第五章 土壤的王国
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第五章 土壤的王国
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但是,如果说我们以农业为基础的生活全仰仗土壤,同样的,土壤也要依赖于生命。土壤的起源与其特性的保持都与动植物密切相关。因为土壤在某种程度上是生命的创造,产生于很久以前生物与非生物的相互作用。火山喷出的岩浆,河水流过光秃秃的岩石,冲刷了最坚硬的花岗岩,冰霜凿碎了岩石,最原始的土壤材料开始形成。接着,生物开始施展自己的魔法,渐渐地,无生命的材料变成了土壤。岩石的第一层覆盖——地衣,利用它分泌的酸促进了岩石的分解,为其他生命提供了住所。地衣的碎屑、微小昆虫的外壳、海洋动物的残骸形成了原始的土壤。在土壤的缝隙里,苔藓开始驻扎。
在所有较大的土壤生物中,蚯蚓可能是最重要的一种。大约75年前,查尔斯·达尔文出版了一部著作,叫作《腐殖土的形成、蚯蚓的作用以及对蚯蚓习性的观察》。在本书中,他让世人首次了解到蚯蚓在运输土壤中扮演的地质因素的角色。地表的岩石逐渐地被蚯蚓搬运上来的肥沃土壤覆盖,在条件有利的地方,一年可以搬运很多吨。同时,树叶和草中包含的大量有机物质(6个月时间里每平方码约有20磅)被拖入洞穴,与土壤混合。达尔文的计算表明,蚯蚓的劳作会一寸一寸地加厚土壤,10年后,土壤厚度会增加一半。而且,这绝不是它们仅有的贡献。它们的洞穴使空气进入土壤,使土壤保持良好的排水性能,并促进植物根系生长。在经过蚯蚓的消化系统时,有机物质也会得到分解,蚯蚓的排泄物会使土壤更加肥沃。
砷污染就是一个土壤永久性污染的经典案例。尽管自40年代中期以来,砷作为烟草植物喷剂已经被有机合成杀虫剂取代,但是,从1932年到1952年,美国的烟制作的香烟中砷含量已经增加了300%以上。之后的调查发现,砷含量增加多达600%。砷毒理学权威九_九_藏_书_网亨利·萨特利博士说,虽然有机杀虫剂已经基本取代了砷,烟草植物中仍然会累积旧时的毒素,因为烟草种植园已经饱含了一种相对不易溶解的重毒素残留——砷酸铅。这种砷酸铅会持续释放可溶性砷。萨特利博士说,烟草种植园的大部分土壤正遭受着“累积的、几乎永久性的毒污染”。东地中海国家没有使用含砷杀虫剂,所以那里种植的烟草中没有发现如此之多的砷。
这种污染引发出无穷无尽的问题,影响巨大。一家婴儿食品生产厂家一直不愿使用喷过杀虫剂的水果或蔬菜。制造麻烦的化学品便是六氯联苯(BHC),它可以通过植物的根系和块茎吸收,产生霉味。在加利福尼亚,两年前使用过BHC的土地所产的甘薯检测出含有农药残留,因而不能用于加工生产。有一年,这家公司与南加州地区签订了甘薯供应合同,结果发现大片的土地都被污染了,所以公司只能承受巨额损失,被迫在自由市场上购买原料。在过去的几年里,很多州种植的各种水果和蔬菜都遭到放弃。花生是最令人头疼的问题。在南部各州,花生通常与棉花轮种,而棉花上会施用大量BHC。因此,之后种植的花生会吸收大量的杀虫剂。实际上,只需很少量的BHC就会催生霉臭和怪味。BHC会渗透至花生内部,无法消除。加工过程不仅不能消除霉味,有时候反而会使之加重。决心排除BHC残留的厂家只有一种选择——抵制所有喷过农药或在受污染土壤生长的农产品。
因此,土壤王国是由各种相互交织的生命组成的,每一种生物都以某种方式与其他生物相互联系——生物依赖着土壤,土壤反过来也是地球至关重要的一个元素,只要土壤保持繁荣的生命力量。
可能土壤中最重要的生物就是那些最小的生物——看不见的细菌和丝状的真菌。关于它们的数据都是一些天文数字。一勺子表层土可能含有数以亿计的细菌。尽管体积微小,但在一英亩肥沃土壤的一英尺表层土中,其总量可以达到1 000磅。长长的、丝状的放线菌九九藏书网数量不像细菌那么多,但是由于体积更大,等量土壤中所含放线菌的总重量与细菌差不多。这些菌类,与称为藻类的微小绿色细胞一起,组成了土壤中的微植物世界。
土壤中还存在数量巨大的微小螨类,以及叫作弹尾虫的原始无翅昆虫。尽管体型微小,但它们在分解植物残枝、把森林地面物质转化为土壤方面发挥着重要作用。这些微小生物的特性让人难以置信。例如,一些螨类只有在云杉树掉落的叶子里才能生存。它们隐蔽在树叶里,消化掉树叶的内部组织。等它们完成任务后,只留下一个空壳。处理大量的落叶方面最令人惊奇的要数土壤和森林地面中的一些小昆虫。它们会把叶子浸软,而后消化,从而加快分解物质与表层土壤的混合。
当初看似适量的杀虫剂,在经过几年时间后,会在土壤中累积到惊人的数量。由于氯化烃的持久性,每一次施用都是原来基础上的添加。如果反复喷洒,“一英亩地使用一磅DDT无害”这种老的传说将变得毫无意义。科学家在种植马铃薯的田地中发现每英亩含高达15磅的DDT,玉米地更是有19磅。研究发现,一片蔓越橘沼泽地中每英亩地含34.5磅DDT。苹果园土壤受污染程度达到峰值,在这里,DDT累积的速度几乎与每年使用量持平。在一个季节里喷洒4次或更多次的果园中,DDT残留会累积到30到50磅。经多年反复喷洒DDT后,果树之间土壤的DDT含量在每英亩26磅到60磅的区间内;树下的土壤里含量高达113磅。
根据已有的少量研究,关于杀虫剂对土壤影响的画面正慢慢展开。研究结果并不总是一致,也不奇怪,因为土壤类型多样,能给这种土壤造成破坏的可能对另一种土壤里没有任何影响。轻质沙土遭受的破坏比腐殖土要更严重。化学品的综合使用要比单独使用造成的危害更大。且不论这些不99lib•net同的结果,已经有确凿的证据证明危害的存在,足以引起很多科学家的忧惧。
除这些微小的、不停工作的生物外,当然还有许多大型的生物,因为土壤孕育着从细菌到哺乳动物的全部生物。有的永久地生活在黑暗的地下世界;有的会冬眠,或者在生命的某一阶段住在地下;有的则自由地在洞穴与地面世界穿梭。总之,这些动物的居住使土壤通气,并促进水在植物生长层的疏排与渗透。
我们担心的,也是一直以来未受到关注的问题是:不论是以土壤“杀菌剂”的形式直接进入,还是雨水穿过森林树冠、果园以及农田受到的致命污染,当有毒化学物质进入土壤后,这些数量庞大而且非常重要的生物会受到什么影响呢?使用广谱杀虫剂对付一种破坏庄稼的穴居昆虫幼虫,而不会杀死对于分解有机物质十分必要的益虫,我们有理由作这样的假设吗?或者说,使用一种非特殊性杀菌剂不会杀死树根上促进植物从土壤中吸收养分的真菌吗?
有时候,危害是指向作物本身的,只要土壤中仍有杀虫剂污染,这种危害就会继续存在。一些杀虫剂会影响到敏感的植物,妨碍根系生长或抑制幼苗发育,例如:豆子、小麦、大麦或黑麦。华盛顿州与爱达荷州的啤酒花种植者们的经历就是很好的例子。1955年春天,这里开展了大规模的治理象鼻虫的运动,因为啤酒花根部生长了太多这种虫子。在农业专家和杀虫剂厂家的建议下,人们选择了七氯作为防治武器。使用七氯后不到一年,喷过药的园子里的藤蔓开始枯萎并死去。而没用过农药的地方则没有任何问题。使用农药的地区受到损害,与未使用农药的地区界限分明。因此,人们不得不花大价钱重新在山上种植啤酒花。但是一年之后,新长出的根芽又死掉了。4年后,这片土地上仍有七氯残留,而且科学家也无法预测毒素还会驻留多久,也无法提出任何建议去改善状况。直到1959年,农业部才发现七氯适用于啤酒花的声明是错误的,撤销这种建议已经太迟。同时,啤酒花种植者只能在法庭上寻求一些赔偿。
藏书网研究黑暗的土壤王国中生存的众多生物是有趣的事情,同时也是最为人所忽视的。对于将土壤生物相互连接的,以及将它们与土壤和地上世界连接在一起的线条,我们了解得太少。
土壤总在不断地变化,形成了一个不知所起,也没有结尾的无限循环。岩石的分解,有机物质的腐烂,氮和其他气体随雨水落下,都会在土壤中添加新的物质。与此同时,有的生物暂时性地借走一些物质。精妙而又非常重要的变化时时刻刻都在进行,把来自空气和水的元素转化成植物可用的物质。在这些变化中,生物体起着活性剂的作用。
覆盖大陆的一层薄薄的土壤决定着我们以及陆地上其他动物的生存。没有土壤,陆地植物就不会生长;没有了植物,动物也就无法生存。
在一些条件下,居于生物世界核心的化学转化已经受到影响。将大气中的氮转化为植物适用形态的硝化作用就是一个例子。除草剂2.4-D会使硝化作用短时中断。最近在佛罗里达的几次实验表明,林丹、七氯以及BHC(六氯联苯)会在两周后减弱土壤中的硝化作用;使用农药一年后,BHC和DDT仍有危害。在其他实验中,BHC、艾氏剂、林丹、七氯以及DDD都会阻碍固氮细菌在豆科植物上形成必要的根瘤。真菌与高等植物根系之间奇异而有益的关系遭到严重破坏。
细菌、真菌以及藻类都是腐烂的主要原因,把动植物的残骸还原成无机物。如果没有这些微小的植物,各种元素庞大的循环运动(例如碳、氮在土壤、空气和生物组织中的运动)就无法进行。譬如说,如果没有固氮细菌,即使处在含氮空气的包围中,植物也会因缺氮而死亡。其他生物可以产生二氧化碳,而二氧化碳会像碳酸一样起到分解岩石的作用。土壤中还有其他微生物在发挥着氧化和还原的作用,使诸如铁、锰和硫一类的矿物质变得适于植物吸收。
这样,我们就面临着第二个问题。我们不仅要关心土壤的情况,还要了解植物从受污染的土壤中吸收了多少杀虫剂。这在很大程度上取决于土壤和作物的类型,以及杀虫剂的特性和浓度
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。有机物含量高的土壤比其他土壤所含毒素更少。与其他作物相比,萝卜会吸收更多的杀虫剂。如果使用的化学物是林丹,萝卜累积的毒素浓度比土壤中的含量还要高。将来在种植某种粮食作物之前,有必要检测分析土壤中的杀虫剂。否则,即使未使用农药的作物也会从土壤中吸收足够的杀虫剂,而变得不宜供应市场。
大自然通过精妙的数量平衡实现深远的目标,问题是这种平衡有时候会被扰乱。一些土壤生物由于杀虫剂使用而数量减少时,另一些生物的数量就会暴增,从而破坏捕食关系。这样的变化会很容易改变土壤的新陈代谢活动,并影响其生产力。这些变化还意味着,从前受到制约的潜在有害生物,会逃脱自然的控制,变成害虫。
土壤中的杀虫剂有一点非常值得注意,它可以在土壤中驻留很长一段时间,不是几个月,而是几年。使用4年后艾氏剂仍然存在,一部分为少量残留,更多已经转化成为狄氏剂。使用毒杀芬消除白蚁,10年之后沙质土壤中仍有残留。六氯化合物可以在土壤中存留至少11年;七氯或一种毒性更强的衍生化学物可以至少驻留9年。使用氯丹12年后仍可以发现残留,残留量是最初剂量的15%。
事实是,这一至关重要的土壤生态学课题已经在很大程度上被科学家所忽视,防治人员更是完全无视这一问题。对昆虫的化学防治一直建立在这样一种假设上,即土壤会承受任何毒素的攻击,而不会反击。土壤王国的本质属性被完全忽视。
生命不仅创造了土壤,还创造了土壤中丰富多样的生物。如果不是这样,土壤将是贫瘠而毫无生气的样子。正因为生命的存在与活动,使土壤中丰富的生物为地球披上绿色的外衣。
杀虫剂的使用仍在继续,几乎不可摧毁的农药残留继续在土壤中累积。毫无疑问,我们要面临危险。1960年,一群专家聚在思尔卡思大学讨论土壤生态学时,达成了这一共识。他们总结了使用化学品和辐射这种“强力的、不为人了解的工具”所带来的危害:人类的一些错误行为可能导致土壤生产力的毁灭,然后各种昆虫会接管地球。
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