初版文字内容源于知乎用户@刘文龙。刘文龙，农学博士，曾通过知乎专栏科普土壤学的知识。

专栏链接：每周学点土壤学

古希腊人认为水火土风是构成世界的四种基本元素，而古代中国则认为构成世界的基本元素是金木水火土，也就是我们说的五行（孙悟空就被压在五行山下。。）。土，就是土壤。

绝大多数植物的生长都离不开土壤，在肥沃的土壤上，植物生长的也会格外旺盛。在土壤肥沃的地区，产生了人类最早的文明，因为肥沃的土壤可以为人类提供足够的食物。

但是，你是否真的了解土壤？这看起来极为普通的物质里面，是否有不为我们所知的秘密呢？

希望通过这样一个探索土壤的活动，能够帮助我们找到一些答案。

我们平时讨论的土壤，到底是什么呢？从不同角度看，定义是多种多样的。

在农业研究者眼中，土壤是为作物提供物理支撑、水分和养分的载体；

在生态学家眼中，土壤是提供生物多样性的重要场所；

在环境学家眼中，土壤既是非点源污染的主要来源，又是天然的污水净化器；

……

研究人员从不同的角度出发，得到的土壤定义是也不同的。为了更好的揭示土壤的含义，我们从不同尺度来探索土壤的定义。

全球尺度: 土壤是地壳上层与大气交界的部分，能够提供植物生长，接纳、储存和调整降雨分布。

流域尺度: 土壤是区域内物质交换和能量转移的主要场所，植物生长、流域产汇流和植物蒸散发均在土壤中发生。

宏观尺度(Macroscale): 土壤是一种含有水分、气体、固体和生物质的多孔介质。

微观尺度(Microscale): 土壤是矿物微粒、有机质、溶液、土壤气体和微生物的混合物。

通常人们讨论的土壤都是从宏观角度定义的。也就是：土壤是存在固液汽三态且含有生物质的多孔介质。

[小提示：学会从多个角度观察和思考，这样才能有更立体的理解。]

地球的地壳表面除了土壤，还会存在沙漠、戈壁和岩石等其他地貌。如果从广义上来比较，土壤与其他地貌成分上并没有太大差别，大部分固体颗粒都是矿物质。但是，土壤最独特的特点在于，土壤是鲜活的、有生命的。

首先，土壤中存在水分、营养盐和必要的土壤大气，这些条件为土壤生物的生长提供碳源、能量和生长环境。

其次，土壤生物的代谢和死亡能够产生和补充土壤有机质，这部分有机质对土壤的物理、生化性质非常重要。

问题：沙漠是不是土壤？

地球表面覆盖的土壤层是怎么来的呢？这个事情要从头说起就要回到40亿年之前……

大约40亿年前，一连串的偶尔中，地球呱呱坠地。当时的地球还只是一团气体与尘埃，在其后的10亿年间，地球逐渐冷却、凝结与固化 (图1)，出现了大气、海洋和陆地。

由于有太阳辐射和地球大气，地球存在降雨、降雪和风等气象现象。日积月累，降水和风将陆地上的岩石侵蚀成岩石碎屑，组成了土壤的最原始成分。但是注意，这些岩石碎屑还不是土壤，因为按照定义，土壤是“鲜活的”、“有生命的”！

大约30 ~ 35亿年前，又是一系列的偶然因素，地球的海洋中出现了最原始的生命：细菌(Bacteria)和古生菌(Archaea)，从此开启了地球的“新时代”。又过了无数年，这些肉眼无法观察的微生物从海洋、河流、湿地进入陆地，存活在岩石碎屑中。这些“前锋军”的出现也标志着“有生命的”土壤诞生了。

最初出现在土壤中时，细菌的结构很简单，而且只能靠“晒太阳”养活自己，被称作“生产者”。当生产者的数量足够多时，很多微生物发现吃活的细菌效率更高，这些微生物被称为“消费者”。当生产者和消费者死亡后，岩石碎屑中就存在了很多生物残留物 (residue)，一些微生物能够消化这些残留物，维持自己的生长；同时将残留物转换为生产者可以利用的无机物，这些清道夫被称作“分解者”。至此，生产者、消费者和分解者形成了一个首尾相连的循环；太阳就像汽车发动机一样，推动这个循环不停的运行(图3)。随着循环的增加，岩石碎屑中的生物越来来越多，逐渐变成了现代的土壤。

让我们把尺度拉小一些，看看现存的土壤是如何形成的？正如楼房需要基础一样，土壤也需要一些岩石碎屑作为“基础”，称为“成土母质”。成土母质来自岩石的侵蚀，主要途径包括风蚀，水蚀，酸雨，微生物作用等等。成土母质被风或者水搬运并堆积到某处后，就准备好了下一步的土壤演进。

成土母质准备好之后，土壤生物开始发挥作用。跟上述类似，生产者是先锋，消费者和分解者紧随其后，形成完整的生物链。随着生物链的不断循环，其产生的生物质越来越多，生物链也变得更加复杂(图5)。值得注意的是，分解者降解生物排泄物和残渣时，除了自己使用，还会残留一部分形成土壤有机质。土壤有机质能够改善土壤通透性，增加土壤肥力和增加土壤生物多样性，是土壤形成的重要标志。至此，成土母质演进成为“存在固液汽三态且含有生物质的多孔介质”。

3.       土壤的宿命

人有生老病死，土壤也不是永恒的。同样在降水与风的侵蚀下，土壤颗粒继续前行，在某个低洼地、河流或者湖泊沉降。日复一日，年复一年，土壤颗粒被逐渐压实、变质，最终重新形成岩石。

至此，尘归尘，土归土，万物循环，动态平衡。