“編輯”出來的土壤

□文/中國科學院南京土壤研究所 楊順華 張甘霖

供圖/視覺中國

植物生長離不開陽光，同樣也離不開土壤。

2020 年諾貝爾化學獎頒給了發明基因編輯工具CRISPR/Cas9的兩位科學家。基因編輯技術產生于20 世紀90 年代，它讓人類有能力改寫生命密碼。但有一種“編輯”活動始于幾千年前，它不僅重塑了地表面貌，還深刻影響了人類文明的進程。這種“編輯”活動的產物就是人為土。

什么是人為土

人類活動對地球生態系統的影響，早已大大地超過了自然變化的影響，尤其是自工業革命以來，人類在土地利用等方面大大改變了地球的面貌和環境。2019年，國際地層委員會人類世工作組通過了對人類世的認定，標志著正式定義一個新的地質年代的工作邁出了重要一步。

雖然對人類世的界定尚有不同的建議，但人類活動較為強烈的影響可以追溯到約1萬年前的農業起源時期。隨著農業生產的開展，人類活動對土壤的改造不斷加快。根據現代土壤學奠基人道庫恰耶夫的土壤發生學理論，土壤的形成是氣候、生物、地形、成土母質和時間共同作用的結果。然而，在很多地方，特別是在有悠久耕作歷史的地區，人為活動，包括人工搬運、耕作、施肥和灌溉等，強烈地改變了原有土壤的形成過程，土壤的形態和性質發生了重大改變，而那些原生土壤僅僅作為母土或埋藏土壤存在。這類受人為活動（尤其是農業活動）深刻影響、原有土壤形成過程和性質發生顯著變化的土壤就叫作人為土。

我國的農耕歷史悠久，人為改土、造土的規模和時間跨度世所罕見，人為土在我國的分布十分廣泛。“稻花香里說豐年，聽取蛙聲一片。”南方“魚米之鄉”和西北“塞上江南”的稻田土，甚至自家菜園里的土壤，大部分都是人為土。

人為土在哪里

人為土與我國長期的農耕歷史文化密切相連，是不同歷史時期人類生產過程與自然成土過程綜合作用的結果。我們都知道，五谷豐登寓意年成好、糧食豐收。五谷所需的生長環境（如小麥長在旱地，水稻長在水田），直接決定了人們改土、造土的方向，從而形成了水耕人為土和旱耕人為土這兩大類人為土。

水耕人為土主要指水稻土，在我國各地均有分布，大多集中在雨水豐沛的長江以南地區。它們的分布形狀與地形有很大關系：在一望無際的平原，水稻土順理成章地集中連片分布；在此起彼伏的丘陵地區，它們將洼地相連，呈現樹枝一樣的形狀；而在山地，它們呈現階梯狀分布，構成了我們常說的梯田。

稻田常年處于周而復始的灌水-落干循環，導致土壤亦交替處于氧化-還原的狀態，土壤中出現了明顯的水耕氧化還原層。積水條件導致土壤中積累了大量的有機質，但長期飽和也使得土壤中原有的很多物質不同程度地淋失了。

旱耕人為土也很廣泛，遍布全國，以北方的干旱和半干旱地區居多。我國土壤性狀差異較大，各地的旱耕方式隨地區變化極大，因而旱耕人為土的成土之路具有很強的區域特性。

土壤由礦物質、有機質、水分、空氣及包括微生物在內的生物體等組成

以園地為例，人們在長期種植蔬菜的過程中，施用大量家畜肥、人糞尿、圈肥等肥料，并經過精耕細作、頻繁灌溉，土壤表層形成了一層高度熟化層，由此形成的肥熟旱耕人為土是人為土中養分和生產力水平最高的土壤。例如，明成祖時，北京豐臺地區就建立了專為宮廷服務的菜園，其土壤很有可能已經發育為肥熟旱耕人為土。在干旱地區，長期引用渾水灌溉，土壤中交替進行灌溉淤積、灌水淋溶和耕作培肥等過程，逐漸形成了灌淤旱耕人為土。在海拔較低、河網密布的珠江三角洲區域，人們將池塘中的淤泥作為肥源，堆墊在岸上用于種植作物。長年累月，堆墊層不斷變厚，形成了具有地域特色的泥墊旱耕人為土，所形成的景觀就是人們熟知的“桑基魚塘”。土墊旱耕人為土則是長期施用大量土糞、土雜肥等并經耕作熟化形成的土壤，集中分布在黃土高原的汾渭盆地和一些以土糞為肥源的、具有悠久農耕歷史的地區。

工業革命以來，城市化進程加快，工業活動和礦山開采大規模開展，人類活動的強度和方式出現了革命性的變化。強烈的人為擾動不但形成了新的工業化土壤母質，而且土壤的演化過程也深受城市和工業活動的影響，形成了大量受城市、工業、交通、礦山、軍事等影響的土壤，這也是新的人為土類型。

保護和反哺優質的人為土

一個典型的水耕人為土剖面

經過一代又一代人的辛勤“編輯”，人為土朝著適宜作物生長和滿足人類需求的方向發展，不僅哺育了世世代代的人們，還間接創造了燦爛的農耕文明。然而，需要特別指出的是，一些強烈改變了原有土壤形成過程的非農業活動，也是人為土形成的重要推手。這些活動導致土壤以透支自身生態服務功能的方式發展，其結果是土壤質量不斷下降, 土壤中往往含有大量對人體有害的物質或者人工制品，產生各種各樣的環境問題。城市、工業、交通、礦山和軍事區域的土壤就是這類人為土的典型代表。

人為土像母親一樣哺育了蒼生，有時候卻沒能換來應有的尊重。她甘愿奉獻，卻又默默承受苦難。如果土壤這種寶貴的資源繼續遭受無休止的破壞，人類社會的繁榮恐將難以為繼。當前，人為土正面臨著侵蝕、酸化和污染等各種退化問題。如果不正確認識這些問題，并采取有效措施，人為土這一寶貴的自然資源將難逃消失的厄運。形成1厘米厚的土壤往往需要數百年的時間，但它與毀滅之間的距離，可能只差一場暴雨或者一次污染事件。歷史上，瑪雅文明曾盛極一時。但是，由于人口的過度增長，土壤和環境被無序開發和破壞，這一燦爛的文明最終湮沒在歷史的長河之中。

豐收時節，蛙鳴鳥叫，麥浪滾滾，稻花飄香。當你坐在餐桌前，享受著香噴噴的飯食之時，你是否想過這珍貴的米粒來自腳下寂靜的土壤，來自人們千百年來“鋤禾日當午，汗滴禾下土”的改土、造土之舉？我們腳下肥沃的人為土，不知浸透了多少前人辛勤的汗水！寂靜的土壤接受人類的改造，接納人類投入其中的一切物質，用自身的營養哺育了世人。如果人類一味索取，不懂得反哺土壤，再肥沃的土壤也會變得貧瘠不堪。我們不僅要更加節約和集約使用土地，還要想辦法提高土壤的生產力，賦予人為土源源不斷的肥力，更要樹立環境保護的意識，努力做到珍愛腳下的每一寸土壤。保護優質的人為土，就是保護我們的明天！