提到“生物多樣性”這個詞時，大多數人會想到植物、鳥類、爬行動物和哺乳動物——通常不會想到土壤生物。當我們努力去思考這些生物的時候，經常只會想到螞蟻和蚯蚓。然而，土壤的生物多樣性遠不止這些無脊椎動物。事實上，世界上25%的生物多樣性都來自土壤。

什么是土壤生物多樣性（soil biodiversity）?

根據聯合國糧食及農業組織（FAO），土壤生物多樣性是“地下生物的多樣性，既包括基因、物種及其組成的群落，也包括它們所貢獻和所屬的生態復合體，也包括土壤微生境及景觀”。

土壤是一個由營養元素、礦物質、有機質和生物有機體等生物元素和非生物元素組成的復雜系統。它是地球上生物多樣性的主要水庫之一。據估計，一茶匙土壤中含有大約500億個微生物。

圖源：decadeonrestoration

土壤群落可以在不同的體積和土壤類型中變化，并形成分級系統。

包括三大類:

·微生物（Microorganisms）和微型動物（microfauna）；

·中型土壤動物（Mesofauna）;

·大型土壤生物（Macrofauna）和巨型土壤動物（megafauna）。

每個類群在土壤生態系統中的作用各不相同。土壤微生物(即細菌、古菌和真菌)和微型動物(即原生動物和線蟲)負責通過有機物分解和營養物質循環等過程，將有機和無機化合物轉化為植物和其他生物可以獲得的形式。

中型動物(如螨蟲、跳蟲和小幼蟲)，與其他類群一樣，在食物網中是必不可少的。它們提高了能量和營養的可用性，特別是氮。

大型土壤動物(如蚯蚓、螞蟻、甲蟲和白蟻)和巨型動物(如一些哺乳動物和爬行動物)被稱為生態系統工程師。它們改變了土壤的孔隙度、水和氣體的輸送，并將土壤顆粒結合在一起，從而減少土壤侵蝕。

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為什么土壤生物多樣性很重要?

研究表明，地下生物對地上生物有直接的影響，這在植被方面尤其如此，因為植物與地下生物的互動比地上更多。

土壤生物負責若干生態系統服務，具有環境、經濟和健康方面的影響。它們在農業、人類健康和氣候調節三個不同領域的貢獻：

·農業

眾所周知，作物生產和土壤質量之間又密切聯系。越健康的土壤越肥沃，越能抵御氣候相關的危害。因此，在健康土壤中生長的作物產量更高，營養價值更高。

但是土壤生物多樣性又從何而來呢?

土壤微生物在碳(C)和氮(N)循環中發揮著直接作用，這意味著它們可以將這些養分轉化為植物可利用的養分。土壤生物通過其在碳循環中的作用，增加了土壤的碳含量，從而提高了土壤肥力，改善了土壤結構，從而使土壤更好地滲透和保持水分，使土壤更不容易被侵蝕。此外，土壤生物群還提供植物所需的其他養分，如磷和鋅。

除了養分有效性外，土壤生物多樣性還能提高作物的適應力。土壤生物多樣性可用于生物防治，提高生態系統功能，自然減少害蟲，如有害昆蟲、螨蟲、雜草和植物病原體，從而最大限度地減少對合成化肥和農藥的依賴。

·人類健康

有些人可能認為土壤微生物是一種威脅，是作物、動物和人類疾病的來源。然而，研究表明，這些生物可以幫助我們保護和改善我們的健康。

土壤生物多樣性有助于提高食物的營養價值，并使植物能夠產生有益的植物營養素，如抗氧化劑。食用富含抗氧化劑和其他營養物質的植物可以改善人的免疫系統、激素調節和整體健康。因此，土壤生物多樣性有利于更健康的飲食和人類的身體健康!

事實上，新興研究表明，早期接觸土壤生物多樣性可能有助于預防炎癥性疾病，如過敏、哮喘和自身免疫性疾病。此外，土壤生物群還用于生產藥物(例如抗生素)和疫苗。

·氣候調節

土壤生物在氣候調節中發揮著關鍵作用，既有助于減少溫室氣體(GHG)的排放，又有助于碳的捕獲和儲存。

每年，農業排放的溫室氣體占所有人為溫室氣體排放的10%至12%，這主要是由于使用合成化肥、土地管理不善、反芻動物釋放甲烷和儲存糞便所致。通過提高碳和氮的有效性，土壤生物可以減少農業中對排放溫室氣體的合成肥料的需求。當施用化肥時，這些生物可以將營養物質轉化為減少揮發的物質，從而減少溫室氣體排放。

此外，土壤生物多樣性對土壤碳固存至關重要，這是一個從大氣中捕獲碳并將其儲存在土壤中數百年的過程。這對于減緩氣候變化尤其重要，因為健康的土壤儲存的碳比大氣和植被的總和還要多。

土壤生物多樣性面臨的人為威脅

關于地下系統的知識仍有一些空白，據估計目前只有1%的土壤微生物物種是已知的。

人類活動對土壤生物多樣性及其提供的生態系統服務構成巨大威脅。

·農業集約化

農業集約化對地上和地下生物多樣性均有負面影響。傳統的大規模農業通常采用破壞性的土壤管理方法，農業對化學藥品的依賴包括化肥和殺蟲劑會危害土壤生物和土壤功能。例如，氯化鉀(KCl)，一種常用的合成鉀肥，含有高濃度的氯，一種能導致土壤生物死亡的生物殺滅離子。殺蟲劑還會導致土壤生物多樣性的喪失，因為它們可能會影響到有限的一類生物體或廣泛的生物，這意味著它們不僅可能殺死“壞”生物，也可能殺死一些“好”生物。

土壤生物群落也受到一些土壤管理措施的威脅，例如耕作。這種做法改變了土壤性質，包括土壤有機質(SOM)和養分有效性。大規模單一栽培的生產也不利于土壤生物多樣性，因為它限制了有益的細菌、真菌和昆蟲物種的存在。

·氣候變化

土壤生物多樣性可以幫助我們應對氣候變化；然而，不斷上升的溫度可能會導致土壤生物多樣性的喪失，造成一些兩難的局面。

大氣中過量的二氧化碳增加了光合作用，從而增加了對營養物質的需求。反過來，這又加劇了生物和植物物種之間對資源的競爭。

此外，氣候變化加劇了極端天氣和與氣候有關的災害，包括暴雨、嚴重干旱、野火、荒漠化和季節溫度波動加劇。所有上述例子都直接或間接地對土壤生物多樣性構成威脅。它們改變了土壤的生物和非生物條件，從而危害土壤生物群落——例如土壤鹽漬化。

參考鏈接：

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

為助力生態文明建設，深入貫徹落實《全民科學素質行動規劃綱要（2021—2035年）》和《中國科協科普發展規劃（2021—2025年）》，作為生物多樣性領域的全國一級學會，中國生物多樣性保護與綠色發展基金會發揮科學研究機構優勢，致力于打造全面動員、全民參與的社會化科學傳播工作，于2021年12月推出《綠會生物多樣性科普小課堂》系列。《綠會生物多樣性科普小課堂》以“科普性”為特點，傳播當前受到生存威脅的野生動植物種及生物多樣性相關知識，推動生物多樣性主流化，呼吁各界攜手保護生物多樣性、保護人類賴以生存的棲息地、構建人與自然和諧相處的美好家園。

譯/YJ 審/Daisy 編/angel