中國南方的土偏紅，中部的土偏黃，東北的土則多為黑色，土壤的顏色儼然已經(jīng)成為各地的“名片”與象征了。

       其實(shí)，在古代，人們就已經(jīng)掌握了土壤顏色的大致分布規(guī)律。北京中山公園的明代社稷壇內(nèi)就擺放著寓意華夏疆土的五色土——東青、南赤、西白、北黑、中黃。

社稷壇五色土（圖片來自中國數(shù)字科技館網(wǎng)站）

       黑的、紅的、黃的......土壤的顏色是誰調(diào)的？

       雖然古代的五色土已經(jīng)將我國不同地區(qū)的土壤顏色分布大致體現(xiàn)出來，但為什么不同地方的土顏色不一樣，人們并不知道答案。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，如今土壤的顏色有了更為科學(xué)細(xì)致的劃分，比如黑色、紅色、黃色、磚紅色、紫色、棕色、黃棕色和灰白色等等。經(jīng)過科學(xué)家們的取樣研究，土壤顏色的奧秘也逐漸被揭開。

       土壤腐殖質(zhì)的含量與礦物組成是影響土壤顏色的主要因素，前者主要影響土壤顏色的深淺，后者主要影響土壤的主色調(diào)。

       您可能要問了，啥是腐殖質(zhì)？

       簡單來說，腐殖質(zhì)是被土壤微生物分解后的動(dòng)植物殘?bào)w碎渣形成的一類黑乎乎的膠體狀物質(zhì)，“長得很丑，但很溫柔”。腐殖質(zhì)雖然其貌不揚(yáng)，但是富含營養(yǎng)，可以為植物提供生長所需的養(yǎng)分。腐殖質(zhì)之所以顏色較深是因?yàn)樗凶厣暮羲岷秃谏暮羲兀@兩種物質(zhì)的組成基團(tuán)具有深色光學(xué)特性，導(dǎo)致腐殖質(zhì)看上去黑乎乎的。因此，土壤腐殖質(zhì)越多，土壤顏色越發(fā)黑偏深。

       土壤腐殖質(zhì)含量給土壤的深淺定下基調(diào)后，土壤礦物就開始給土壤“調(diào)色”了。當(dāng)土壤中以氧化鐵為主要成分的赤鐵礦含量較高時(shí)，土壤越偏紅或紅棕色；當(dāng)土壤中以水合氧化鐵為主要成分的針鐵礦含量較高時(shí)，土壤則呈現(xiàn)黃色；當(dāng)土壤中鹽分含量越高，比如鈉鹽、二氧化硅和碳酸鈣等較多的時(shí)候，土壤則可能越偏白；如若土壤由紫色砂巖、頁巖風(fēng)化物形成，則土壤會(huì)呈現(xiàn)出紫色等等。

       除此之外，土壤的顏色也會(huì)受到土壤顆粒大小和土壤含水量等的影響。

       通常來說，黑土地肥力高，盛產(chǎn)糧食作物，比如玉米、大豆和小麥等；紫色土壤肥力也相對較高，除了旱地糧食作物外，還多種植棉花、油菜和柑橘等；紅壤一般酸性較高，肥力相對較低，通常適合種植水稻、茶、甘蔗和柑橘等；黃壤通常要比紅壤濕潤，主要分布在我國南方山區(qū)，除了常見的農(nóng)作物外，黃壤也產(chǎn)茶葉和蔬菜。

五顏六色的土壤（圖片來自中國土壤學(xué)會(huì)網(wǎng)站）

       中國地大，為啥就東北的土是黑的？

       提到黑土地，很多人都能想到東北。中國這么多土地，為什么就東北的土是黑色的呢？這說明東北土壤含有較多的腐殖質(zhì)，進(jìn)而被“染黑”了。那么問題來了，為什么東北土壤腐殖質(zhì)含量高呢？

       這和東北得天獨(dú)厚的地理環(huán)境有關(guān)。中國黑土主要分布在黑龍江、吉林、遼寧和內(nèi)蒙古自治區(qū)境內(nèi)，地處溫帶季風(fēng)氣候區(qū)。這里四季分明，冬天寒冷干燥較漫長，夏季炎熱多雨較短暫，春季明媚養(yǎng)人，秋季氣爽天高。在這樣的氣候下，東北的植被在春夏生長繁盛，根系發(fā)達(dá)，為土壤輸送了許多新鮮的有機(jī)質(zhì)，土壤中的微生物一看食物這么豐富充沛，自然干勁十足，把這些新鮮的有機(jī)質(zhì)“咔咔咔”分解加工成了黑乎乎的腐殖質(zhì)，其中一部分腐殖質(zhì)可以被微生物繼續(xù)當(dāng)作食物分解利用，一部分在被分解礦化的過程中釋放營養(yǎng)元素提供植物生長所需。而到了秋冬時(shí)節(jié)，氣溫下降，白雪覆土，土壤微生物一個(gè)個(gè)都貓?jiān)谕晾餃?zhǔn)備“冬休”，對土壤腐殖質(zhì)的分解礦化減緩，土壤腐殖質(zhì)就這樣被積累了下來。長此以往，腐殖質(zhì)在土壤中越積越多，不僅把土給染得越來越黑，還使得土壤越來越肥，形成了東北特有的肥沃黑土地。

黑土剖面（圖片來自中國數(shù)字科技館網(wǎng)站）

       像這樣的肥沃黑土區(qū)在世界范圍內(nèi)還有三處，分別位于烏克蘭的烏克蘭平原、美國的密西西比平原和南美洲的潘帕斯草原，多為地處溫帶的中緯度地區(qū)，在這樣的地區(qū)，夏季植被茂盛，冬季寒冷枯枝落葉分解緩慢，自然就有利于土壤腐殖質(zhì)的積累和肥沃黑土的形成。

黑土地（圖片來自國際黑土地協(xié)會(huì)網(wǎng)站）

       位于烏克蘭平原的黑土區(qū)屬于溫帶大陸性氣候，較為典型的黑土區(qū)以森林草原為主，腐殖質(zhì)層較厚，也具有以草原為主的黑土區(qū)，這類地區(qū)腐殖質(zhì)層會(huì)相對薄一些。該地區(qū)主要種植小麥、玉米、大豆、土豆和甜菜。

       位于密西西比河流域的美國黑土區(qū)非常平坦，水熱條件較好，百草豐茂，枯枝落葉積累較多，土壤腐殖質(zhì)含量較高，流域東南部屬亞熱帶，以林木為主，流域中東部則屬溫帶，以草地為主。該地區(qū)盛產(chǎn)小麥、大豆、玉米和棉花。

       位于南美潘帕斯草原的黑土區(qū)東部屬于亞熱帶氣候，西部則屬于溫帶氣候，該地區(qū)以禾草植物為主，基本沒有林木，“潘帕斯”本意即為“沒有樹木的大草原”，在這里草類茂盛，畜牧業(yè)發(fā)達(dá)。

       整體比較來看，四大黑土區(qū)的大小和地形不盡相同，最大最平坦的是位于烏克蘭大平原的黑土區(qū)，面積大約在1.90×106 km2，第二大的是位于美國密西西比河流域的黑土區(qū)，面積約1.20×106 km2，最小的是潘帕斯草原黑土區(qū)，面積約0.76×106 km2，我國東北黑土區(qū)面積約為1.03×106 km2。

       上下求索，“土地醫(yī)生”歷經(jīng)數(shù)十年保護(hù)黑土地

       得益于大自然的饋贈(zèng)，四大黑土區(qū)的農(nóng)業(yè)都相對較為發(fā)達(dá)，糧食產(chǎn)量高，然而由于過度的農(nóng)耕開墾和掠奪式的經(jīng)營，導(dǎo)致土壤風(fēng)蝕加劇，歐美黑土區(qū)在歷史上都曾遭遇了破壞力極強(qiáng)的“黑風(fēng)暴”——強(qiáng)沙塵暴事件，那場面可真是，大風(fēng)呼呼的刮，沙子飄的瀟瀟灑灑，給人類社會(huì)和生態(tài)環(huán)境都造成了巨大的創(chuàng)傷。

黑風(fēng)暴（圖片來自維基百科）

       歷史總是驚人的相似，近年來，我國的黑土區(qū)也因?yàn)殚L期的集約化耕作和地上部的過度收獲，水土流失嚴(yán)重，風(fēng)蝕、水蝕頻發(fā)，土壤中積累多年的腐殖質(zhì)分解加速，土壤肥力極具下降，部分地區(qū)出現(xiàn)了“破皮黃”，露出底層黃土，黑土區(qū)變得不像從前那般黑油油了，亟待修復(fù)和滋養(yǎng)。

       黑土的自然形成是一個(gè)十分緩慢的過程，據(jù)科學(xué)家表示，1 cm厚的黑土形成需要至少200年的時(shí)間，黑土保護(hù)和退化修復(fù)時(shí)不我待，“助攻”黑土“重塑自我”勢在必行。

土壤侵蝕（張旭東供圖）

       我國的土壤科學(xué)家們以史為鑒，上下求索，肩擔(dān)起“土地醫(yī)生”的使命，為黑土地的退化頑疾尋找良方，經(jīng)過10余年田間地頭的“臨床試驗(yàn)”，如今已經(jīng)形成了一整套“療效好”、“性價(jià)比高”又易于推廣的保護(hù)性耕作技術(shù)，黑土地又重獲生機(jī)，綻放美麗。

       保護(hù)性耕作技術(shù)簡單來說就是盡量少的土壤擾動(dòng)和盡量多的植物殘?bào)w覆蓋，用“不打擾”加“給吃飽”的方式來呵護(hù)受傷的土地，使退化的土壤能夠逐漸恢復(fù)良好的結(jié)構(gòu)，并通過外部作物秸稈的補(bǔ)給提升土壤有機(jī)質(zhì)的含量，逐漸提高土壤的肥力。

張旭東研究員陪同原農(nóng)業(yè)部副部長路明考察中科院保護(hù)性耕作研發(fā)基地（解宏圖供圖）

       合理利用秸稈資源、高效促進(jìn)黑土地的肥力提升、提高糧食產(chǎn)量是做到習(xí)近平總書記提出的“手中有糧，心中不慌”的關(guān)鍵之一。此時(shí)筆者不禁想到，東北過去有三寶，人參、貂皮、烏拉草，如今多了新三寶，黑土、秸稈、高產(chǎn)糧，真是一個(gè)不能少！

       最后，筆者想說：“東北土壤黑，養(yǎng)足土地肥。氣候條件佳，糧食味道美。黑土要修復(fù)，還得靠技術(shù)。保護(hù)性耕作，科學(xué)好掌握。免耕輸入多，黑土更活潑。愛護(hù)腳下土，未來路無阻！”

       筆者在此特別感謝中國科學(xué)院沈陽應(yīng)用生態(tài)研究所的張旭東研究員在科普寫作中給予的指導(dǎo)性意見和建議以及解宏圖副研究員給予的大力支持和幫助。

                     

                                                                                                                        轉(zhuǎn)自“科普中國網(wǎng)”