重视我国草原土壤退化与修复
在大草原上，如果抓起一把土，你能从中读出什么？北京林业大学教授、中国草学会理事纪宝明说出了自己的答案……
土壤是陆地生态系统的基本元素，是陆地上所有生命的基本支撑。“万物土中生。地球上的生命依赖土壤生存，没有土壤就没有生命，同时没有生命也就不会有土壤。地球上有超过40%的生物，其生活史都与土壤直接相关，90％的生物在土壤中生存或度过它们生命周期的一部分。”纪宝明说。
土壤也是重要的自然资源。因为它承载着关键的生物地球化学循环过程，是人类社会形成、发展和繁荣的物质基础。土壤是可再生资源，但是再生速度极慢，全球土壤再生速度平均为1000年增加11.4厘米。
“土壤是活的，不是简单的无机体，而是富含各种生命形式的生物家园，如细菌、古菌、真菌、病毒、原生生物以及一些微型动物等，它们在土壤有机质、氮素和磷素等生物化学循环中起着至关重要的作用，调控着诸多生态过程。土壤生物不仅是有机物的分解者，也是土壤结构的缔造者，是土壤的净化器，是连接地上-地下物质循环过程的纽带。可以说，土壤微生物是土壤维持和发挥生态功能最重要的执行者，土壤在促进粮食生产、维护人体健康、修复环境污染和应对气候变化方面发挥着重要的作用。”纪宝明说。“然而，目前仅有不到1％的土壤生物能够被鉴定，而已被鉴定的植物物种则已高达总数的80％。人类对渺小的地下群落了解太少了！”
土壤资源也是草原环境资源中的重要组成成分，是草原植被生长的基础，是植物生长所必需的水、肥、气的供应与贮藏库，也是植物与环境之间进行物质和能量转换的主要场所。纪宝明说话：土壤的物理、化学和生物学特性，能够综合作用于植物，影响植物生长、发育，进而影响到整个草原。健康的土壤对维持草地生态系统的功能具有举足轻重的作用。草原土壤作为一个动态的生命系统，其土壤健康与土壤微生物息息相关，土壤微生物组通过自身代谢参与元素循环和污染物降解等过程，同时在增强根际免疫，提高土壤养分效率和植物生产力方面均发挥着重要作用。
土壤微生物是土壤中一切肉眼看不见或看不清楚的微小生物的总称，主要包含细菌、真菌、古菌、原生动物、病毒和显微藻类等。草原土壤是微生物的“天然培养基”，蕴含着极为丰富且数量巨大的土壤微生物，是一个巨大的菌种资源库。据估计，一克草原土中有近1000万个细菌和近1万个真菌和几十条线虫。在温带草原上，细菌生物量可以达每公顷1-2吨，真菌则为每公顷2-5吨。
不同草地类型下的土壤微生物群落通常存在较大差异。但由于目前对土壤微生物的物种鉴定还不够充分，将土壤微生物按照功能群分类并进行研究的方法越来越普遍。通过对某一类功能相似的微生物进行研究，能够针对性的了解其在自然生态系统中的受控因素以及在生态过程中发挥的作用。纪宝明教授介绍说，当前研究较多的草原土壤微生物功能群主要为：固氮菌、丛枝菌根真菌、硝化微生物、反硝化菌和致病菌。
固氮菌是一类具有生物固氮能力的细菌，对于土壤肥力的提升具有重要意义。固氮菌按是否与植物共生，可以分为共生固氮菌和非共生固氮菌。最常见的就是与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维持生命活动，从而分布更加广泛。
丛枝菌根真菌是广泛分布且古老的植物共生真菌种，其出现可以追溯至4.6亿年前的奥陶纪，约80%的现有陆生植物种能与其形成菌根结构的共生关系，而在草地生态系统中，几乎所有的植物都可与丛枝菌根真菌形成这种互惠互利的关系。丛枝菌根真菌作为土壤生态功能最为重要的微生物功能群之一，对草地植被-土壤系统的养分循环、生产力和稳定性都起着重要的调控作用。
硝化微生物在调节土壤氮循环和维持生态系统可持续发展方面发挥着关键作用。硝化作用指将NH3氧化至植物可利用的NO3-的过程，是陆地生态系统中物质循环的一个关键过程，通常被认为是由硝化微生物群落完成的。
以上3个功能群的微生物是对于草原生态系统植物生产力较为有利的类群，但土壤中同样也存在一部分不利于植物生长的微生物类群，例如我们常说的反硝化菌和致病菌。
反硝化微生物与硝化微生物相对应，是草原土壤N2O的主要来源，通过将土壤中的NO3-还原成NO，N2O和N2，使土壤中的氮元素流失至空气中，降低土壤肥力。
土壤中的致病菌又被称为土传植物病原菌，被称为植物癌症，包括一些真菌、细菌和线虫等，引发包括纹枯、枯萎、立枯、猝倒、根腐、软腐、根肿和丛根等类型病害。
纪宝明告诉《中国绿色时报》记者，目前，土壤微生物在草原生态系统中可以确定的主要功能和作用分为以下3点：
参与养分循环过程。
土壤微生物最重要的生态功能就是分解有机质，是全球碳循环的关键“引擎”。在草原生态系统中，土壤微生物作为土壤-植被系统中最活跃的组分，是土壤中物质循环过程的主要参与者：通过分解有机质，参与有机质合成，改善土壤结构；推动草原生态系统的养分循环过程和提升土壤养分的可利用性；提升植物抗逆性，及植物对养分的吸收效率，进而促进植物生长。
创造物理屏障 , 减少病原菌侵害。
微生物在植物根际周围的分泌物会在根冠周围形成黏质层，能为植物根系提供一个物理屏障，进而使根系周围形成一个相对稳定的微环境，能够限制其他病原微生物的繁殖并起到拮抗作用，保护植物根系、提供营养物质、减少病原菌和虫害入侵，对草原生态系统中的植物生长具有重要作用。
缓解污染对草原动植物的影响。
土壤微生物能够通过自身生长过程中的氧化、还原、甲基化等作用，减轻重金属毒性。并对部分人造有机物和农药进行分解，从而降低人为活动对草原的有害影响程度。
我国草原面积广大，跨越了多个水平和垂直气候带，自然条件复杂，同时储存着数量巨大、种类繁多的植物资源，是人类重要的天然物种基因库。根据不同的水热条件和植被类型，我国天然草原主要划分为18类，其中高寒草甸草原面积最大，约为6372万公顷，主要分布在青藏高原及新疆地区，其次为半温性荒漠类，面积为4506万公顷，主要分布在内蒙古、甘肃、宁夏等省区。
我国的草地土壤资源类型主要为腐殖质土纲的黑土和黑钙土，以及钙层土纲的栗钙土、棕钙土和灰钙土。除部分地区零星分布外，东起黑龙江、吉林，西至贺兰山山麓及伊犁谷地，自东向西整体分布格局分别为黑土、黑钙土、栗钙土、棕钙土和灰钙土，土壤肥力也随土壤类型变化由东向西逐渐减少。
“我国虽然草原土壤资源分布广泛，但由于20世纪大范围不合理的开垦利用，导致了其生态功能的大量丧失，大面积的草原出现退化，威胁到当地乃至全国人民的生活福祉。”纪宝明教授说。
植物群落是促进土壤发生发展最活跃的因素之一，其凋落物等残体不断回归于土壤，提升土壤中的营养物质含量，并为下一个生长季到来时的植物生长提供养分，实现草原的可持续发展。因此，很多时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，二者互为因果。由于土壤有相对强的抗拒退化的能力，且稳定性相对强于植物群落，所以在土壤退化之前，植被退化的大多特征已经显现。土壤一旦发生退化，修复过程也相较于植被群落更加困难，恢复周期更长。
纪宝明说，目前，围绕天然草地退化恢复所采取的治理措施，主要是针对恢复土壤或植被这两个对象来进行，比如施肥、翻耕是针对土壤环境进行改良，补播、封育等则是重点改善草地植物群落的状况，通过提升向土壤回归的凋落物的数量和质量来改善土壤养分条件。人工干预可重新建立土壤与植物间的共同促进作用，使土壤养分重新积累，土壤微生物群落恢复较高的多样性，进而提升群落的稳定性和生态系统功能的完整性，从而实现草原生态系统的可持续发展。
“因此，草原的休养和生态修复过程中，土壤同样是重要的修复对象。只有让土壤和植物同时恢复健康，修复工程的目标才算实现，才能使草地生态系统的生态功能得到充分发挥，为人类造福。”纪宝明说。
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审核｜苑铁军
制作｜张一诺