導讀:
土壤是植物生長的基礎,從事自然農法的人相信,一定能找到一種土壤,使植株健壯、不生病、不生蟲,因此如何培育土壤改良土壤是做有機生產的前提,我們將陸續介紹在自然農法中如何利用堆肥、草生栽培、微生物等各種方法達到改良土壤的目的。讓我們從本文的土壤基礎知識開始,預計閱讀時間8分鐘。
土壤的組成
土壤是一個內涵豐富的體系,主要包括:
黏土或沙土等無機礦物質;生存於地面上的植物及其分布於土中的根系和根系分泌物;生存於土中的數量巨大的各類生物(微生物、藻類、土壤動物等)及其代謝分泌物;各種生物體的殘體分解後產生的有機分解代謝中間產物和腐殖質;經由各種途徑(降雨、灌溉、植物根系深層吸收等)而進入土層的水分;存在於土壤顆粒間隙的空氣以及土壤中的有機物或無機物經微生物分解代謝所產生的氣體;現代的栽培土壤依據情況不同還可能包括各類人為帶入的汙染物和化學品殘留,如農藥殘留物、化肥殘留物、重金屬、化工汙染物等。
土壤是一個動態的體系
土壤是動態的,體現在三個方面:
從地質時代就已開始天然的的物理學和化學的的成土過程依然在繼續進行,從表觀上看比較緩慢,主要在一些非作物栽培的地方易被觀察到;土壤中各類生物的生理生態活動和各類物種的遷入遷出活動(包括物種的自然交流和大量的人為幹涉活動),如雜草種子落入和飄出、越冬性昆蟲的遷入和遷出、栽培作物的年間輪替、各類有機肥料(其中含有大量微生物和一定數量的原生動物)的施入;人類的栽培管理活動,包括肥料的施入、被吸收、無機/有機化、氣化、殘留和地表流出,農作物的栽植和收穫後帶出,農藥的施用和殘留,秸稈還田等措施導致的土壤反應。
土壤是歷史的產物
土壤是幾十億年的地質進化和幾億年的生物進化二者相互熬煉而成的歷史傑作。用一句簡單的話概括的話,土壤是由礦物質、生物、氣候等條件經過長年的歲月而形成。
46億年前地球初步誕生,經過幾億年的地質運動,於約40億年前,初步形成地球上的第一批山脈,隨後地球氣溫降低,原來的水蒸氣凝結成水,降至地面,降雨過程持續十幾到幾十萬年,最終地球溫度降至可以孕育生命的程度。加上後來地球內部的結構水的加入,漸漸地球絕大部分被水覆蓋,原始海洋初步形成。
從38億年前第一個單細胞生物誕生,至地質學上的志留紀(約4.4-4.1億年前)為止這一期間,生命在原始海洋中從無到有,從少到多,從簡單到複雜緩慢的進化著。直到寒武紀(約5.42—4.85億年前),地球上出現了一次空前的物種大爆發,在寒武紀開始後的短短數百萬年間,包括現存動物幾乎所有類群祖先在內的大量多細胞生物快速出現。地球開始進入前所未有的生物繁盛階段。寒武紀的生物全部生存在原始海洋中,此期間沒有出現真正的陸生生物。
陸生生物的出現要等到地質學上的志留紀和泥盆紀。志留紀時,地球環境再次發生變化,由於劇烈的造山運動,海洋面積減少而陸地面積持續增大。海水逐漸退卻,裸露出淺海海床,原先生活於海中的藻類不得不面臨缺水的陸地環境。一部分藻類因難以生存而死去,一部分藻類由於發生基因突變並接受自然選擇,逐漸進化出具有匍匐枝和直立枝的異絲狀體或類似根莖葉的枝狀體,這些器官使得它們可以盤住堅硬物體,將自身固定附著在巖石表面,逐漸得以直立生長。自此,陸生植物真正出現並進化繁榮至今。到泥盆紀(約4.16-3.59億年前)晚期時,生物進一步由海洋向大陸進發,以真掌鰭魚為代表的脊椎動物經過艱苦的進化,終於登上陸地而成為兩棲類。至此,動物和植物都已經在陸地上先後站穩了腳跟。而微生物,本來就具有很高的適應度,所以也隨著適應了陸地生態環境,其中一部分微生物在和植物一起走向陸地的過程中,逐漸進化出了和陸生植物能夠共生的機能(如菌根菌)。
從以上的背景信息,我們可以推測得知土壤的形成過程:
1、從地球上形成原始大陸到志留紀為止,地球上的巖石接受的是兩個風化過程,一個是因太陽照射巖石熱脹冷縮而導致的物理風化,一個是由原始地球的還原型大氣(主要為二氧化碳)而引發的酸性降雨對巖石進行化學腐蝕,稱為化學風化作用。這個跨度相當長的地質時代所形成的巖石分化產物,可以成為土,但還不能稱為土壤;
2、當第一批陸生藻和陸生微生物、以及後來不久出現的陸生動物開始在陸地上生活之後,它們的殘體落到地面上便可被微生物分解,分解後的產物進入土壤,形成了地球上第一批陸地有機質和腐殖質。植物的根扎在含有有機質的土中,其根系分泌的根酸類物質又可以繼續溶解巖石。巖石出現裂縫後,微生物進入其中生活,其代謝分泌物也可以一點一滴的溶解巖石。自此有生命的、具有現代意義的土壤誕生。
我們也可以從文字的發展看出人們對土壤的理解。比如,在中國古代的甲金文中,「土」字的寫法是如圖1這樣的,簡單來說,就是描述了一個高於地平線的堆積物。而另一個字,「壤」是由土字旁和襄字旁組合而成的。「襄」這個字,原就有包含、包藏的意思(圖2和圖3),如詞語「囊括」。這個字的甲金文描述的是在一片土地上所展現的自然或人為活動,在圈起來的一個範圍內,裡面有土、生長狀態的植物和掉落在地上的樹枝殘體。將「土」和「襄」組合起來成為「壤」,很好地體現了土壤即是內涵豐富的有機無機結合體這一意義。
土壤具有強大的生命力
地球上的具有生命活力的土壤厚度平均為0.5m,因為在原始土壤形成的過程中,0.5m以下的巖石層已經接收不到太陽的輻射熱和來自酸雨的巖石的侵蝕。如果把地球比做一個洋蔥,那麼地表的土壤厚度連洋蔥最外層的褐色果皮的厚度都不到。但正是這層薄薄的土壤層,承載了幾乎全部的的陸地生物的生命活動。目前人類所能認識的宇宙範圍中,地球是唯一具備這種土壤的星球。土壤是人類最緊密的生存依託乃至精神寄託。自文明化以來,人類不僅靠自己的勞作從土壤中獲取了充足的食物需求,更在這片土地上創造出了光輝燦爛的地球文明。