离度,因而使土壤呈现红色。此外,因为红壤属酸性土壤,故适合茶叶种植。

与红壤相比,黄壤形成的热量条件略差,但有较好的水湿条件,丰富的有机质来源,可是由于分解快,流失多的缘故,使得土壤中腐殖质比较少,土性较粘。

黄棕壤主要在北部秦岭、淮河,南到大巴山和长江,西自青藏高原东南边缘分布,东至长江下游一带,属于黄红壤与棕壤之间的过渡型土类,既有黄壤与红壤富铝化作用的特点,又有棕壤粘化作用的特点,呈弱酸性反应,有较高的自然肥力。

棕壤主要在山东半岛和辽东半岛有分布,土壤有较强的粘化作用,还会有比较明显的淋溶作用产生,使钾、钠、钙、镁淋失,粘粒向下淀积,因而有较厚的土层和较粘重的质地,表层有机质含量较高,呈微酸性反应。

暗棕壤主要在东北地区大兴安岭东坡、小兴安岭、张广才岭和长白山等地分布,土壤呈酸性反应。与棕壤相比,它的表层有机质含有量较为丰富,积累的腐殖质量较多,是较肥沃的森林土壤。

寒棕壤(漂灰土)在大兴安岭北段山地上部一带分布,北宽南窄。土壤有较大酸性,土层比较薄,有机质分解慢,缺少有效养。

褐土在山西、河北、辽宁三省连接的丘陵低山地区以及陕西关中平原一带分布。由于淋溶程度不太强烈,故积淀了少量的碳酸钙。土壤呈中性、微碱性反应,积累了比较多的矿物质、有机质,有较厚的腐殖质、较高的肥力。

黑钙土主要在大兴安岭中南段山地的东西两侧,东北松嫩平原的中部和松花江与辽河的分水岭地区有分布。有最丰富的腐殖质含量以及厚度比较大的腐殖质层,土壤呈中性至微碱性反应,有较多的钙、镁、钾、钠等无机养分,较高的土壤肥力。

栗钙土在内蒙古高原东部和中部的广大草原地区有分布,是钙层土中面积最大的、分布最广的土类。较黑钙土来说,栗钙土的腐殖质积累程度弱一些,但也相当丰富,厚度也较大,土壤为栗色。土层呈弱碱性反应,局部地区有碱化现象。以细沙和粉沙为主要的土壤质地,在区内有较为严重的沙化现象。

棕钙土在内蒙古高原的中西部、鄂尔多斯高原、新疆准噶尔盆地的北部、塔里木盆地的外缘有分布,是在钙层土中最为干旱并向荒漠地带过渡的一种土壤。

黑垆土在陕西北部、宁夏南部、甘肃东部等黄土高原上土壤侵蚀较轻、地形较平坦的黄土源区有分布。它形成于黄土母质,无论是腐殖质的积累还是有机质得含量均不高,腐殖质层上半段为黄棕灰色,下半段为灰带褐色,上下有较大的颜色差别,好像黑垆土是被埋在下边的古土壤。

荒漠土在内蒙古、甘肃的西部,以及新疆的大部、青海的柴达木盆地等地区有分布,面积很大,大概要占1/5的全国总面积。土壤腐殖质层基本不明显,疏松土质,水分少,土壤剖面几乎全部是砂砾,碳酸钙表聚、石膏和盐分聚积多,土壤发育程度差。

高山漠土在藏北高原的西北部、昆仑山脉和帕米尔高原一带分布,呈碱性反应。其土层薄,石砾多,细土少,有机质含量非常低,土壤发育程度比较差。

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