第五章 土壤的王国
土壤薄层像补丁一样覆盖在地球表面，控制着人类和大地上其他所有动物的生存。我们知道，没有土壤，陆地上的植物就无法生长；而没有植物，动物就无法存活。
然而，如果我们以农业为基础的生活依赖于土壤，那么土壤依赖于生命，这也是千真万确的。土壤本身的起源及其保持的天然特性都与活生生的动植物有着密切关系。因为在某种程度上来说，土壤是生命创造出来的，万世以来，生物与非生物之间发生了种种奇妙的反应，土壤由此得以生成。当火山喷发流出炙热的岩浆；当奔腾的水流冲刷大陆上裸露的岩石，连质地最为坚硬的花岗岩也被渐渐磨损；当锋利的冰霜凿劈粉碎了岩石；原始的成土物质便开始聚集。然后，生物们也开始了魔术般的创造过程，一点点地将这些呆滞而了无生气的物质变成土壤。地衣是岩石的第一层覆盖物，它们利用自己的酸性分泌物，加快了岩石的风化过程，从而为其他生物提供了寄居的栖息地。苔藓植物在原始土壤的微小罅隙中扎根生长——这种土壤是由地衣碎屑、小型昆虫的硬壳和生命源自大海的动物群尸体残骸构成的。
生命不但塑造了土壤，而且数量极其丰富、种类多彩多样的生命物质也生活在土壤之中。否则，土壤就会死气沉沉，贫瘠不毛。土壤中无数有机生命体的存在和活动使得地球表面披上了绿色的外衣。
土壤在不断变迁的状态里无休止地循环。当岩石分崩离析，有机物质败坏腐烂，氮气和其他气体随着雨水从天而降，新物质便不断加入到土壤之中。同时，另一些物质因生物体自身的生长需要，被暂时从土壤中借走。微妙而极其重要的化学反应在不断发生，将源自空气和水的元素转变成为适合植物利用的形式。在所有这些改变过程中，有机生命体都起到了积极的参与作用。
很少有研究能比探知黑暗土壤王国中的庞大生命群体更使人陶醉，但这类研究也更容易被忽视。我们对于土壤有机生物体之间的牵制联结以及生物体和它们所生存的世界、和地上环境之间相互制约的关系仍然知之甚少。
可能土壤中最重要的有机生物体就是体积最小的有机生物体——即那些肉眼看不见的细菌和丝状真菌。它们数量之庞大堪比天文数字。一茶匙表层土就可能含有数以10亿计的细菌。尽管它们体型微小，但在一英亩肥沃土壤的一英尺表层土里的细菌总量可重达1000磅之多。放线真菌的外形类似长长的细线，相比细菌，它们的数量较少，但因为它们体型比细菌大，所以在给定数量的土壤之中，它们的总重量和细菌相差无几。土壤里还有一种微小的绿色细胞，我们称之为藻类，它们构成了土壤世界中的微观植物生命。
细菌、真菌和藻类是使动植物残骸腐烂，并分解还原为组成它们的无机物质的主要介质。假如没有这些微生物，碳、氮这些化学元素通过土壤、空气和生物体组织进行的巨大循环运动便无法完成。例如，如果没有固氮细菌，即使植物身处含氮量丰富的空气之中，它们仍然急需吸收氮元素。其他有机体形成二氧化碳，这一物质能够作为碳酸帮助促进岩石的分解。土壤中还有其他微生物执行着多种多样的氧化和还原反应，使铁、锰和硫这些矿物质转化成可供植物吸收的状态。
土壤中还有微小的数量惊人的螨虫和一种被称为弹尾虫的无翅原始昆虫。它们体型虽小，却在分解植物残骸和帮助森林地表垃圾缓慢转变成土壤的过程中扮演了重要角色。一些小生物在完成任务时的专业性简直令人惊叹不已。比如，有几种螨虫会在云杉掉落的针叶中开始其生命过程，它们居住在针叶狭窄的空间内并消化针叶的内部组织，当这些螨虫发育成熟后，针叶就只剩下薄薄的一层表皮细胞了。处理森林中每年大量凋落和堆积的枯枝败叶是一项繁重艰巨的任务，生活在土壤里和森林地表的小昆虫担当起了这一重任。它们将树叶浸软消化，并促使分解出来的物质和表层土壤充分混合。
当然，除了这一大群体型微小但却不停艰苦劳作着的生物之外，还有很多体型较大的生物。土壤中的生命包括从细菌到哺乳动物在内的全部生物。其中一些生物是黑暗地层的永久居民，一些生物在地下洞穴里冬眠或度过生命循环过程中的某一阶段；还有一些生物则在它们的地洞和地表之上的世界中自由来去。总的来说，所有这些土壤居民的活动使得土壤疏松透气，促进了排水引流以及水分在植物生长层的渗透。
在体型较大的土壤居住者中，或许没有哪种生物的地位比蚯蚓更为重要。70多年前，查尔斯·达尔文出版了《蠕虫活动对腐殖土的形成作用以及蠕虫习性观察》一书。在这本书里，达尔文使全世界第一次了解到蚯蚓作为一种地质营力在运输土壤方面的基本作用——一幅图画在我们面前展开：地表岩石逐渐被蚯蚓从地下搬上来的细土所覆盖，在进展最为顺利的地区，蚯蚓每年在每英亩土地上所搬运的土壤量重达数吨。与此同时，树叶和草类富含的大量有机物质（6个月内，在1平方米土地上可产生20磅之多）被蚯蚓拖入地洞与土壤相混合。达尔文的计算表明，蚯蚓的辛勤劳作可以一寸一寸地加厚土壤层，10年期间就能够使原有土层加厚一半。这还不是它们的全部功劳：它们建造的洞穴使土壤里充满空气，保持良好的排水条件，帮助植物根系蔓延发展。蚯蚓的存在还促进了土壤细菌的硝化作用，减少土壤的腐化败坏。有机物质通过蚯蚓的消化道得到分解，土壤借助它们的排泄物而变得更加肥沃。
那么，这样的土壤群落是由一个互相交织的生命之网构成的，其中的每一种生物都通过某种方式与别的生物产生联系——生物依赖于土壤存活，而反过来，只有当土壤中的生命群落繁荣兴旺时，土壤才能成为地球自然环境中一个生机勃勃的重要部分。
在此，与我们相关的一个问题一直未得到足够重视：有毒的化学药物无论是作为土壤“消毒剂”直接施放，还是由因冲刷过枝叶茂密的森林、果园和农田而含有致命污染的雨水带到土壤之中，当它们进入土壤居住者的世界时，这些数量无比众多、地位极其重要的土壤生物将会面临怎样的命运呢？例如，假设我们能够应用一种广谱杀虫剂来杀死某种穴居作物害虫幼虫，难道我们有理由假设它不会同时杀死那些具有分解有机物质的重要功能的“好”虫子吗？或者，我们在使用一种非特定性的杀真菌剂的时候，可以做到不伤害以有益共生形式存在于许多树木根部并帮助它们从土壤中吸收养分的真菌吗？
土壤生态学这样一个至为关键的重大问题几乎已被治理虫害的人们完全忽视，甚至也在很大程度上为科学家们所视而不见，这是一个普遍的事实。土壤能够默默忍受一切化学药物的入侵损害而不会进行任何反击——对昆虫的化学控制似乎一直是在这样一个假定的设想之上进行的。土壤世界的天然本性早已被遗忘得差不多了。
从一些研究结果来看，杀虫剂对土壤所造成的影响正在缓慢地浮现出来。这些研究结果时有出入，这并不奇怪，因为土壤类型变化如此之大，以致于在一种类型土壤中导致毁坏的因素在另一种土壤中可能就是无害的。细砂土的受损情况就远比腐殖土严重得多。化学药剂的联合应用所造成的危害看来也比单独使用各个药剂所造成的危害大。且不谈这些结果的差异，化学药物损害土壤的铁证不断出现，越积越多，已经让许多科学家感到忧虑不安。
在某些条件下，生命世界最为核心的一些化学转换和变化过程已受到影响。将大气中的氮转变成可供植物利用的硝化作用就是一个例子。除莠剂2，4-D会使硝化作用暂时中断。最近在佛罗里达的几次实验中，林丹、七氯和BHC（六氯化苯）进入土壤仅两星期就减弱了土壤的硝化作用；BHC和DDT在施用后的一年中都保持着显著的伤害效果。在别的实验中，BHC、艾氏剂、林丹、七氯和DDD全都阻碍了固氮细菌形成豆科植物生长必需的根部结瘤。真菌和高级植物根系之间那种奇妙而互有裨益的关系已遭到严重破坏。
自然界通过生物数量间微妙的平衡来达到深远的目的，但问题是有时这种平衡关系遭到了破坏。当土壤中的某些生物数量在杀虫剂的作用下减少，另一些生物的数量就会出现爆发性增长，捕食关系由此被打乱。这种变化很容易改变土壤的新陈代谢活动，对生产力产生不利影响。同时，它们也会使从前受到压制的潜在有害生物从其自然控制力之下逃脱，危害性得以彻底释放出来。
关于土壤中存在的杀虫剂，我们必须记住的最重要一点就是它们滞留在土壤中的时间十分漫长，需要用年来作为计量单位，而不可用月来进行计算。艾氏剂在施用4年后仍有微量残余，而其大部分早已转化为狄氏剂。在杀灭白蚁10年之后，沙土中仍存在大量的毒杀芬。六氯化苯在土壤中至少能存留11年。七氯及其毒性更强的化学衍生物的存在时间至少长达9年。在使用氯丹12年之后，土壤中仍有原本施用量的15%残余。
看来，多年来适度而节制的杀虫剂施用仍然会导致土壤中总数惊人的杀虫剂残余量堆积。由于氯化烃性质顽固，持久不变，所以每次施用量都累加到原先堆积着而从未减少过的数量之上。如果反复进行喷药，那么“一磅DDT的药量对一英亩地无害”的旧传说就是毫无意义的。人们发现，土豆田中的DDT含量为每英亩15磅，庄稼田地则为19磅。一片在研究中的蔓越莓泥塘每亩含有34.5磅DDT。苹果园里的土壤看来达到了污染的最高峰，DDT积累的速率几乎与每年使用频率保持着同步增长。甚至在单个季节里，由于果园里喷洒了四次或四次以上的DDT，其残毒含量可达到每英亩30至50磅的高峰。连续喷洒多年后，果树和果树之间的土壤每英亩就会含有26至60磅DDT；而树木脚下的土壤中DDT含量则高达113磅。
土壤确实能够长期保持化学药物的毒性，砷为其这一特质提供了典型的事例佐证。虽然从20世纪40年代中期以来，作为一种烟草植物生长过程中的喷雾剂，含砷的药剂已大部分被有机合成杀虫剂所替代。但是在美国出产的烟草所制作而成的香烟中，砷的含量在1932—1952年间仍增长了300%以上。最新研究表明，增加量迄今为止已达到600%。砷毒物学的权威专家亨利·S·赛特利博士说，虽然有机杀虫剂已大量取代了含砷药剂，但是烟草植物仍继续从土壤中汲取砷元素，这是因为烟草种植园的土壤现已完全被砷酸铅这种相对难以溶解的剧毒物质的残留物所浸透。砷酸铅会持续释放出可溶态的砷。据赛特利博士所说，很大一部分种植烟草的土地已遭受“累积性的且几乎为永久性的中毒”。生长在未曾使用过砷杀虫剂的地中海东部地区的烟草则未显示出类似的砷含量增高现象。
这样，我们就面临着第二个问题。我们不仅需要了解在土壤中发生了什么事，还要知道植物的身体组织从污染了的土壤中究竟吸收了多少杀虫剂。这在很大程度上取决于土壤、农作物的类型以及杀虫剂的性质和浓度。富含有机物的土壤释放出来的毒物数量就比其他土壤少一些。在所有经过研究的农作物中，胡萝卜是吸收最多杀虫剂的一种农作物；假若土壤中所使用的杀虫剂恰巧是林丹的话，那么胡萝卜植株体内所积累的药物浓度实际上比其种植土壤中的含量还高。将来，在种植某些农作物之前，我们可能需要分析土壤成分中是否含有杀虫剂。否则，即使没有被喷过药，农作物也可能从土壤里吸取一定数量的杀虫剂，从而不适宜供应市场。
至少有一家大型的儿童食品制造商一直不愿意购买使用过有毒杀虫剂的水果和蔬菜，而土壤污染给这样的厂商带来了一连串无穷无尽的棘手难题。最令他们感到头疼的化学药物是六氯化苯（BHC），植物的根系和块茎吸收了它以后，就会染上一股霉臭的气味。加利福尼亚州的农田在种植番薯两年前曾使用过BHC，后因为土壤中含有BHC的残毒，所有果实只得丢弃。一年内，这个公司在南卡罗来纳签订合同，要购买这个州出产的全部番薯。后来却发现该州大面积土地已被污染，该公司被迫在公开市场上重新购买番薯，这造成了很大的经济损失，几年后，许多州种植的多种水果和蔬菜也因同样的原因而不得不被淘汰。花生的污染问题最难处理。一些南方州习惯轮流种植花生和棉花，而棉花地里广泛施用了BHC。其后生长在同一片土地上的花生就吸收了相当多量的杀虫剂。事实上，只要有一丁点BHC存在，它那股独特的霉臭味就无处可藏。化学药物渗进了花生的果仁里，无法去除。若对其进行处理，不仅不能将霉臭味去掉，有时还会适得其反，使得那股味道更加浓烈。对于决心与BHC残毒划清界限的制造商来说，所能采用的唯一办法就是拒绝和丢弃所有曾用化学药物处理过的农产品，或是在已被化学药物污染的土壤上种植的农产品。
有时候，威胁针对的是农作物本身——只要土壤中有杀虫剂污染存在，这种威胁就不会消失。一些杀虫剂对豆子、小麦、大麦、黑麦这些敏感的植物产生影响，妨碍其根系发育，并抑制种子发芽。华盛顿州和爱达荷州啤酒花种植者们的经历就是一则惨痛的教训。1955年春天，许多啤酒花种植者接受了一个大规模防治草莓根象鼻虫的项目，这些象鼻虫的幼虫已经在啤酒花根部大量出现。在农业专家及杀虫剂制造商的建议下，他们选择了七氯作为控制虫害的药剂。使用七氯后的一年期间，用药园地里的啤酒花藤蔓都枯萎并死掉了。没有喷洒过七氯的田地里则没有发生什么意外，用药与未用药的田地交界处就是作物受损的界限。于是他们花了一大笔钱在山坡上重新种植了啤酒花，但到了第2年，新的植株还是没有存活下来。4年后，该地土壤中依然残留着七氯，科学家们无法预测土壤中的毒性究竟会滞留多长时间，也找不到改善这种状况的办法。直至1959年3月联邦农业部才认识到，宣称七氯可作为一种土壤治理手段在啤酒花种植地中施用是一个重大的错误，并收回了用药许可，但为时已晚。而与此同时，啤酒花种植者们只能在法庭上寻求获取经济赔偿。
杀虫剂还在继续使用，坚不可摧的化学残毒也随之在土壤中不断积累，几乎毋庸置疑，更多棘手的麻烦正在前方等着我们。这是1960年在雪城大学集会的一群专家讨论土壤生态学时得出的一致意见。他们总结了使用化学药物和放射物这些“威力巨大但人类对其知之甚少的工具”所带来的危害：“人类方面的数个错误举措就可能导致土壤生产力遭到毁灭，使土地变成节足动物统治的天下。”