在大草原上，如果抓起一把土，你能從中讀出什么？北京林業(yè)大學(xué)教授、中國(guó)草學(xué)會(huì)理事紀(jì)寶明說(shuō)出了自己的答案……

土壤是陸地生態(tài)系統(tǒng)的基本元素，是陸地上所有生命的基本支撐?！叭f(wàn)物土中生。地球上的生命依賴土壤生存，沒(méi)有土壤就沒(méi)有生命，同時(shí)沒(méi)有生命也就不會(huì)有土壤。地球上有超過(guò)40%的生物，其生活史都與土壤直接相關(guān)，90％的生物在土壤中生存或度過(guò)它們生命周期的一部分?！奔o(jì)寶明說(shuō)。

土壤也是重要的自然資源。因?yàn)樗休d著關(guān)鍵的生物地球化學(xué)循環(huán)過(guò)程，是人類(lèi)社會(huì)形成、發(fā)展和繁榮的物質(zhì)基礎(chǔ)。土壤是可再生資源，但是再生速度極慢，全球土壤再生速度平均為1000年增加11.4厘米。

“土壤是活的，不是簡(jiǎn)單的無(wú)機(jī)體，而是富含各種生命形式的生物家園，如細(xì)菌、古菌、真菌、病毒、原生生物以及一些微型動(dòng)物等，它們?cè)谕寥烙袡C(jī)質(zhì)、氮素和磷素等生物化學(xué)循環(huán)中起著至關(guān)重要的作用，調(diào)控著諸多生態(tài)過(guò)程。土壤生物不僅是有機(jī)物的分解者，也是土壤結(jié)構(gòu)的締造者，是土壤的凈化器，是連接地上-地下物質(zhì)循環(huán)過(guò)程的紐帶?？梢哉f(shuō)，土壤微生物是土壤維持和發(fā)揮生態(tài)功能最重要的執(zhí)行者，土壤在促進(jìn)糧食生產(chǎn)、維護(hù)人體健康、修復(fù)環(huán)境污染和應(yīng)對(duì)氣候變化方面發(fā)揮著重要的作用。”紀(jì)寶明說(shuō)。“然而，目前僅有不到1％的土壤生物能夠被鑒定，而已被鑒定的植物物種則已高達(dá)總數(shù)的80％。人類(lèi)對(duì)渺小的地下群落了解太少了！”

土壤資源也是草原環(huán)境資源中的重要組成成分，是草原植被生長(zhǎng)的基礎(chǔ)，是植物生長(zhǎng)所必需的水、肥、氣的供應(yīng)與貯藏庫(kù)，也是植物與環(huán)境之間進(jìn)行物質(zhì)和能量轉(zhuǎn)換的主要場(chǎng)所。紀(jì)寶明說(shuō)話：土壤的物理、化學(xué)和生物學(xué)特性，能夠綜合作用于植物，影響植物生長(zhǎng)、發(fā)育，進(jìn)而影響到整個(gè)草原。健康的土壤對(duì)維持草地生態(tài)系統(tǒng)的功能具有舉足輕重的作用。草原土壤作為一個(gè)動(dòng)態(tài)的生命系統(tǒng)，其土壤健康與土壤微生物息息相關(guān)，土壤微生物組通過(guò)自身代謝參與元素循環(huán)和污染物降解等過(guò)程，同時(shí)在增強(qiáng)根際免疫，提高土壤養(yǎng)分效率和植物生產(chǎn)力方面均發(fā)揮著重要作用。

土壤微生物是土壤中一切肉眼看不見(jiàn)或看不清楚的微小生物的總稱(chēng)，主要包含細(xì)菌、真菌、古菌、原生動(dòng)物、病毒和顯微藻類(lèi)等。草原土壤是微生物的“天然培養(yǎng)基”，蘊(yùn)含著極為豐富且數(shù)量巨大的土壤微生物，是一個(gè)巨大的菌種資源庫(kù)。據(jù)估計(jì)，一克草原土中有近1000萬(wàn)個(gè)細(xì)菌和近1萬(wàn)個(gè)真菌和幾十條線蟲(chóng)。在溫帶草原上，細(xì)菌生物量可以達(dá)每公頃1-2噸，真菌則為每公頃2-5噸。

不同草地類(lèi)型下的土壤微生物群落通常存在較大差異。但由于目前對(duì)土壤微生物的物種鑒定還不夠充分，將土壤微生物按照功能群分類(lèi)并進(jìn)行研究的方法越來(lái)越普遍。通過(guò)對(duì)某一類(lèi)功能相似的微生物進(jìn)行研究，能夠針對(duì)性的了解其在自然生態(tài)系統(tǒng)中的受控因素以及在生態(tài)過(guò)程中發(fā)揮的作用。紀(jì)寶明教授介紹說(shuō)，當(dāng)前研究較多的草原土壤微生物功能群主要為：固氮菌、叢枝菌根真菌、硝化微生物、反硝化菌和致病菌。

固氮菌是一類(lèi)具有生物固氮能力的細(xì)菌，對(duì)于土壤肥力的提升具有重要意義。固氮菌按是否與植物共生，可以分為共生固氮菌和非共生固氮菌。最常見(jiàn)的就是與豆科植物共生的根瘤菌，而非共生菌由于不需要采取共生方式維持生命活動(dòng)，從而分布更加廣泛。

叢枝菌根真菌是廣泛分布且古老的植物共生真菌種，其出現(xiàn)可以追溯至4.6億年前的奧陶紀(jì)，約80%的現(xiàn)有陸生植物種能與其形成菌根結(jié)構(gòu)的共生關(guān)系，而在草地生態(tài)系統(tǒng)中，幾乎所有的植物都可與叢枝菌根真菌形成這種互惠互利的關(guān)系。叢枝菌根真菌作為土壤生態(tài)功能最為重要的微生物功能群之一，對(duì)草地植被-土壤系統(tǒng)的養(yǎng)分循環(huán)、生產(chǎn)力和穩(wěn)定性都起著重要的調(diào)控作用。

硝化微生物在調(diào)節(jié)土壤氮循環(huán)和維持生態(tài)系統(tǒng)可持續(xù)發(fā)展方面發(fā)揮著關(guān)鍵作用。硝化作用指將NH3氧化至植物可利用的NO3-的過(guò)程，是陸地生態(tài)系統(tǒng)中物質(zhì)循環(huán)的一個(gè)關(guān)鍵過(guò)程，通常被認(rèn)為是由硝化微生物群落完成的。

以上3個(gè)功能群的微生物是對(duì)于草原生態(tài)系統(tǒng)植物生產(chǎn)力較為有利的類(lèi)群，但土壤中同樣也存在一部分不利于植物生長(zhǎng)的微生物類(lèi)群，例如我們常說(shuō)的反硝化菌和致病菌。

反硝化微生物與硝化微生物相對(duì)應(yīng)，是草原土壤N2O的主要來(lái)源，通過(guò)將土壤中的NO3-還原成NO，N2O和N2，使土壤中的氮元素流失至空氣中，降低土壤肥力。

土壤中的致病菌又被稱(chēng)為土傳植物病原菌，被稱(chēng)為植物癌癥，包括一些真菌、細(xì)菌和線蟲(chóng)等，引發(fā)包括紋枯、枯萎、立枯、猝倒、根腐、軟腐、根腫和叢根等類(lèi)型病害。

紀(jì)寶明告訴《中國(guó)綠色時(shí)報(bào)》記者，目前，土壤微生物在草原生態(tài)系統(tǒng)中可以確定的主要功能和作用分為以下3點(diǎn)：

參與養(yǎng)分循環(huán)過(guò)程。

土壤微生物最重要的生態(tài)功能就是分解有機(jī)質(zhì)，是全球碳循環(huán)的關(guān)鍵“引擎”。在草原生態(tài)系統(tǒng)中，土壤微生物作為土壤-植被系統(tǒng)中最活躍的組分，是土壤中物質(zhì)循環(huán)過(guò)程的主要參與者：通過(guò)分解有機(jī)質(zhì)，參與有機(jī)質(zhì)合成，改善土壤結(jié)構(gòu)；推動(dòng)草原生態(tài)系統(tǒng)的養(yǎng)分循環(huán)過(guò)程和提升土壤養(yǎng)分的可利用性；提升植物抗逆性，及植物對(duì)養(yǎng)分的吸收效率，進(jìn)而促進(jìn)植物生長(zhǎng)。

創(chuàng)造物理屏障 , 減少病原菌侵害。

微生物在植物根際周?chē)姆置谖飼?huì)在根冠周?chē)纬绅べ|(zhì)層，能為植物根系提供一個(gè)物理屏障，進(jìn)而使根系周?chē)纬梢粋€(gè)相對(duì)穩(wěn)定的微環(huán)境，能夠限制其他病原微生物的繁殖并起到拮抗作用，保護(hù)植物根系、提供營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)、減少病原菌和蟲(chóng)害入侵，對(duì)草原生態(tài)系統(tǒng)中的植物生長(zhǎng)具有重要作用。

緩解污染對(duì)草原動(dòng)植物的影響。

土壤微生物能夠通過(guò)自身生長(zhǎng)過(guò)程中的氧化、還原、甲基化等作用，減輕重金屬毒性。并對(duì)部分人造有機(jī)物和農(nóng)藥進(jìn)行分解，從而降低人為活動(dòng)對(duì)草原的有害影響程度。

我國(guó)草原面積廣大，跨越了多個(gè)水平和垂直氣候帶，自然條件復(fù)雜，同時(shí)儲(chǔ)存著數(shù)量巨大、種類(lèi)繁多的植物資源，是人類(lèi)重要的天然物種基因庫(kù)。根據(jù)不同的水熱條件和植被類(lèi)型，我國(guó)天然草原主要?jiǎng)澐譃?8類(lèi)，其中高寒草甸草原面積最大，約為6372萬(wàn)公頃，主要分布在青藏高原及新疆地區(qū)，其次為半溫性荒漠類(lèi)，面積為4506萬(wàn)公頃，主要分布在內(nèi)蒙古、甘肅、寧夏等省區(qū)。

我國(guó)的草地土壤資源類(lèi)型主要為腐殖質(zhì)土綱的黑土和黑鈣土，以及鈣層土綱的栗鈣土、棕鈣土和灰鈣土。除部分地區(qū)零星分布外，東起黑龍江、吉林，西至賀蘭山山麓及伊犁谷地，自東向西整體分布格局分別為黑土、黑鈣土、栗鈣土、棕鈣土和灰鈣土，土壤肥力也隨土壤類(lèi)型變化由東向西逐漸減少。

“我國(guó)雖然草原土壤資源分布廣泛，但由于20世紀(jì)大范圍不合理的開(kāi)墾利用，導(dǎo)致了其生態(tài)功能的大量喪失，大面積的草原出現(xiàn)退化，威脅到當(dāng)?shù)啬酥寥珖?guó)人民的生活福祉?！奔o(jì)寶明教授說(shuō)。

植物群落是促進(jìn)土壤發(fā)生發(fā)展最活躍的因素之一，其凋落物等殘?bào)w不斷回歸于土壤，提升土壤中的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量，并為下一個(gè)生長(zhǎng)季到來(lái)時(shí)的植物生長(zhǎng)提供養(yǎng)分，實(shí)現(xiàn)草原的可持續(xù)發(fā)展。因此，很多時(shí)候植被退化是草原土壤退化的直接原因，而土壤退化也必然引起植被退化，二者互為因果。由于土壤有相對(duì)強(qiáng)的抗拒退化的能力，且穩(wěn)定性相對(duì)強(qiáng)于植物群落，所以在土壤退化之前，植被退化的大多特征已經(jīng)顯現(xiàn)。土壤一旦發(fā)生退化，修復(fù)過(guò)程也相較于植被群落更加困難，恢復(fù)周期更長(zhǎng)。

紀(jì)寶明說(shuō)，目前，圍繞天然草地退化恢復(fù)所采取的治理措施，主要是針對(duì)恢復(fù)土壤或植被這兩個(gè)對(duì)象來(lái)進(jìn)行，比如施肥、翻耕是針對(duì)土壤環(huán)境進(jìn)行改良，補(bǔ)播、封育等則是重點(diǎn)改善草地植物群落的狀況，通過(guò)提升向土壤回歸的凋落物的數(shù)量和質(zhì)量來(lái)改善土壤養(yǎng)分條件。人工干預(yù)可重新建立土壤與植物間的共同促進(jìn)作用，使土壤養(yǎng)分重新積累，土壤微生物群落恢復(fù)較高的多樣性，進(jìn)而提升群落的穩(wěn)定性和生態(tài)系統(tǒng)功能的完整性，從而實(shí)現(xiàn)草原生態(tài)系統(tǒng)的可持續(xù)發(fā)展。

“因此，草原的休養(yǎng)和生態(tài)修復(fù)過(guò)程中，土壤同樣是重要的修復(fù)對(duì)象。只有讓土壤和植物同時(shí)恢復(fù)健康，修復(fù)工程的目標(biāo)才算實(shí)現(xiàn)，才能使草地生態(tài)系統(tǒng)的生態(tài)功能得到充分發(fā)揮，為人類(lèi)造福?！奔o(jì)寶明說(shuō)。