在文學中，大地常象征著生命與繁育，給予人們安寧和歸屬感。然而，當我們從物質層面深入探究，土壤究竟如何滋養人類？人類與土壤之間的互動機制是怎樣的？在地質變遷的漫長尺度下，這種機制又有著怎樣的實踐證據？人類文明興衰與土壤之間究竟存在著哪些微妙而鮮為人知的聯系？面對土壤的制約，人類文明的未來又將何去何從？日本學者藤井一至在《大地5億年：土壤和生命的躍遷史》一書中對上述問題進行了深入探討，不僅是一部土壤科學史，更以土壤為主體重新審視地球生命與人類文明。譯者廖俊棋是中國科學院古脊椎動物與古人類研究所博士，他將這本書看作中國人“觀法于地”的入門。

撰文｜李偉楠 李凱

《大地5億年》，作者:（日）藤井一至，譯者:廖俊棋，版本:字間光年·中國紡織出版社，2024年10月。

破壞性的存在

土壤在地球誕生5億年后，歷經苔蘚、蕨類植物、恐龍等的漫長陪伴，1萬年前人類出現，成為土壤的新“伙伴”。但人類對土壤來說更多地是“破壞者”的角色。文明越繁榮，對土壤破壞越嚴重，這絕非危言聳聽。

在農業文明誕生前，人類以狩獵、采集為生，群體規模小、活動范圍有限，與生態系統和諧共生，對其影響極小。隨著人類進化，學會改造自然，卻打破了“養分循環”和“碳平衡”這兩大規則，成為生態系統中唯一脫節的存在。

農業文明興起是人類發展的關鍵轉折點。人類開始大規模種植作物，蔬菜和谷物從土壤中貪婪地吸收鈣和鉀，隨后成為人們餐桌上的美食。然而，這些作物被食用后，只有一小部分轉化為人類的血肉，絕大部分最終以排泄物的形式排出體外。人類的排泄物并不能自然地回歸土壤。抽水馬桶出現之后，排泄物中具有較高價值的尿液更加難以通過污水處理回收到土壤中。這不僅面臨經濟效益低下的困境，還可能引發重金屬污染等棘手問題。

在日本的江戶時代，人們就已經敏銳地意識到糞尿對土壤的肥效，并有著獨特而有趣的收集利用方式。糞尿商人將其精心地分為五個等級，貴族府邸的糞尿因主人飲食豐富，肥料含量高，價格自然不菲，而監獄的糞尿則價格低廉。大戶人家甚至可以通過售賣糞便尿液獲取一筆可觀的收益，《東海道徒步旅行記》中就有相關記載。人們用蘿卜換取尿液作為肥料，尿液為蔬菜生長提供了充足的養分。但令人惋惜的是，近代之后，糞尿運輸業逐漸走向衰落。諸多結構性問題接踵而來。比如，日本的奶牛飼養業面臨著氮泛濫的問題。日本從國外進口牛羊飼料，從生態和物質循環角度來看，相當于進口了氮，然而這些氮進入牛羊糞尿后，卻無法返還給進口國，過量的氮滲入地下水，反而對飲用水安全造成隱患。

人類還有更高的追求，以及更多的欲望，也給未來帶來了危機。例如，建造豪華宮殿、府邸需要大量木材，燒制磚瓦也需要大量燃料，這就導致森林被大面積砍伐。森林保水能力下降，引發洪水，洪水無情地沖走土壤，大量沉積物掩埋灌溉渠道。人類追求口味甘甜的米飯，曾經與大米一起生長在水田里的泥鰍便逐漸消失。人們喜愛的具有天然回甘的綠茶，其甘甜口感源自氨基酸，為此大量施用氮肥，致使土壤的pH值可能降至3.6的高酸度，嚴重影響了土壤的健康。

人類的繁衍需求，推動人口呈幾何級數增長，而糧食產量的增長速度卻相對非常緩慢。為了填補這一差距，20世紀初，哈伯—博施法橫空出世。它利用高溫高壓及催化劑，促使氮氣和氫氣反應生成氨，開啟了氮肥大規模生產的時代，各類氮肥產品廣泛應用于全球農作物，保障了高產穩產。然而，長期過量施用氮肥，土壤中的銨離子被植物吸收后，硫酸根離子等酸性殘留物會導致土壤酸化加劇。

資本的逐利性使問題進一步惡化。跨國農業企業在拉丁美洲圈地種植大豆、甘蔗，巴西的大豆種植方式粗放，雖短期內獲得經濟效益，但土壤肥力下降、酸化板結、森林減少、水土流失、生物多樣性受損等問題隨之而來。在工業領域，城市化進程占用沿海農田濕地建廠建園，改變了土壤的自然屬性，損害了微生物和生物多樣性，工業廢渣廢水污染土壤，威脅農業根基和居民健康。

這些潛在的問題不容忽視。

圖/IC Photo。

土壤編纂的人類文明史

作者在書中深情地講述：“古埃及文明是尼羅河溶解有機物的饋贈。”尼羅河三角洲本身干旱少雨，年降雨量極低，但尼羅河周期性泛濫為這片土地帶來了珍貴的水分和營養，使得土壤肥沃，避免了酸性化和鹽堿化。這些養分從何而來？主要源自尼羅河的兩大發源地：青尼羅河在雨季從埃塞俄比亞高原侵蝕富含蒙脫石黏土、長石和云母的砂土，白尼羅河從熱帶泥炭地溶解有機物。埃及人民巧妙地利用了這份恩賜，創造了輝煌燦爛的文明，延續了7000年之久。這片肥沃的土地不僅滿足了國內龐大人口的糧食需求，還支撐起了宏偉的金字塔、壯麗的神廟等偉大建筑，以及燦爛輝煌的文化藝術。

如今，水稻已成為全球近半數人口的主食，盡管其種植面積不到全球耕作面積的10%。水稻的高產依賴于季節性青色土壤的支撐。水下缺氧的環境促使土壤中的氧化鐵發生還原反應，這一過程消耗了三個氫離子，起到了將酸性土壤變成中性的作用，同時也使更多的磷被輸送到水稻的根部。在莫臥兒帝國時期被稱為“金色孟加拉”的孟加拉國，以及被稱為“谷物之島”的印度尼西亞爪哇島，人口密度高達每10平方千米1萬人。正是肥沃的土壤養活了這世界上人口最稠密的區域。

文明的發展也受到土壤狀況的制約，曾經燦爛的美索不達米亞文明，到了后期卻由于過度的灌溉導致地下水位上升，土壤鹽堿化問題逐漸嚴重，最終致使土地生產力下降，文明走向衰落。土壤的肥沃程度還深刻影響著人類社會的結構與發展。人們根據不同地區的土壤條件，選擇適宜的作物進行種植，逐漸形成了各具特色的農業文明。土壤以它獨特的方式記錄著人類文明的興衰，見證著人類社會的發展變遷。

英劇《克拉克森的農場》第一季劇照。

至今無法理解的尖端科學

在過去的一百年間，盡管化學肥料取得了顯著成就，但我們仍未找到能超越尼羅河礦物質和溶解有機物的替代品。地球上生存了數億年的白蟻和甲蟲，其腸道工廠與人類開發的尖端能源生產系統之間有著驚人的相似性。這表明，土壤中的某些機制仍然是我們難以企及的領域，同時也是我們應對未來挑戰的利器。

當我們談論土壤時，往往忽略了其中隱藏的復雜生態系統。一湯匙（約10克）的土壤中竟有超過100億個細菌，比全球人口還要多！這些微小生物構成了一個龐大的網絡，它們在土壤中默默耕耘，通過分解有機物質、固定大氣中的氮氣等方式維持著地球生態系統的健康運轉。科學家們逐漸意識到，土壤微生物不僅僅是“消化系統”，更是整個陸地生態循環的重要參與者。它們就像一群無聲的英雄，在黑暗的土壤世界里，為生命的延續貢獻著自己的力量。

某些特定類型的真菌可以與植物根部形成共生關系——菌根。這種親密的伙伴關系，幫助植物更有效地吸收水分和養分，同時增強了其抵御病害的能力。有趣的是，一些生活在人體腸道內的微生物也能夠促進物質循環并提高免疫力。

盡管科技已經觸及月球甚至火星表面，但對于腳下這片土地的認識仍然停留在表層。這些現象讓我們隱約地體會到，破解其中的奧秘，為科技所用，才是未來人與土壤友好相處的有效途徑。

土壤不僅僅是一堆無生命的顆粒，更是承載著億萬年來生物進化記憶的寶庫。《大地5億年：土壤和生命的躍遷史》并不悲觀，也并非一味著眼于批判，作者以同理心體會那些種植高利潤作物的農民們的生存困境，介紹免耕栽培等環保農業新模式。或許如今，致力于讓環保遠離“理想主義”，才是真正有意義的做法。

作者/李偉楠 李凱

編輯/李永博 劉亞光

校對/薛京寧