土，地之吐生万物者也；壤，柔土也，无块曰壤。
---《说文解字》
(图片来源：中国科学院海伦农业生态实验站张志明拍摄)
这句话充分的说明了土壤是万物生长的基础，也说明我国古代劳动人民对大自然的深刻认识。那么此时，我们需要思考一些问题。植物为什么可以年复一年的生长？陆地上植物和动物都在不停的繁殖-生长-死亡，经历了成千上万年，这些植物残体和动物尸体为什么没有堆积成山？是谁让它们消失了？
中国科学院海伦农业生态实验站恢复草地(始于1985年，没有任何人为影响，杂草自然生长死亡)、保护性耕作长期试验(始于年，秋收后作物秸秆覆盖地表)(图片来源：中国科学院海伦农业生态实验站生态恢复样地和保护性耕作长期样地张志明拍摄)
其实这都是土壤生物在起作用，正是由于土壤中存在了大量的土壤生物，才使我们拥有干净的地球和肥沃的土壤。下面我们就认识下这些神奇的土壤生物吧。
多样的土壤生物
土壤是地球上生物多样性最高的栖息地之一。例如，一克土壤可能含有十亿个细菌个体、上万种细菌、长达200米的真菌菌丝和大量的其他生物[1]。是不是很吃惊。
(图片来源：百度图片)
土壤是由大量尺寸不同的土壤颗粒组成的多孔疏松结构，由于土壤颗粒拥有巨大的比表面积，因此可以为不同的土壤生物提供极其多样的生存环境。
土壤微生境及土壤生物尺寸。(图片来源：参考文献[2]张志明整理)
生活在土壤中的生物是非常多样的，包括古生菌、细菌、真菌、原生生物、缓步动物、轮虫、线虫、螨类、弹尾虫、蚯蚓，大型节肢动物(例如:蚂蚁、白蚁、蜈蚣、千足虫等)及穴居哺乳动物，还包括植物的根。其实我们经常见到的甲虫、苍蝇和蝴蝶，都会利用土壤作为临时栖息地繁殖或以不同的方式度过它们的早期生命阶段，直到它们成熟[3]。土壤生物群落是如此多样，迄今为止我们对它们的了解仍然非常少。这主要受限于土壤生物群落巨大的多样性和土壤生物微小的尺寸，同时研究技术进步缓慢也限制了我们的认识过程。
多样的土壤生物。(a)外生菌根；(b)真菌；(c)细菌；(d)线虫；(e)缓步类动物；(f)弹尾虫；(g)螨类；(h)蠕虫；(i)节肢动物-千足虫；(j)节肢动物-蜈蚣；(k)蚯蚓；(l)蚂蚁；(m)木虱；(n)扁虫；(o)鼹鼠。(图片来源：文献[4])
土壤生物多样性的重要性
土壤生物是土壤具有生命力/活力的主要部分[5]。土壤生物由于主导了土壤生态系统的物质循环和能量流动过程从而使矿物态的母质发育成具有肥力的成熟土壤。在现阶段土壤生态系统中如此巨大的土壤生物多样性具有重要的生态意义。前面提到的动植物残体为什么没有堆积成山？为什么消失了？就是因为多种土壤生物共同参与经过一系列极其复杂的过程将这些死掉的生物残体分解。土壤生物在土壤生态系统中执行的有机物分解过程是实现元素循环和养分形态转化的基础。这些过程年复一年的进行，从而使土壤可以源源不断的为植物生长提供养分，也为我们人类生产了粮食。
由于土壤生物多样性非常高，所以不同的土壤生物执行着不同的生态过程。例如，土壤微生物活性变化会影响土壤温室气体的释放和整个陆地生态系统碳库[6]，因为微生物能够在其生命活动过程中不断同化吸收环境中的有机碳, 同时又通过呼吸向外界释放碳素。而生物固氮是由固氮微生物将大气中的分子态氮转化为植物可利用的形态。据估计，生物固氮在自然陆地生态系统中贡献了97%的氮素[7]，也是农田生态系统中仅次于化学氮素的第二大氮素来源[8]。土壤动物可以将落到地面上的枯枝落叶和埋于地下的植物根茎以及各类动物的粪便、尸体等进行粉碎，然后与微生物共同将各类碎片进一步分解，转化为可被植物利用的营养物质，也可以与土壤混合后形成肥沃的腐殖土。而且土壤动物可以通过传播接种微生物等方式来加速营养物质的分解，不但促进植物的生长，也加速土壤的发育，以及增进土壤团粒的形成，增强土壤的通气、持水、保肥和抗侵蚀的能力。我们熟悉的蚯蚓可以通过取食、消化、排泄、分泌和掘穴等活动对土壤中的物质循环和能量传递作贡献，通过其活动可以使土壤更加肥沃和疏松，因此有“生态系统工程师”的美誉。
(图片来源：参考文献[3]和中国科学院海伦农业生态实验站张志明拍摄)
土壤生物多样性面临的威胁
人类为了满足自己的需要形成了非凡的改变环境的能力，这也是人类作为地球上的一个物种成功的基础。自从古代农业活动开始，人类通过清理土地改变地上植物多样性来培育特定的植物品种，从而生产饲料、衣物及建筑材料。随着社会和科技的进步，人类的各种活动都更加深刻的改变着地球环境，其中很多活动都直接或间接影响土壤生物多样性。例如，地上生物多样性降低、物种入侵、污染、酸雨、农业措施、过度放牧、火灾、土壤侵蚀、土地沙漠化、气候变化等都会导致土壤生物多样性降低，导致土壤生态功能减弱，最终威胁到人类的生存。
对土壤生物多样性的保护需要改变人类与自然相互作用的方式。首先最需要的就是改变人们的观念，让人们意识到土壤生物多样性的重要性，之后发展更可持续的生产方式。但改变人们的思想和已有的生产方式并不容易，这需要我们更好的了解人类社会的现状、自然的现状，深入思考如何可持续地管理和保护自然资源为我们的子孙后代造福，给他们留下绿水青山。
(图片来源：参考文献[3])
(图片来源：参考文献[3])
参考文献：
1.Bardgett R,The Biology of Soil, Oxford University Press, New York(2005), doi: 10.1093/acprof:oso/9780198525035.003.0002.
2.Eldor A.Paul, Soil Microbiology, Ecology and Biochemistry (Fourth Edition), doi:https://doi.org/10.1016/B978-0-12-415955-6.00001-3.
3.Orgiazzi Alberto,Bardgett Richard, Barrios Edmundo, Behan-Pelletier Valerie,Briones Maria,Chotte Jean-Luc, Deyn G.B., Eggleton Paul,Fierer Noah,Fraser Tandra D, Hedlund Katarina, Jeffery Simon, Johnson Nancy, Jones Arwyn, Kandeler Ellen, Kaneko Nobuhiro, Lavelle Patrick, Lemanceau Philippe, Miko Ladislav, Wall Diana, Global Soil Biodiversity Atlas,European Commission (2016),doi:10.2788/799182.
4.Richard D. Bardgett, Wim H. van der Putten, Belowground biodiversity and ecosystem functioning,Nature(2014),doi:http://10.0.4.14/nature13855.
5.黄昌勇,土壤学,中国农业出版社(2000), 中国农业出版社.
6.蒋婧, 宋明华,植物与土壤微生物在调控生态系统养分循环中的作用,植物生态学报(2010),doi:10.3773/j.issn.1005-264x.2010.08.011.
7.Roesch, L.F.W., Camagro, F.A.O., Bento, F.M., Triplett, E.W., Biodiversity of diazotrophic bacteria within the soil, root and stem of field-grown maize, Plant and Soil(2007),doi:https://doi.org/10.1016/j.soilbio.2018.08.021.
8.张卫峰,马林, 黄高强, 武良, 陈新平, 张福锁,中国氮肥发展、贡献和挑战,中国农业科学, 2013.
作者信息：
姓名：张志明
职称：工程师
部门：中国科学院海伦农业生态实验站
联系电话：13674615936
邮箱：zhangzhiming@iga.ac.cn
