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发信人: qpcwth (独翅鸟), 信区: Science
标  题: 五　土壤的王国 
发信站: 哈工大紫丁香 (2002年02月28日20:00:21 星期四), 站内信件

像补丁一样覆盖着大陆的土壤薄层控制着我们人类和大地上各种动物的生存。如我
们所知，若没有土壤，陆地植物不能生长；而没有植物，动物就无法生活。
    如果说我们的以农业为基础的生活依然依赖于土壤的话，那么同样真实的是，土壤
也依赖于生命；土壤本身的起源及其所保持的天然特性都与活的动、植物有亲密的关系。
因为，土壤在一定程度上是生命的创造物，它产生于很久以前生物与非生物之间的奇异
互相作用。当火山爆发出炽热的岩流时，当奔腾于陆地光秃秃的岩石上的水流磨损了甚
至最坚硬的花岗岩时，当冰霜严寒劈裂和破碎了岩石时，原始的成土物质就开始得到聚
集。然后，生物开始了它们奇迹般的创造，一点一点地使这些无生气的物质变成了土壤。
岩石的第一个覆盖物--地衣利用它们的酸性分泌物促进了岩石的风化作用，从而为其
它生命造就了栖息的地方。藓类在原始土壤的微小空隙中坚持生长，这种土壤是借助于
地衣的碎屑、微小昆虫的外壳和起源于大海的一系列动物的碎片所组成。
    生命创造了土壤，而异常丰富多彩的生命物质也生存于土壤之中；否则，土壤就会
成为一种死亡和贫瘠的东西了。正是由于土壤中无数有机体的存在和活动，才使土壤能
给大地披上绿色的外衣。
    土壤置身于无休止的循环之中，这使它总是处于持续变化的状态。当岩石遭受风化
时，当有机物质腐烂时，当氮及其他气体随雨水从天而降时，新物质就不断被引进土壤
中来了。同时，另外有一些物质被从土壤中取走了，它们是被生物因暂时需用而借走的。
微妙的、非常重要的化学变化不断地发生在这样一个过程中，在此过程中，来自空气和
水中的元素被转换为宜于植物利用的形式。在所有这些变化中，活的有机体总是积极的
参与者。
    没有哪些研究能比探知生存于黑暗的土壤王国中生物的巨大数量问题更为令人迷惑，
同时也更易于被忽视的了。关于土壤有机休之间彼此制约的情况以及土壤有机体与地下
环境、地上环境相制约的情况我们也还只知道一点点。
    土壤中最小的有机体可能也是最重要的有机体，是那些肉眼看不见的细菌和丝状真
菌。它们有着庞大的天文学似的统计数字，一茶匙的表层土可以含有亿万个细菌。纵然
这些细菌形体细微，但在一英亩肥沃土壤的一英尺厚的表土中，其细菌总重量可以达到
一千磅之多。长得像长线似的放线菌其数目比细菌稍微少一些，然而因为它们形体较大，
所以它们在一定数量土壤中的总重量仍和细菌差不多。被称之为藻类的微小绿色细胞体
组成了土壤的极微小的植物生命。
    细菌、真菌和藻类是使动、植物腐烂的主要原因，它们将动植物的残体还原为组成
它们的无机质。假若没有这些微小的生物，像碳、氮这些化学元素通过土壤、空气以及
生物组织的巨人循环运动是无法进行的。例如，若没有固氮细菌，虽然植物被含氮的空
气“海洋”所包围，但它们仍将难以得到氮素。其他有机体产生了二氧化碳，并形成碳
酸而促进了岩石的分解。土壤中还有其他的微生物在促成着多种多样的氧化和还原反应，
通过这些反应使铁、锰和硫这样一些矿物质发生转移，并变成植物可吸收的状态。
    另外，以惊人数量存在的还有微小的螨类和被称为跃尾虫的没有翅膀的原始昆虫。
尽管它们很小，却在除掉枯枝败叶和促使森林地面碎屑慢慢转化为土壤的过程中起着重
要的作用。其中一些小生物在完成它们任务中所具有的特征几乎是难以令人置信的。例
如，有几种螨类甚至能够在掉下的枞树针叶里开始其生活，隐蔽在那儿，并消化掉针叶
的内部组织。当螨虫完成了它们的演化阶段后，针叶就只留下一个空外壳了。在对付大
量的落叶植物的枯枝败叶方面真正的令人惊异的工作是属于土壤里和森林地面上的一些
小昆虫。它们浸软和消化了树叶，并促使分解的物质与表层土壤混合在一起。
    除过这一大群非常微小但却不停地艰苦劳动着的生物外，当然述有许多较大的生物，
土壤中的生命包括有从细菌到哺乳动物的全部生物。其中一些是黑暗地层中的永久居民，
一些则在地下洞穴里冬眠或渡过它们生命循环中的一定阶段，还有一些只在它们的洞穴
和上面世界之间自由来去。总而言之，土壤里这些居民活动的结果使土壤中充满了空气，
并促进了水份在整个植物生长层的疏排和渗透。
    在土壤里所有大个的居住者中，可能再没有比蚯蚓更为重要的了。四分之三世纪以
前，查理斯·达尔文发表了题为《蠕虫活动对作物肥土的形成以及蠕虫习性观察》一书。
在这本书里，达尔文使全世界第一次了解到蚯蚓作为一种地质营力在运输土壤方面的基
本作用--在我们面前展现了这样一幅图画：地表岩石正逐渐地按由蚯蚓从地下搬出的
肥沃土壤所覆盖，在最良好的地区内每年被搬运的土壤量可达每英亩许多吨重。与此同
时，含在叶子和草中的大量有机物赁(六个月中一平方米土地上产生2O磅之多)被拖入土
穴，并和土壤相混合。达尔文的计算表明，蚯蚓的苦役可以一寸一寸地加厚土壤层，并
能在十年期间使原来的士层加厚－半。然而这并不是它们所做的一切；它们的洞穴使土
壤充满空气，使土壤保持良好的排水条件，并促进植物的根系发展。蚯蚓的存在增加了
土壤细菌的消化作用，并减少了土壤的腐败。有机体通过蚯蚓的消化管道而被分解，土
壤借助于其排泄物变得更加肥沃。
    然而。这个土壤综合体是由一个交织的生命之网所组成，在这儿一事物与另一事物
通过某些方式相联系--生物依赖于土壤，而反过来只有当这个生命综合体繁荣兴旺时，
土壤才能成为地球上一个生气勃勃的部分。
    在这里，对我们有关的这样一个问题一直未引起足够重视：无论是作为“消毒剂”
直接被施入士壤，无论是由雨水带来（当雨水透过森林、果园和农田上茂密的枝叶时已
受到致命的污染〕，总之，当有毒的化学药物披带进土壤居住者的世界时，那么对这些
数量巨大、极为有益的土壤生物来说，将会有什么倩况发生呢？例如，假设我们能够应
用一种广谱杀虫剂来杀死穴居的损害庄稼的害虫幼体，难道我们有理由假设它同时不杀
死那些有本领分解有机质的“好”虫子吗？或者，我们能够使用一种非专属性的杀菌剂
而不伤害另一些以有益共生形式存在于许多树的根部并帮助树木从土壤中吸收养分的菌
类吗？
    土壤生态学这样一个极为重要的科研项目显然在很大程度上甚至已被科学家们所忽
视，而管理人员几乎完全不理睬这一问题，对昆虫的化学控制看来一直是在这样一个假
定的基础上进行的，即土壤真能忍受引人任何数量毒物的欺侮而不进行反抗。土壤世界
的天然本性已经无人问津了。
    通过已进行的少量研究，一幅关于杀虫剂对土壤影响的画面正在慢慢展开。这些研
究结果并非总是一致的，这并不奇怪，因为土壤类型变化如此之大，以致于在一种类型
土壤中导致毁坏的因素在另一种土壤中可能是无害的。轻质沙士就比腐植土受损害远为
严重。化学药剂的联合应用看来比单独使用危害大。且不谈这些结果的差异，有关化学
药物危害的充分可靠的证据正在逐步积累，并在这方面引起许多科学家的不安。
    在一些情况下，与生命世界休戚相关的一些化学转化过程已受到影响。将大气氮转
化为可供植物利用形态的硝化作用就是一个例子。除莠剂2．4-D可以使硝化作用受到暂
时中断。最近在佛怫罗里达的几次实验中，高丙体六六六、七氯和BHC（六氯联苯）施入
土壤仅两星期之后，就减弱了土壤的硝化作用：六六六和DDT在施用后的一年中都保持着
严重的有害作用。在其他的实验中，六六六、艾氏剂、高丙林六六六、七氯和DDD全都妨
碍了固氮细菌形成豆科植物必需的根部结瘤。在菌类和更高级植物根系之间那种奇妙而
又有益的关系已破严重地破坏了。
    自然界达到其深远目的是依赖于生物数量间巧妙的平衡，但问题是有时这种巧妙的
平衡被破坏了。当土壤中一些种类的生物由于使用杀虫剂而减少时，土壤中另一些种类
的生物就出现爆发性的增长，从而搅乱了摄食关系。这样的变化能够很容易地变更土壤
的新陈代谢活动，并影响到它的生产力。这些变化也意味着使从前受压抑的潜在有害生
物从它们的自然控制力下得以逃脱，并上升到为害的地位。
    在考虑土壤中杀虫剂时必须记住的一个非常重要的事情是它们非以月计而是以年计
地盘据在土壤中。艾氏剂在四年以后仍被发现，一部分为微量残留，更多部分转化为狄
氏剂。在使用毒杀芬杀死白蚁十年以后，大量的毒杀芬仍保留在沙土中。六六六在土壤
中至少能存在十一年时间；七氯或更毒的衍生化学物至少存在九年。在使用氯丹十二午
后仍发现原来重量的百分之十五残留于土壤中。
    看来对杀虫剂多年的有节制使用仍会使其数量在土壤中增长到惊人的程度。由于氯
化烃是顽固的和经久不变的，所以每次的施用都累积到了原来就持有的数量上。如果喷
药是在反复进行的话，那么关于“一英亩地使用一磅DDT是无害的”老说法就是一句空话。
在马铃薯地的土壤中发现含DDT为每英亩15磅，谷物地土壤中台19磅。在一片被研究过的
蔓越桔沼泽地中每亩含有DDT34.5磅.取自苹果园里的土壤看来达到了污染的最高峰；在
这儿，DDT积累的速率与历年使用量亦步亦趋地增长着。甚至在一个季节里，由于果园里
喷撒了四次或更多次DDT，DDT的残毒就可以达到每英亩30--50磅的高峰。假若连续喷
撒多年，那么在树棵之间的区域每英亩会含有DDT26一60磅，树下的土中则高达ll3磅。
    砷提供了一个土壤确实能持久中毒的著名事例。虽然从四十年代中期以来，砷作为
一种用于烟草植物的喷撒剂已大部分为人造的有机合成杀虫剂所替代，但是由美国出产
的烟草所做的香烟中的砷含量在1932一1952年间仍增长了300%以上。最近的研究已揭示
出增加量为600%。砷毒物学权威H·S·赛特利博士说，虽然有机杀虫剂已大量地代替了
砷，但是烟草植物仍继续汲取砷，这是因为栽种烟草的土壤现已完全被一种量大、不太
溶解的毒物--砷酸铅的残留物所浸透。这种砷酸铅将持续地释放出可溶态的砷。根据
赛特利博士所说，种植烟草的很大比例的土地的土壤已遭受“迭加的和几乎永久性的中
毒”。生长在未曾使用过砷杀虫剂的麦德特拉那州东部的烟草已显示出砷含量没有如此
增高的现象。
    这样，我们就面临着第二个问题。我们不仅需要关心在土壤里发生了什么事，而且
还要努力知道有多少杀虫剂从污染了的土壤被吸收到植物组织内。这在很大程度上取决
于土壤、农作物的类型以及自然条件和杀虫剂的浓度。含有较多有机物的土壤比其他土
壤释放的毒物量少一些。胡萝卜比其比当地土壤中还高。将来，在冲植某些粮食作物之
前，必需要对土壤中的杀虫剂进行分析，否则，即使没有被喷过药的谷物也可能从土壤
里汲取足够多的杀虫剂而使其不宜于供应市场。
    这种污染方面的问题没完没了，就连一个儿童食品厂的厂长也一直不愿意去买喷过
有毒杀虫剂的水果和蔬荚。令人最恼火的化学药物是六六六，植物的根和块茎吸收了它
以后，就带上一种霉臭的品味和气味。加里福尼亚州土地上的甜薯两年前曾使用过六六
六，现因含有六六六的残毒不得不丢掉。
    有一年，一个公司在凯奥利那州南部签定合同要买它的全部甜薯，后来发现大面积
土地被污染时，该公司被迫在公开市场上重新去购买甜薯，这一次经济损失很大。几年
后，在许多州生长的多种水果和蔬菜也不得不抛弃。最令人烦恼的一些问题与花生有关。
在南部的一些州里，花生常常与棉花轮作，而棉花地广泛施用六六六。其后生长在这种
土壤上的花生就吸收了相当大量的杀虫剂。实际上，仅有一点点六六六就可嗅到它那无
法瞒人的霉臭味。化学药物渗进了果核里而且无法除去。处理过程根本没有除去霉臭味，
有时反而加强了它。对一位决心排除六六六残毒的经营者来说，他所能采用的唯一办法
就是丢掉所有的用化学药物处理过的或生长在被化学药物污染的土壤上的农产品。
    有时威胁针对着农作物本身--只要土壤中有杀虫剂的污染存在，这种威胁就始终
存在。一些杀虫剂对像豆子、小麦、大麦、裸麦这些敏感的植物会产生影响，妨碍其根
系发育，并抑制种子发芽。华盛顿和爱德华的酒花栽培者们的经验就是一例。在1955年
春天，许多酒花栽培者承担了一个大规模计划去控制草莓根部的象鼻虫，这些象鼻虫的
幼虫在草莓根部已经变得特别多。在农业专家及杀虫剂制造商的建议下，他们选择了七
氯作为控制的药剂。在使用七氯后的一年期间，在用过药的园地里的葡萄树都枯萎了，
并死掉了。在没有用七氯处理过的田地里没有发生什么意外，作物受损害的界限就在用
药和未用药的田地交界的地方。于是花了很多钱又在山坡上重新种上了作物，但在第二
年发现新长出的根仍然死了，四年以后的土壤中依然保留有七氯，而科学家无法预测土
壤的毒阵到底将持续多长时间，也提不出任何方法去改善这种状况。直迟至1959年3月联
邦农业局才发现它自己在这个土壤处理问题上宣布七氯可对酿酒植畅施用的错误立场，
并为时已晚地收回了这一表态。而与此同时，酒花的栽培者们则只好寻求在这场官司中
能得到些什么赔偿。
    杀虫剂在继续使用着，确实顽固的残毒继续在土壤中积累起来，这一点几乎是无疑
的：我们正在向着烦恼前进。这是1960年在恩尔卡思大学集会的一群专家在讨论土壤生
态学时的一致意见。这些专家总结了使用像化学药物和放射性“如此有效的、但却为人
了解甚少的工具”时所带来的危害：“在人类方面所采取的一些不当处置可能引起土壤
生产力毁灭的结果，而节肢动物却能安然无恙。”

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心事浩茫连广宇,于无声处听惊雷

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