了不起的地下工作者
——蚯蚓

張立功

（陜西西果聯(lián)農(nóng)業(yè)發(fā)展有限公司 西安 710065）

說(shuō)到有機(jī)栽培，我們首先想到的是土壤，這是根本。健康的土壤，要求無(wú)污染，通過(guò)提高土壤有機(jī)質(zhì)含量，維持土壤肥力開始實(shí)施有機(jī)栽培。今天就談?wù)勆衿娴尿球竞屯寥赖年P(guān)系，我們從大名鼎鼎的達(dá)爾文說(shuō)起！

圖1 查爾斯·達(dá)爾文

1881年，出版了《物種起源》的查爾斯·達(dá)爾文已經(jīng)名聞天下了（圖1），在他的晚年時(shí)光里，目光投向了毫不起眼的蚯蚓。他在《腐殖土的形成和蚯蚓的作用》一書中寫到：“我們很難找到其他的生靈像它們一樣，雖看似卑微，卻在世界歷史的進(jìn)程中起到了如此重要的作用?！边_(dá)爾文的最后一本書，鮮為人知且未受爭(zhēng)議。這本書寫的是蚯蚓如何將灰塵和腐爛的樹葉變成土壤，并于1882年，也就是達(dá)爾文去世的前一年出版。與達(dá)爾文一生的成就相比，他的最后一部著作似乎記錄了一項(xiàng)微不足道的觀察；或者，他其實(shí)發(fā)現(xiàn)了一個(gè)關(guān)乎我們這個(gè)世界存亡的重大事實(shí)——一個(gè)他認(rèn)為在生命的最后時(shí)日必須傳遞給子孫后代的信息。這本關(guān)于蚯蚓的書，探討了我們腳下的土壤是如何經(jīng)過(guò)蚯蚓的身體得以循環(huán)，以及蚯蚓是如何塑造了英國(guó)的鄉(xiāng)村景觀。

達(dá)爾文自家的田地讓他有機(jī)會(huì)探索蚯蚓在地質(zhì)過(guò)程中所起到的重要作用。他發(fā)現(xiàn)，每隔一段時(shí)間就被拱到地表的物質(zhì)，與幾年前被一層散落田間的灰渣所覆蓋的細(xì)土極其相似。由于那幾年田里既沒有養(yǎng)牲畜又沒有種糧食，這片田應(yīng)該毫無(wú)變化。那之前散落田間的那層灰渣是怎么在他的眼前“下沉”的？

而唯一可能的解釋聽起來(lái)很荒謬：是蚯蚓年復(fù)一年地將小堆糞土翻到地表之上。難道蚯蚓真的一直在給他犁地嗎？出于好奇，達(dá)爾文開始探究是不是蚯蚓在慢慢地構(gòu)建起一層新的土壤。

達(dá)爾文開始堅(jiān)定地收集并稱量蚯蚓糞，以估測(cè)蚯蚓究竟翻動(dòng)了多少英國(guó)鄉(xiāng)村的土壤。他的兒子則幫助他測(cè)算那些古代遺跡“下沉”的速度。達(dá)爾文最終得出結(jié)論：“全英國(guó)的菜地已經(jīng)多次經(jīng)過(guò)蚯蚓的腸道，并將繼續(xù)一遍遍地被蚯蚓吃進(jìn)再排出?！睆暮闷骝球臼侨绾畏瓌?dòng)自家田地，到證明蚯蚓不斷吃進(jìn)并消化全英國(guó)的土壤，這的確是巨大的飛躍。到底是什么推動(dòng)達(dá)爾文沿著這種異乎尋常的思路探究下去的呢？

出于好奇，達(dá)爾文挖了一條橫跨這片荒田的溝槽。他發(fā)現(xiàn)，那些曾經(jīng)散布在地表層的石塊，如今已被兩英寸半的細(xì)土所覆蓋。這些石塊所經(jīng)歷的過(guò)程，正如同幾十年前散落田地表層的那些煤渣。達(dá)爾文猜測(cè)，在無(wú)數(shù)蚯蚓的努力下，新的表層土壤正以每個(gè)世紀(jì)幾英寸的速度慢慢累積。

由于不確定這是否僅僅是發(fā)生在自家田地的特殊情況，達(dá)爾文開始考察調(diào)研，那些廢棄了數(shù)百年的建筑物的樓層和地基，究竟是以多快的速度被新土層掩埋的。在薩里郡，當(dāng)?shù)氐墓と嗽诘叵?.5英寸（6.35厘米）的深處發(fā)現(xiàn)了典型的羅馬式別墅的小紅瓦，來(lái)自公元2—4世紀(jì)的硬幣進(jìn)一步證實(shí)，這座羅馬式別墅已經(jīng)廢棄了一千年以上。堆積在該處遺跡的地板上的土層有6～7 英寸（15.24～17.78 厘米）厚，也就是說(shuō)，新土層累積的速度大約是每個(gè)世紀(jì) 0.5～1英寸（1.27～2.54厘米）。由此可見，達(dá)爾文在自家田地里觀察到的現(xiàn)象并非特例。

對(duì)其他一系列古代遺跡的觀察，讓達(dá)爾文進(jìn)一步堅(jiān)信了蚯蚓在英國(guó)鄉(xiāng)村間“犁地”的事實(shí)。在亨利八世反正統(tǒng)天主教戰(zhàn)爭(zhēng)期間被摧毀的博利厄修道院中殿的步道，被埋在6～12英寸（15.24～30.48厘米）的土層下；在格洛斯特郡，一棟隱藏于叢林的、與世隔絕幾個(gè)世紀(jì)的大型羅馬式別墅的遺跡被偶然發(fā)現(xiàn)，當(dāng)時(shí)它的地板被 2～3英尺（60.96～91.44厘米）的土層覆蓋；什羅普郡的尤里康尼亞姆廢城的混凝土步道，在荒廢幾百年后，也被厚達(dá)一英尺的土層覆蓋?？墒?，真的是蚯蚓完成了這些巨大的工程嗎？

通過(guò)收集并稱重不同地區(qū)的蚯蚓糞便，達(dá)爾文發(fā)現(xiàn)蚯蚓每年可為每公頃土地帶來(lái)10～20噸的新土。也就是說(shuō)，蚯蚓每年的活動(dòng)可以在地表形成一層厚度約為1/10～1/4英寸（0.254～0.635厘米）的，平鋪其上的新土層。這足以解釋古羅馬遺跡被土層掩埋的現(xiàn)象，也與達(dá)爾文所推斷的，在被他的兒子們稱為石場(chǎng)的自家荒地上的新土壤的形成速度非常接近。通過(guò)觀察和整理自家的田地，挖掘古代建筑遺址，以及直接稱量蚯蚓的糞便。達(dá)爾文發(fā)現(xiàn)，蚯蚓的確在表土層的形成過(guò)程中起到了至關(guān)重要的作用。

但是，它們究竟是怎么辦到的呢？達(dá)爾文觀察到，蚯蚓將樹葉撕成小塊并部分地消化了它們，然后又將這些有機(jī)物質(zhì)與之前攝取的細(xì)土混合了起來(lái)。他還注意到，蚯蚓除了能夠磨碎葉片，還能夠?qū)⑿∈瘔K分解為礦質(zhì)土壤。達(dá)爾文在解剖蚯蚓時(shí)，總是在其消化系統(tǒng)中發(fā)現(xiàn)小石頭和沙粒。達(dá)爾文發(fā)現(xiàn)，蚯蚓的胃酸與土壤中的腐殖酸成分相匹配，并對(duì)比了蚯蚓的消化能力與植物根系緩慢分解最堅(jiān)硬巖石的能力。達(dá)爾文發(fā)現(xiàn)：通過(guò)緩慢的翻土、分解、再加工，以及將巖石與有機(jī)物質(zhì)混合的一系列過(guò)程，蚯蚓能夠制造新的土壤。

他接著發(fā)現(xiàn)，蚯蚓不僅“制造”土壤，還促成了土壤的移動(dòng)。他不停徘徊在被雨水浸透的自家田地，并觀察到在雨水沖刷下，蚯蚓造就的這層土，即使沿著最平緩的坡度也能擴(kuò)散開來(lái)。達(dá)爾文精心收集、稱量并比較了不同位置的蚯蚓洞穴中涌出的糞便量，發(fā)現(xiàn)下坡側(cè)的糞便量是上坡側(cè)的兩倍。被蚯蚓拱到地表的物質(zhì)向下坡方向平均移動(dòng)了5.08厘米（兩英寸）。僅僅通過(guò)挖洞，蚯蚓就使得土壤不斷向下坡方向緩慢移動(dòng)。

達(dá)爾文計(jì)算出，在一片長(zhǎng)約10碼（9.144米）的典型的坡地上，每年約有1磅（454克）重的土壤向下坡方向移動(dòng)。據(jù)此，他得出進(jìn)一步的結(jié)論：英國(guó)全境的表土層就如同一塊泥土的氈墊，通過(guò)這支看不見的蚯蚓大軍的挖掘與消化作用，在被草皮覆蓋的山坡上慢慢下移，蚯蚓毎年移動(dòng)了英格蘭和蘇格蘭境內(nèi)幾乎五億噸重的土壤。達(dá)爾文認(rèn)為，蚯蚓是能夠在數(shù)百萬(wàn)年的時(shí)間尺度上重塑土地的主要地質(zhì)力量。

通過(guò)觀察蚯蚓，他發(fā)現(xiàn)了地球表面這層薄薄的土壤的動(dòng)態(tài)特性。在他寫下的人生最后一章中，達(dá)爾文開啟了“土壤是地球表皮”的這一現(xiàn)代認(rèn)知。達(dá)爾文認(rèn)識(shí)到了蚯蚓在土壤制造過(guò)程中的重要作用，并將其視為大自然的園丁（圖2）。

圖2《腐殖土的形成和蚯蚓的作用》中文版《植物壤土和蚯蚓》

當(dāng)我們注視著那青草覆蓋的廣闊田野，我們要把它那平整的美記在心底。這平整，是大地的繽紛美麗賴以存在的基礎(chǔ)；這平整，得益于蚯蚓慢慢將一切崎嶇化作平齊。對(duì)人類而言，這必是驚人的認(rèn)知：眼前這般寬廣的地球表層泥土，從古至今，以數(shù)年一次的周期進(jìn)出著蚯蚓的身體。對(duì)人類而言，犁具是我們最古老而珍貴的發(fā)明之一；我們更要感嘆，蚯蚓對(duì)土地的規(guī)律性耕犁的歷史，始于人類出現(xiàn)之前，并將繼續(xù)下去。

近年來(lái)對(duì)蘇格蘭東南部地區(qū)以及設(shè)德蘭群島土壤紋理的觀察，再次證實(shí)了達(dá)爾文的推斷?；膹U了幾個(gè)世紀(jì)的田野的表土層，幾乎全部由混雜了巖石顆粒的蚯蚓糞便組成圖（圖3）。正如達(dá)爾文猜測(cè)的那樣，蚯蚓僅需要幾個(gè)世紀(jì)就可以把表土層徹底“耕犁一遍”。

圖3 蚯蚓糞

達(dá)爾文對(duì)土壤作為一種介于巖石與生命之間的動(dòng)態(tài)界面的認(rèn)知，進(jìn)一步引發(fā)了他對(duì)土壤層厚度與當(dāng)?shù)丨h(huán)境條件之間關(guān)系的思考。達(dá)爾文指出，厚的土壤層使得僅在地面之下幾英尺范圍內(nèi)活動(dòng)的蚯蚓不會(huì)去觸及更深處的巖石。同時(shí)達(dá)爾文注意到，蚯蚓排入土壤中的腐殖酸在滲進(jìn)地下更深處之前就已經(jīng)分解。

一旦有機(jī)物質(zhì)使土壤變得肥沃，使其能夠支持更多植物的生長(zhǎng)，便形成了一個(gè)自我強(qiáng)化的良性機(jī)制：更加肥沃的土壤能夠支持更多植物的生長(zhǎng)。至此，植物群落得以在富含有機(jī)物質(zhì)的表土層生長(zhǎng)，并最終以有機(jī)物質(zhì)的形式再次回歸土攘。更大更繁茂的植物能夠通過(guò)化為腐爛的有機(jī)物質(zhì)，令土壤更加肥沃；繁茂的植物也能為更多的動(dòng)物提供食物，這些動(dòng)物死后也將營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)歸還給土壤。

達(dá)爾文估算，英國(guó)每一英畝（6.07畝）優(yōu)良土壤中差不多生活著400磅（181.6千克）重的蚯蚓，優(yōu)良的表土層中還蘊(yùn)含著能夠協(xié)助植物從有機(jī)質(zhì)和礦質(zhì)土壤中獲得養(yǎng)分的微生物。一捧土壤中的微生物數(shù)量可達(dá)數(shù)十億，而1磅（454克）肥沃泥土中的微生物數(shù)量則比地球上的全部人口還要多。然而從很多方面來(lái)看，我們生活的現(xiàn)實(shí)卻是依賴于這些生活在土壤中的數(shù)量龐大的微生物群，它們能夠加快營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的釋放，以及有機(jī)物質(zhì)的分解。它們使土地適于植物生存，進(jìn)而適于人類生存。

這些存在于人們的視線之外、棲于土壤之中的微生物，實(shí)際上是地球生物多樣性最為豐富的資源，植物通過(guò)提供由落葉層和腐爛的動(dòng)植物變成的有機(jī)物質(zhì)，為地下的微生物補(bǔ)充了能量；而微生物則通過(guò)加快巖石風(fēng)化和有機(jī)物質(zhì)分解,反過(guò)來(lái)促進(jìn)了植物的營(yíng)養(yǎng)吸收。這形成了某些特定的土棲微生物與特定的植物的共生現(xiàn)象。這意味著，特定植物群落的改變，將導(dǎo)致其下方的土壤生物群的轉(zhuǎn)變，進(jìn)而影響土壤肥力以及植物的生長(zhǎng)。

除了達(dá)爾文的蚯蚓之外，還有一系列物理和化學(xué)過(guò)程可以促進(jìn)土壤的生成，穴居動(dòng)物——比如地鼠、白蟻、螞蟻可將巖石碎屑混入土壤，植物根系將石頭撐開，折斷的樹木掀起巖石碎片并將它們混入土壤。

從達(dá)爾文開始，到后來(lái)越來(lái)越多的科學(xué)家們對(duì)蚯蚓種類進(jìn)行了細(xì)致的研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)蚯蚓的存在能顯著地提升土壤的質(zhì)量。一個(gè)體重不足30克的生物，身體結(jié)構(gòu)已經(jīng)高度適應(yīng)了地下的生活。視力自然是用不上的，它需要的僅僅是基本的感光能力。肺部在狹小地下隧道里也是派不上用場(chǎng)的；它的表皮可以氣體交換，而細(xì)長(zhǎng)的身體則是土壤顆粒的極佳載體，并融合了搬運(yùn)和轉(zhuǎn)化土壤的能力。它的活動(dòng)改變了土壤中各組分的比例，提升了土壤吸水與保水的能力，并同時(shí)豐富了土壤中的營(yíng)養(yǎng)和微生物群落的多樣性?？梢哉f(shuō)，蚯蚓的活動(dòng)讓土壤更加適合農(nóng)業(yè)種植。它們與人類共同協(xié)作，從大地上攫取賴以謀生的資源。

在土壤生態(tài)網(wǎng)絡(luò)中，除蚯蚓外，土壤中還生活著大量的節(jié)肢動(dòng)物：螨、螞蟻、蜘蛛、馬陸、蝎子、甲蟲、鼠婦和跳蟲等，還有肉眼不可見的線蟲、細(xì)菌、真菌、原生生物等等，它們是蚯蚓重要的食物來(lái)源和協(xié)作者。此外，蚯蚓還與土壤微生物群落之間有著錯(cuò)綜復(fù)雜的關(guān)系。可以說(shuō)，蚯蚓遠(yuǎn)遠(yuǎn)不是一個(gè)細(xì)小而脆弱的生靈，在土壤生態(tài)系統(tǒng)中，蚯蚓已經(jīng)是里面最大的生物了。通過(guò)蚯蚓，一個(gè)未知的世界正在悄然向我們揭開它神秘的面紗。