土壤生物多样性知多少

提到“生物多样性”这个词时，大多数人会想到植物、鸟类、爬行动物和哺乳动物——通常不会想到土壤生物。当我们努力去思考这些生物的时候，经常只会想到蚂蚁和蚯蚓。然而，土壤的生物多样性远不止这些无脊椎动物。事实上，世界上25%的生物多样性都来自土壤。

什么是土壤生物多样性（soil biodiversity）?

根据联合国粮食及农业组织（FAO），土壤生物多样性是“地下生物的多样性，既包括基因、物种及其组成的群落，也包括它们所贡献和所属的生态复合体，也包括土壤微生境及景观”。

土壤是一个由营养元素、矿物质、有机质和生物有机体等生物元素和非生物元素组成的复杂系统。它是地球上生物多样性的主要水库之一。据估计，一茶匙土壤中含有大约500亿个微生物。

土壤群落可以在不同的体积和土壤类型中变化，并形成分级系统。

包括三大类:

·微生物（Microorganisms）和微型动物（microfauna）；

·中型土壤动物（Mesofauna）;

·大型土壤生物（Macrofauna）和巨型土壤动物（megafauna）。

每个类群在土壤生态系统中的作用各不相同。土壤微生物(即细菌、古菌和真菌)和微型动物(即原生动物和线虫)负责通过有机物分解和营养物质循环等过程，将有机和无机化合物转化为植物和其他生物可以获得的形式。

中型动物(如螨虫、跳虫和小幼虫)，与其他类群一样，在食物网中是必不可少的。它们提高了能量和营养的可用性，特别是氮。

大型土壤动物(如蚯蚓、蚂蚁、甲虫和白蚁)和巨型动物(如一些哺乳动物和爬行动物)被称为生态系统工程师。它们改变了土壤的孔隙度、水和气体的输送，并将土壤颗粒结合在一起，从而减少土壤侵蚀。

为什么土壤生物多样性很重要?

研究表明，地下生物对地上生物有直接的影响，这在植被方面尤其如此，因为植物与地下生物的互动比地上更多。

土壤生物负责若干生态系统服务，具有环境、经济和健康方面的影响。它们在农业、人类健康和气候调节三个不同领域的贡献：

·农业

众所周知，作物生产和土壤质量之间又密切联系。越健康的土壤越肥沃，越能抵御气候相关的危害。因此，在健康土壤中生长的作物产量更高，营养价值更高。

但是土壤生物多样性又从何而来呢?

土壤微生物在碳(C)和氮(N)循环中发挥着直接作用，这意味着它们可以将这些养分转化为植物可利用的养分。土壤生物通过其在碳循环中的作用，增加了土壤的碳含量，从而提高了土壤肥力，改善了土壤结构，从而使土壤更好地渗透和保持水分，使土壤更不容易被侵蚀。此外，土壤生物群还提供植物所需的其他养分，如磷和锌。

除了养分有效性外，土壤生物多样性还能提高作物的适应力。土壤生物多样性可用于生物防治，提高生态系统功能，自然减少害虫，如有害昆虫、螨虫、杂草和植物病原体，从而最大限度地减少对合成化肥和农药的依赖。

·人类健康

有些人可能认为土壤微生物是一种威胁，是作物、动物和人类疾病的来源。然而，研究表明，这些生物可以帮助我们保护和改善我们的健康。

土壤生物多样性有助于提高食物的营养价值，并使植物能够产生有益的植物营养素，如抗氧化剂。食用富含抗氧化剂和其他营养物质的植物可以改善人的免疫系统、激素调节和整体健康。因此，土壤生物多样性有利于更健康的饮食和人类的身体健康!

事实上，新兴研究表明，早期接触土壤生物多样性可能有助于预防炎症性疾病，如过敏、哮喘和自身免疫性疾病。此外，土壤生物群还用于生产药物(例如抗生素)和疫苗。

·气候调节

土壤生物在气候调节中发挥着关键作用，既有助于减少温室气体(GHG)的排放，又有助于碳的捕获和储存。

每年，农业排放的温室气体占所有人为温室气体排放的10%至12%，这主要是由于使用合成化肥、土地管理不善、反刍动物释放甲烷和储存粪便所致。通过提高碳和氮的有效性，土壤生物可以减少农业中对排放温室气体的合成肥料的需求。当施用化肥时，这些生物可以将营养物质转化为减少挥发的物质，从而减少温室气体排放。

此外，土壤生物多样性对土壤碳固存至关重要，这是一个从大气中捕获碳并将其储存在土壤中数百年的过程。这对于减缓气候变化尤其重要，因为健康的土壤储存的碳比大气和植被的总和还要多。

土壤生物多样性面临的人为威胁

关于地下系统的知识仍有一些空白，据估计目前只有1%的土壤微生物物种是已知的。

人类活动对土壤生物多样性及其提供的生态系统服务构成巨大威胁。

·农业集约化

农业集约化对地上和地下生物多样性均有负面影响。传统的大规模农业通常采用破坏性的土壤管理方法，农业对化学药品的依赖包括化肥和杀虫剂会危害土壤生物和土壤功能。例如，氯化钾(KCl)，一种常用的合成钾肥，含有高浓度的氯，一种能导致土壤生物死亡的生物杀灭离子。杀虫剂还会导致土壤生物多样性的丧失，因为它们可能会影响到有限的一类生物体或广泛的生物，这意味着它们不仅可能杀死“坏”生物，也可能杀死一些“好”生物。

土壤生物群落也受到一些土壤管理措施的威胁，例如耕作。这种做法改变了土壤性质，包括土壤有机质(SOM)和养分有效性。大规模单一栽培的生产也不利于土壤生物多样性，因为它限制了有益的细菌、真菌和昆虫物种的存在。

·气候变化

土壤生物多样性可以帮助我们应对气候变化；然而，不断上升的温度可能会导致土壤生物多样性的丧失，造成一些两难的局面。

大气中过量的二氧化碳增加了光合作用，从而增加了对营养物质的需求。反过来，这又加剧了生物和植物物种之间对资源的竞争。

此外，气候变化加剧了极端天气和与气候有关的灾害，包括暴雨、严重干旱、野火、荒漠化和季节温度波动加剧。所有上述例子都直接或间接地对土壤生物多样性构成威胁。它们改变了土壤的生物和非生物条件，从而危害土壤生物群落——例如土壤盐渍化。

参考链接：

https://www.decadeonrestoration.org/stories/soil-biodiversity-contributions-and-threats

绿会生物多样性科普小课堂

为助力生态文明建设，深入贯彻落实《全民科学素质行动规划纲要（2021—2035年）》和《中国科协科普发展规划（2021—2025年）》，作为生物多样性领域的全国一级学会，中国生物多样性保护与绿色发展基金会发挥科学研究机构优势，致力于打造全面动员、全民参与的社会化科学传播工作，于2021年12月推出《绿会生物多样性科普小课堂》系列。《绿会生物多样性科普小课堂》以“科普性”为特点，传播当前受到生存威胁的野生动植物种及生物多样性相关知识，推动生物多样性主流化，呼吁各界携手保护生物多样性、保护人类赖以生存的栖息地、构建人与自然和谐相处的美好家园。

译/YJ 审/Daisy