提供食物源、助力碳中和，土壤都有大作用，走進浙大科創(chuàng)，揭秘地球的“活皮膚”

當聽到“土壤”這個詞時，你腦海中浮現(xiàn)的是什么呢？是兒時那滿手黏膩、樂趣無窮的泥巴，還是腳下這片深沉厚重、給予我們生命之源的廣袤土地？

我們仿佛對土壤十分熟悉，但土壤是如何形成的？它經歷了怎樣的變遷？又將如何影響我們的未來？當我們深入思考這些問題時，似乎又對這片滋養(yǎng)我們的土地感到些許陌生。

8月1日下午，浙江省科學技術協(xié)會主辦的“走進新質生產力”系列科普活動來到了浙江大學杭州國際科創(chuàng)中心的土壤污染控制與修復創(chuàng)新工坊。在這里，“土壤”搖身一變成為主角，與一群充滿好奇心的孩子們來了一次親密接觸。

走進實驗室，看看藏在土壤下的“秘密”

活動一開始，孩子們在土壤污染控制與修復創(chuàng)新工坊青年PI曹利鋒的帶領下，井然有序地參觀了土壤污染物模擬與控制實驗室。這里充滿了科學的氣息，曹利鋒一邊引導著孩子們，一邊耐心地介紹實驗室里的各種設備：“這是用來分離土壤中不同物質的精密儀器，它可以幫助我們了解土壤中的秘密?！彼钢硪慌_封閉的儀器繼續(xù)說道：“這是科學家做會有毒物質實驗的裝備，里面是全封閉的，能夠全方位保障科學家的健康?！薄糁该鞯牟ＡТ?，孩子們瞪大了眼睛，好奇的腦袋湊在一起嘰嘰喳喳，“曹老師，這個是做什么的呀？”“曹老師，那這個呢？”盡管他們不一定能完全理解這些高端的實驗設備，但通過這樣直觀的體驗，孩子們心中對“土壤”的好奇正在萌發(fā)。

“土壤污染控制與修復”創(chuàng)新工坊是由科創(chuàng)中心與浙江大學環(huán)境與資源學院共同建設，主要開展的就是土壤環(huán)境與生態(tài)修復相關方向的科學研究。創(chuàng)新工坊面向國家土壤污染防治的重大需求，也在積極布局土壤環(huán)境的“新質生產力”，實現(xiàn)土壤環(huán)境檢測器件與多介質過程、土壤環(huán)境信息化等領域的科技創(chuàng)新，帶動新一代環(huán)境傳感、土壤修復和大數據等產業(yè)的突破變革。

科學家做科普，聽聽土壤里的“大學問”

接下來，曹利鋒給孩子和家長們帶來了一場題為《土壤健康與你我他》的科普分享。曹利鋒把土壤比作地球“活的皮膚”，“土壤是覆蓋在地球表面的一層疏松物質，它具有一定的肥力，能夠提供植物生長所需要的營養(yǎng)物質?！?/p>

上個月，中國探月工程嫦娥六號任務圓滿成功，實現(xiàn)了世界首次月球背面采樣返回，帶回了珍貴的月背樣品。曹利鋒告訴大家，“月壤跟我們的土壤可是大不相同，那究竟哪里不一樣？”他解釋道，我們的土壤里有水分有空氣，還有礦物質和有機質，正是這些才形成了地球“活的皮膚”，滋養(yǎng)著大地上的萬物。

在我們印象中，土壤似乎都是黑色或者棕色的，但其實土壤也是五彩繽紛的?！把趸F就是土壤礦物質中的調色高手”，曹利鋒告訴大家，“當氧化鐵在土壤中的含量高時，土色就會發(fā)紅，或者呈棕紅色；而氧化鐵又是一種善變的物質，在低洼潮濕的環(huán)境下，它能轉變?yōu)辄S色的水合氧化鐵，土壤就會顯黃色。而遇到通風不良，氧氣缺乏時，土壤中的氧化鐵又變成了氧化亞鐵，土壤就呈現(xiàn)出灰藍色?！边@些色彩斑斕的土壤不僅為大地披上了絢麗的外衣，更為科學家們提供了寶貴的線索，幫助他們判斷土壤的內在性質及其變化，成為劃分土壤層次、研究土壤特性的關鍵依據。

“小朋友們，你們知道土壤有哪些類型嗎？”曹利鋒繼續(xù)提問?！拔抑?！”前排的一個小男孩自信地舉手，“土壤分為黏土、壤土、沙質土?！痹谛W四年級的課程中，孩子們已經初步接觸到了土壤的基礎知識。“那么，沙質土、黏質土、壤土分別適合哪些植物生長？”曹利鋒告訴孩子們，我們熟悉的花生，根系較為發(fā)達，需要在土壤中迅速生長和吸收養(yǎng)分，因此更適合沙質土壤；而水稻偏愛高溫潮濕，對土壤的保肥和供肥能力要求較高，因此更適合黏質土壤。還有壤土，則因其兼具保水性和透氣性，是比較理想的農業(yè)土壤，適合各種植物。

了解了土壤的基本知識，曹利鋒進一步深入講解了土壤健康保護的重要性。“地球的生存取決于土壤和水之間的寶貴聯(lián)系，超過95%的食物源自這兩種基本資源?！辈芾h強調，保護土壤其實就是在保護我們自己。近年來，“雙碳”目標已成為社會熱議的話題，實際上，土壤也對“碳中和”的實現(xiàn)有著重要的意義。“土壤碳匯”就是指土壤從大氣中吸收并儲存二氧化碳的過程、活動和機制。如果土壤管理不當，導致土壤碳匯功能受損，將會嚴重阻礙我們減緩全球變暖的工作。

目前，土壤面臨的最大威脅是侵蝕問題。據統(tǒng)計，每5秒鐘就有一個足球場面積大小的土壤會被侵蝕。但是，地球表面形成2-3 cm厚的土壤，卻可能需要長達1000年的時間。

動手做實驗，感受“土壤”的科學魅力

科普課堂結束后，孩子們還在老師的指導下進行了三個土壤相關的科學小實驗。第一個實驗是不同土壤滲水性對比實驗。孩子們小心翼翼地將黏土、壤土、沙質土作為樣本放置在透明容器內，然后緩緩倒入清水。隨著水滴的滴落，他們仔細觀察著水在三種土壤中的滲透情況。黏土的密實結構使得水分流動緩慢，而沙質土則迅速吸水，壤土介于兩者之間，呈現(xiàn)出良好的水分保持能力。孩子們興奮地討論著這些現(xiàn)象背后的原因，仿佛一個個小小科學家。

接著是通過活性炭觀察土壤中污染物吸附的實驗。在老師的指導下，孩子們將含有模擬污染物的溶液倒入裝有活性炭的容器中。隨著時間的推移，原本渾濁的溶液逐漸變得清澈，孩子們驚嘆于活性炭的強大吸附能力，明白了它是如何幫助凈化土壤中的污染物。最后，孩子們還進行了土壤電導率及pH值的測定。這些簡單的實驗不僅讓他們學會了如何進行科學測量，更重要的是，激發(fā)了他們對土壤科學的興趣。

“這些實驗都是土壤科研中最基礎的部分，”曹利鋒解釋說，“通過這樣的實踐活動，孩子們可以更直觀地感受到土壤的科學樂趣，同時也能夠了解到保護土壤的重要性?！?/p>

科普小課堂：

什么是“土壤碳匯”？

大氣二氧化碳以穩(wěn)定固體的形式被直接或間接儲存到土壤中，包括直接將二氧化碳轉化為土壤無機物，或間接通過植物光合作用將大氣二氧化碳轉化為植物能量，并在分解過程中被固定為土壤有機碳。

土壤碳匯包括土壤有機碳匯、土壤無機碳匯兩種形式。當前土壤碳匯研究和管理實踐的重點是土壤有機碳匯，原因是無機碳庫更新時間更長，與大氣成分進行活性交換的主要是土壤有機碳。

如何提高“土壤碳匯”潛力？

優(yōu)良的農田管理措施可以提升農耕區(qū)土壤碳匯能力，主要體現(xiàn)在耕作制度、施肥管理、秸稈還田等方面。

傳統(tǒng)的翻耕會改善土壤通氣性、增強微生物活動，破壞土壤的團聚體結構，使土壤有機碳失去保護暴露出來。而采取少耕、免耕措施可以取得雙贏效果，既可以降低土壤有機碳的侵蝕，又可以延長土壤中秸桿等有機質的循環(huán)周期，降低農業(yè)溫室氣體的排放。此外，秸桿還田是向農田土壤歸還有機碳發(fā)揮土壤碳匯效應的一個可行性強、效果顯著的重要措施。