科普|土壤：世界上生物多样性最丰富的地方

提到生物多样性，大家脑海里首先浮现的大多是热带雨林或是一些濒临灭绝的物种。但是，你知道世界上生物多样性最丰富的地方是哪儿吗？就是脚下的土壤！

据统计，1克的土壤里就有10亿个细菌细胞、成千上万的菌落、超过200米的菌丝以及各种各样的其他生物，如线虫、蚯蚓、节肢动物等。

土壤生物多样性大致可分为“六大家族”：

微动物和微生物：它们是土壤里最微小的生物，只能通过显微镜看，包括真菌、轮虫和线虫等。

中型动物区系：它们也一样无法用肉眼看到，包括各种奇特的无脊椎动物，如缓步动物、螨虫、小昆虫等。

大型动物区系：它们可以用肉眼看见，如蚯蚓、潮虫、蚂蚁、白蚁等。

巨型动物区系：它们数量不多，需要耐心才能发现，如鼹鼠、獾等。

植物：植物扎根在土壤里，根的周围会有真菌（菌根）和细菌（根瘤），地衣则是真菌和藻类共生的复合体。

土壤：土壤由不同的物质组成，包括固体颗粒（盐、有机物）空气和水。

土壤的健康与我们赖以生存的地球息息相关：土壤不仅影响着地球上的水资源、动植物，也为人类生活和健康作出巨大贡献，更是我们应对气候变化不可忽略的因素。

土壤与水资源

土壤在水的储存以及向植物、大气、地下水、湖泊和河流的输送中发挥着关键作用。

土壤中的微生物可以通过改变土壤里的有机物含量，间接影响土壤颗粒的聚集、土壤孔隙度以及土壤溶液的组成。此外，在干燥气候土壤表面形成的复合体——生物土壤结皮（biological soil crusts，由蓝细菌和藓类等形成）也可以调控土壤中水的流动。

从空中俯瞰玻利维亚的巴拉圭河。Andrés Unterlasdtaetter / WWF-Bolivia

大型土壤动物（大于2mm的无脊椎动物）的活动则是直接影响土壤结构和生态功能，包括水的渗透、扩散和保留，以及土壤对风侵蚀和水侵蚀的抵抗能力。

在温带和热带生态地区经常可见大型土壤动物的踪影，它们被称为土壤的“生物扰动者”和“工程师”。其中，最有代表性的生物有蚯蚓、白蚁和蚂蚁。它们觅食、掘土和筑巢等活动对土壤结构有显著影响，进而影响了水的流动和水的质量。

比如蚂蚁，作为生态系统的一个关键“工程师”，一方面它们的活动能够修复土壤，另一方面蚂蚁的巢穴还可以减少土壤密度，增加水的渗透。

尽管不为大众所熟悉，其他的无脊椎动物其实也有重要贡献，譬如甲虫的幼虫和马陆。

土壤与农业

世界上大部分人的食物都来源于土壤里生长的植物，牲畜的饲料也多是植物，而农作物的收成与它们生长的土壤质量的关系密不可分。

农业有多种形式，从大规模机械作业到依靠人力自给自足，大多数的农民都是后者。他们缺乏完整的分销链和农药、杀虫剂的供应链，基本上“靠地吃饭”，收成与土壤生物和生态系统息息相关。

而土壤生物能增加植物对干旱、盐和重金属毒性的耐受性，刺激植物的光合作用，促进植物激素的分泌，提高植物的整体生产力。比如植物促生细菌（Plant growth-promoting bacteria，简称PGPB）是一种有益于植物和土壤健康的植物病原细菌。因为它可以促进植物生长及其对矿质营养的吸收和利用，并能抵抗有害生物的侵害。研究显示，植物生产力的提高会增加授粉，使植物生产更好和更多的果实。因此，农业生产中会将这些微生物接种到农作物上。

但是，土壤里也有致病害虫和病原体，会减少农作物的收成。因此总结来说，土壤生态系统可同时为农耕带来益处和坏处，这为农业提供了多元的选择。

植物—生物体—土壤的相互作用保证了食物的安全性，也满足了人们的营养需求。植物与根周围的生物互相合作，通过它们得到需要的矿物质，以合成化学物质如抗氧化剂。而植物里的抗氧化剂又可以增强人类的免疫系统，调节人体激素。

土壤生物多样性也增强了植物对疾病的抵抗力，进而降低人类感染食源性疾病的风险。

Simon Rawles / WWF

土壤与气候变化

土壤可以帮助生态系统缓冲气候变化带来的冲击。比如土壤生物可以分解或清除某些有机污染物，将其转化为无毒物质。甚至在某些情况下还可以帮助将土壤颗粒黏合在一起从而改善土壤结构。这样，可以减少风侵蚀发生的风险，从而减少我们呼吸的空气中的灰尘含量。

除了减少温室气体排放，土壤还可以储存大量的碳。土壤生物通过支持植物生长和光合作用，结合植物凋落物和其他微生物，在土壤中储存土壤有机碳，将有机碳以不同的状态结合进土壤有机物质中，形成重要的碳固存。研究指出，在寒带和苔原地区，土壤中真菌和细菌的含量越高，固碳效率越高。而在温带和热带地区，生态系统的“工程师”（白蚁、蚂蚁和蚯蚓），对碳的固定的贡献最大。它们筑造蚁窝、虫室、白蚁山等这类有机—矿物质复合体，使土壤固碳能力大大提升。

泥炭地 Michel Gunther / WWF

面对全球气候变暖，保留土壤中已有的碳比其他捕获大气碳的方法都更有效。有完整植被的泥炭地可以有效抵抗气候变化。因此，保护泥炭地、森林和永久草地等富含碳的土壤应成为优先事项。

土壤所面临的威胁

土壤贮存和释放水的功能对生态系统有着重要意义，土壤湿度更是许多化学和生物反应过程的关键因素。但是，人类活动大大降低了土壤调节水流量的能力。譬如，人类交通导致的土壤密度变大以及土壤中碳的流失、土壤结构的改变都会影响水的流动。

此外，农业活动中使用的农药也会造成严重的水质问题。数据显示，每公顷土地就有高达160kg的氮和30kg的磷透过土壤表面进入地下水。这些营养物质会造成水系（河流、地下水等）富营养化，导致藻类大量繁殖，将严重威胁到陆地和水生生物多样性。

波罗的海富营养化的迹象 Clay Bolt / WWF-US

据统计，农业生态系统排放的温室气体占据了全球温室气体排放量的10%～20%。这一方面是由于化学品（化肥、除草剂和杀虫剂）的大量使用破坏了土壤的生物多样性。另一方面，当土壤被耕种时，土壤中的含氧量增加也会促进生物活动，进而排放更多温室气体。

呵护自然，你我有份

近年来，土壤生物多样性的重要性逐渐被人们所意识到。各国相继将其应用于农业、食品安全、生物医药科技、气候变化、疾病控制和人类健康的研究上，联合国也制定了保护土壤生物多样性的相关策略。

既然土壤那么重要，那我们又能够为土壤做些什么呢？

其实我们完全可以从最简单的一步做起，别把土壤当垃圾桶。不乱丢垃圾，不随意倾倒未经处理的生活污水、洗涤水等，因为里面的有害物质可能会威胁土壤生物。

耕种者们可以采用可持续的耕作办法，让土壤得到适当的“休息”，选择正确的肥料，不伤害土壤里的生物。

在心系远方濒危物种的同时，也别忘了关注脚下千千万万的土壤生物！