在文学中，大地常象征着生命与繁育，给予人们安宁和归属感。然而，当我们从物质层面深入探究，土壤究竟如何滋养人类？人类与土壤之间的互动机制是怎样的？在地质变迁的漫长尺度下，这种机制又有着怎样的实践证据？人类文明兴衰与土壤之间究竟存在着哪些微妙而鲜为人知的联系？面对土壤的制约，人类文明的未来又将何去何从？日本学者藤井一至在《大地5亿年：土壤和生命的跃迁史》一书中对上述问题进行了深入探讨，不仅是一部土壤科学史，更以土壤为主体重新审视地球生命与人类文明。译者廖俊棋是中国科学院古脊椎动物与古人类研究所博士，他将这本书看作中国人“观法于地”的入门。

撰文｜李伟楠 李凯

《大地5亿年》，作者:（日）藤井一至，译者:廖俊棋，版本:字间光年·中国纺织出版社，2024年10月。

破坏性的存在

土壤在地球诞生5亿年后，历经苔藓、蕨类植物、恐龙等的漫长陪伴，1万年前人类出现，成为土壤的新“伙伴”。但人类对土壤来说更多地是“破坏者”的角色。文明越繁荣，对土壤破坏越严重，这绝非危言耸听。

在农业文明诞生前，人类以狩猎、采集为生，群体规模小、活动范围有限，与生态系统和谐共生，对其影响极小。随着人类进化，学会改造自然，却打破了“养分循环”和“碳平衡”这两大规则，成为生态系统中唯一脱节的存在。

农业文明兴起是人类发展的关键转折点。人类开始大规模种植作物，蔬菜和谷物从土壤中贪婪地吸收钙和钾，随后成为人们餐桌上的美食。然而，这些作物被食用后，只有一小部分转化为人类的血肉，绝大部分最终以排泄物的形式排出体外。人类的排泄物并不能自然地回归土壤。抽水马桶出现之后，排泄物中具有较高价值的尿液更加难以通过污水处理回收到土壤中。这不仅面临经济效益低下的困境，还可能引发重金属污染等棘手问题。

在日本的江户时代，人们就已经敏锐地意识到粪尿对土壤的肥效，并有着独特而有趣的收集利用方式。粪尿商人将其精心地分为五个等级，贵族府邸的粪尿因主人饮食丰富，肥料含量高，价格自然不菲，而监狱的粪尿则价格低廉。大户人家甚至可以通过售卖粪便尿液获取一笔可观的收益，《东海道徒步旅行记》中就有相关记载。人们用萝卜换取尿液作为肥料，尿液为蔬菜生长提供了充足的养分。但令人惋惜的是，近代之后，粪尿运输业逐渐走向衰落。诸多结构性问题接踵而来。比如，日本的奶牛饲养业面临着氮泛滥的问题。日本从国外进口牛羊饲料，从生态和物质循环角度来看，相当于进口了氮，然而这些氮进入牛羊粪尿后，却无法返还给进口国，过量的氮渗入地下水，反而对饮用水安全造成隐患。

人类还有更高的追求，以及更多的欲望，也给未来带来了危机。例如，建造豪华宫殿、府邸需要大量木材，烧制砖瓦也需要大量燃料，这就导致森林被大面积砍伐。森林保水能力下降，引发洪水，洪水无情地冲走土壤，大量沉积物掩埋灌溉渠道。人类追求口味甘甜的米饭，曾经与大米一起生长在水田里的泥鳅便逐渐消失。人们喜爱的具有天然回甘的绿茶，其甘甜口感源自氨基酸，为此大量施用氮肥，致使土壤的pH值可能降至3.6的高酸度，严重影响了土壤的健康。

人类的繁衍需求，推动人口呈几何级数增长，而粮食产量的增长速度却相对非常缓慢。为了填补这一差距，20世纪初，哈伯—博施法横空出世。它利用高温高压及催化剂，促使氮气和氢气反应生成氨，开启了氮肥大规模生产的时代，各类氮肥产品广泛应用于全球农作物，保障了高产稳产。然而，长期过量施用氮肥，土壤中的铵离子被植物吸收后，硫酸根离子等酸性残留物会导致土壤酸化加剧。

资本的逐利性使问题进一步恶化。跨国农业企业在拉丁美洲圈地种植大豆、甘蔗，巴西的大豆种植方式粗放，虽短期内获得经济效益，但土壤肥力下降、酸化板结、森林减少、水土流失、生物多样性受损等问题随之而来。在工业领域，城市化进程占用沿海农田湿地建厂建园，改变了土壤的自然属性，损害了微生物和生物多样性，工业废渣废水污染土壤，威胁农业根基和居民健康。

这些潜在的问题不容忽视。

图/IC Photo。

土壤编纂的人类文明史

作者在书中深情地讲述：“古埃及文明是尼罗河溶解有机物的馈赠。”尼罗河三角洲本身干旱少雨，年降雨量极低，但尼罗河周期性泛滥为这片土地带来了珍贵的水分和营养，使得土壤肥沃，避免了酸性化和盐碱化。这些养分从何而来？主要源自尼罗河的两大发源地：青尼罗河在雨季从埃塞俄比亚高原侵蚀富含蒙脱石黏土、长石和云母的砂土，白尼罗河从热带泥炭地溶解有机物。埃及人民巧妙地利用了这份恩赐，创造了辉煌灿烂的文明，延续了7000年之久。这片肥沃的土地不仅满足了国内庞大人口的粮食需求，还支撑起了宏伟的金字塔、壮丽的神庙等伟大建筑，以及灿烂辉煌的文化艺术。

如今，水稻已成为全球近半数人口的主食，尽管其种植面积不到全球耕作面积的10%。水稻的高产依赖于季节性青色土壤的支撑。水下缺氧的环境促使土壤中的氧化铁发生还原反应，这一过程消耗了三个氢离子，起到了将酸性土壤变成中性的作用，同时也使更多的磷被输送到水稻的根部。在莫卧儿帝国时期被称为“金色孟加拉”的孟加拉国，以及被称为“谷物之岛”的印度尼西亚爪哇岛，人口密度高达每10平方千米1万人。正是肥沃的土壤养活了这世界上人口最稠密的区域。

文明的发展也受到土壤状况的制约，曾经灿烂的美索不达米亚文明，到了后期却由于过度的灌溉导致地下水位上升，土壤盐碱化问题逐渐严重，最终致使土地生产力下降，文明走向衰落。土壤的肥沃程度还深刻影响着人类社会的结构与发展。人们根据不同地区的土壤条件，选择适宜的作物进行种植，逐渐形成了各具特色的农业文明。土壤以它独特的方式记录着人类文明的兴衰，见证着人类社会的发展变迁。

英剧《克拉克森的农场》第一季剧照。

至今无法理解的尖端科学

在过去的一百年间，尽管化学肥料取得了显著成就，但我们仍未找到能超越尼罗河矿物质和溶解有机物的替代品。地球上生存了数亿年的白蚁和甲虫，其肠道工厂与人类开发的尖端能源生产系统之间有着惊人的相似性。这表明，土壤中的某些机制仍然是我们难以企及的领域，同时也是我们应对未来挑战的利器。

当我们谈论土壤时，往往忽略了其中隐藏的复杂生态系统。一汤匙（约10克）的土壤中竟有超过100亿个细菌，比全球人口还要多！这些微小生物构成了一个庞大的网络，它们在土壤中默默耕耘，通过分解有机物质、固定大气中的氮气等方式维持着地球生态系统的健康运转。科学家们逐渐意识到，土壤微生物不仅仅是“消化系统”，更是整个陆地生态循环的重要参与者。它们就像一群无声的英雄，在黑暗的土壤世界里，为生命的延续贡献着自己的力量。

某些特定类型的真菌可以与植物根部形成共生关系——菌根。这种亲密的伙伴关系，帮助植物更有效地吸收水分和养分，同时增强了其抵御病害的能力。有趣的是，一些生活在人体肠道内的微生物也能够促进物质循环并提高免疫力。

尽管科技已经触及月球甚至火星表面，但对于脚下这片土地的认识仍然停留在表层。这些现象让我们隐约地体会到，破解其中的奥秘，为科技所用，才是未来人与土壤友好相处的有效途径。

土壤不仅仅是一堆无生命的颗粒，更是承载着亿万年来生物进化记忆的宝库。《大地5亿年：土壤和生命的跃迁史》并不悲观，也并非一味着眼于批判，作者以同理心体会那些种植高利润作物的农民们的生存困境，介绍免耕栽培等环保农业新模式。或许如今，致力于让环保远离“理想主义”，才是真正有意义的做法。

作者/李伟楠 李凯

编辑/李永博 刘亚光

校对/薛京宁