静月园

提要：本文从地球的形成与演化入手，探讨了土壤的产生过程、原因及其基本结构状况，分析了土壤在地球生物起源中的关键作用。通过对土壤形成过程中地球内能、太阳能以及水环境等因素的综合分析，揭示了土壤作为地球生命摇篮的重要性，并强调了保护土壤环境的必要性。

一、引言

地球作为太阳系中一颗独特的行星，孕育了丰富多样的生物生命体。而土壤作为地球表层的重要组成部分，不仅是植物生长的基础，更是地球生命起源与演化的重要舞台。探究土壤的形成过程及其对生命的意义，对于理解地球的演化历程以及保护生态环境具有重要意义。

二、地球的形成与土壤的起源

（一）地球的形成

太阳系内的行星地球形成始于大约 46 亿年前的星云坍缩过程。在这一过程中，星云中的气体和尘埃逐渐聚集，形成了包括地球在内的几大行星。地球的内部结构大致可以分为三层：内核、地幔和地壳。内核是地球内部最深处的热熔态核心，主要由铁和镍组成，其温度极高，达到了 5700℃左右。地幔位于内核与地壳之间，主要由硅酸盐等矿物组成，处于高温高压状态，物质处于部分熔融状态，具有一定的流动性。地壳则是地球最外层的坚硬岩石层，厚度相对较薄，大陆地壳平均厚度约为 33 千米，而海洋地壳平均厚度仅为 5-10 千米。地壳主要由岩石组成，这些岩石经过长时间的地质作用，逐渐风化、侵蚀、搬运和沉积，形成了土壤的前身，一个由破碎岩石积累起来的表层。

（二）土壤的起源

土壤并非地球形成之初就存在的独立层次，而是地壳表层岩石经过长期风化腐蚀的产物。从广义上讲，土壤是指地球表面由岩石层上的破碎岩石体，这些碎细的岩石体，经过环境众因素影响，例如冷热温度变化，气流风化、水分和空气

的侵蚀，产生了一个细碎微粒组成的疏松表层。

它涵盖了从河流沉积、海洋沉积、风沙沉积到火山爆发沉积、湖泊沉积、泥石流沉积等各种自然作用形成的沉积物。这些沉积物在地球内力和外力的共同作用下，逐渐形成了具有不同结构和性质的土壤层。

不同地域内的环境条件，岩石基础，等因素影响产生了多种土壤种类。

而狭义的土壤则特指大陆表层能够生长植被、寄生微生物的碎细沙砾层，也就是我们通常所说的能够种植农作物的土地资源。本文所述的土壤层与土壤在概念上存在一定的差异，土壤层是一个更为广泛的概念，包含了多种类型的沉积物和风化物，而土壤则更侧重于其对植物生长的支持功能。

三、土壤形成过程中的关键因素

（一）地球内能的作用

地球内部的热能是土壤形成的重要驱动力之一。地球内核的高温通过地幔的对流传递到地壳，使得地壳岩石处于不断的变化之中。地幔对流引起的板块运动导致岩石圈的破裂、碰撞和俯冲，使得岩石在高温高压环境下发生变质作用，形成新的岩石类型。例如，页岩、沙岩和火山熔岩等岩石层的形成都与地球内能的作用密切相关。这些岩石层构成了大陆的地基，为土壤的形成提供了物质体的质量基础，也是组成土壤的质量单元的来源。

随着时间的推移，岩石在地表的风化作用下逐渐破碎，形成细小的颗粒，这些颗粒在水和风的作用下被搬运到不同的地方，最终沉积下来，形成了现在我们所看到的土壤雏形。

（二）水的作用

水是地球上最为重要的物质之一，它在土壤形成过程中扮演了至关重要的角色。地球表面的水体，包括海洋、河流、湖泊和地下水，能够溶解、吸纳和混合岩石风化产生的细小颗粒。在水的环境中，岩石颗粒中的矿物质被溶解，释放出各种分子和原子。这些分子和原子在水中自由地聚合和重组，形成了复杂的分子聚合物。例如，土壤中的黏土矿物就是由铝硅酸盐分子在水中聚合而成的。水的存在不仅促进了土壤颗粒的化学变化，还为土壤中生物的诞生提供了条件。在富含水分的土壤环境中，合适的水量、流动的水流以及变化的温度为生物体的原始分子团体的诞生提供了理想的环境。这些分子团体通过原子结构的能量互相缔结成分子，并不断滚动吸纳更多的原子，形成巨大的分子团。当分子团体量过大时，会分裂成两个新的分子团，从而不断吸收新的能量补充分子体，形成了初级的生物生命诞生的分子结构状态。水是土壤里的一个重要组成元素。

（三）太阳能的作用

地球作为太阳系的一员，受到太阳能量的持续影响。太阳能是土壤形成和变化的重要外部因素。太阳辐射能够提高土壤温度，或者影响土壤温度的高低变化。这种温度变化会影响土壤中水分的蒸发和凝结，进而影响水量的流动。同时，太阳能还能够激活和释放土壤颗粒内的分子和原子，有利于水中分子团的发育。此外，太阳能对土壤中生物演化也起到了关键作用。为了获取太阳能，土壤中的生物体分子团会互相衔接累积起来，形成更大的体积，从而产生了植物体类型。植物通过吸收土壤中的水分和矿物质，同时向阳而生长，吸收阳光，为自身的生存提供能量。太阳能的利用使得植物能够在土壤中扎根生长，进一步促进了土壤的发育和成熟。

地表环境变化与太阳能量关系密切。

四、土壤结构与生命起源

（一）土壤结构的多样性

土壤结构是指土壤颗粒之间的排列和组合方式，它对土壤的物理、化学和生物性质有着重要影响。土壤结构是一种地球土壤的自然物理属性，因为每一种土壤的结构形状使其具有属于本体结构形状的物理性质。

土壤结构的形成是一个复杂的过程，受到多种因素的共同作用。从微观角度来看，土壤颗粒之间的相互作用主要通过范德华力、静电力和化学键等作用力来实现。这些作用力使得土壤颗粒能够聚集在一起，形成不同的团聚体。团聚体的大小、形状和稳定性决定了土壤的孔隙结构、通气性和透水性等物理性质。例如，良好的土壤结构通常具有较多的孔隙，有利于空气和水分的流通，为植物根系的生长提供了良好的条件。

从宏观角度来看，土壤结构还受到地形、母岩类型、气候条件和生物活动等因素的影响。不同的地形条件会导致土壤的侵蚀和沉积程度不同，从而影响土壤的厚度和质地，影响到土壤内的结构形状不同。母岩的化学成分和矿物组成决定了土壤的初始性质，例如，花岗岩风化形成的土壤通常富含钾、钠等元素，而石灰岩风化形成的土壤则富含钙元素。气候条件对土壤结构的影响主要体现在温度和降水两个方面。高温多雨的气候条件下，土壤中的矿物质容易被淋溶，形成酸性土壤；而在干旱少雨的气候条件下，土壤中的盐分容易积累，形成碱性土壤。生物活动则通过植物根系的穿插、动物的挖掘和微生物的分解等作用，不断改变土壤的结构和性质。

（二）土壤与生命起源

土壤是地球生命起源的摇篮，提出这一观点已经得到了广泛的认可。

在地球早期的环境中，土壤中的矿物质、有机质和水分为生命的诞生提供了必要的物质基础。这得益于土壤结构的特殊性，地壳运动的反复循环，破碎的土壤微粒的产生，流动，汇集，形成了一个松散的土壤结构，丰富的地表水量浸泡，流动，创造出来一个有伊利生物体诞生的物质条件。

水量浸泡的土壤微粒，溶解土粒体中的分子，这些溶解在水里的原子，分子，在水和太阳能的作用下，逐渐形成了复杂的有机分子，这些有机分子是生命诞生的前体物质。随着土壤中生物分子团的不断演化，富集，诞生了初级的生物类分子团，这些分子团进化成原始的生物体。

土壤层内的微生物的出现进一步影响到了土壤的性质。植物通过光合作用将太阳能转化为化学能，为土壤中的微生物提供了有机碳源；而微生物则通过分解有机物质，释放出植物所需的养分，促进了植物的生长。这种植物与微生物之间的相互作用形成了一个复杂的生态系统，为生命的进一步演化提供了有利条件。土壤中的微生物不仅在生命起源过程中发挥了重要作用，而且在地球生命演化的过程中也扮演了关键角色。

例如，土壤中的固氮菌能够将大气中的氮气转化为植物可利用的氮素，从而促进了植物的生长和繁衍；而土壤中的分解菌则能够分解动植物残体，将有机物质转化为无机物质，完成物质循环。这些微生物的存在使得土壤成为一个充满活力的生态系统载体，容纳和促进生物体的发展壮大。土壤为地球生命的持续发展提供了支持。

五、土壤保护的重要性

土壤作为地球生命的重要基础，其保护意义不言而喻。然而，在人类活动的影响下，土壤面临着诸多威胁，如水土流失、土壤污染、土壤退化等问题。水土流失是由于植被破坏、过度开垦和不合理的人类活动导致的土壤侵蚀现象。大量的土壤被水流冲走，不仅导致土壤肥力下降，还可能引发泥石流、滑坡等地质灾害，对人类的生命财产安全造成威胁。土壤污染则是由于工业废水、废气、废渣的排放，以及农药、化肥的不合理使用等原因导致的土壤质量恶化。污染的土壤可能含有重金属、有机污染物等有害物质，这些物质会通过食物链传递，最终危害人类健康。土壤退化是指土壤在自然因素和人类活动的双重作用下，其肥力、结构和生物多样性等性质逐渐下降的过程。土壤退化会导致土地生产力下降，影响粮食安全和生态平衡。土壤被破坏的表现是土壤结构的改变和破坏。

为了保护土壤环境，我们需要采取一系列措施。要加强土壤资源保护，探究适宜农业种植需要的土壤结构，提高土地资源利用效率，扩大蓄水保肥，发展适宜耕种的土壤，通过植树造林、退耕还草等方式，增加植被覆盖，减少水土流失。推广生态农业和绿色农业技术，减少农业面源污染。

注：

从土壤结构的角度探究土地问题，研究农业种植土壤问题，是一个新课题。是一个盲人摸象的过程。现在还在摸索挪步前行的路上。

照片拍摄于辽宁省科技馆科技展览