土壤有多少种颜色

《火星救援》中种植土豆的场景。NASA称，火星土壤确实含有植物生长所需的营养物质。

电影《火星救援》中，主人公马克·沃特尼在执行任务时被误认为无法生还而被遗留火星，成了太空鲁滨逊。幸运的是，马克是植物学家，他依靠自己的专业知识和偶然间发现的几颗土豆，在火星上种植出了属于自己的一块“庄稼”，从而成功地熬到了队友的到来，并被救回地球。

地球土壤多彩不逊于彩虹

在很多人看来，土壤无非就是我们常说的泥土或者尘埃，它是大自然里一种理所当然的存在。在中文语境中“土”是廉价和落后的代名词，所以形容奢侈是“挥金如土”，形容落后是“土得掉渣”；在西方也是如此，soil就是dirt的同义词。不过，土壤同时也是我们称赞的对象，“万物土中生”一语道破土之重要，古今中外也有无数诗人墨客毫不吝啬地歌颂“大地母亲”。

土壤作为陈铺在地球表面的一层松散物质，就像皮肤一样维持着陆地生命的存续。我们可曾想过，脚下的土壤实际上也有着不逊于彩虹的多彩颜色？

北京天安门西侧的中山公园，槐柏合抱，古木虬枝，花繁叶茂，园内有个社稷坛引得游人驻足观望。社稷坛为明清两代祭祀社、稷神祇的祭坛，因坛中陈铺青、红、白、黑、黄的五色土壤，故而又名“五色土”。据记载，明朝时，五色土自全国各地纳贡而来，寓意“普天之下，莫非王土”。

那么，五色土的陈设布局又有什么讲究呢？

原来，东青、南红、西白、北黑、中黄的空间格局大体反映了我国土壤在这五个方位上的真实情况。我国东临大海，又是很多江河的入海口，因此土壤长期处于淹水状态之下，其中的氧化铁被还原成氧化亚铁而呈灰绿色，是为青土。南方闷热潮湿而多雨，大量易溶于水的土壤物质受雨水冲刷而流失，最终剩下氧化铁和氧化铝，因而呈现红色。西部气候干旱，土壤以盐土和碱土为主，这类土壤中富含碳酸钙、石膏等白色矿物质，加上可溶性盐在土壤表层聚集，所以变成了白色。东北地区气候湿润而寒冷，黑色的腐殖质在土壤中大量积累，且降解缓慢，长年累月黑色不断加深，因此称作黑土。黄土则主要分布于我国的黄土高原，黄土颗粒细腻，适宜耕作，其所在的黄河流域是中华文明的发祥地。

实际上，土壤有着“五色”之外更为丰富的颜色变化。近年来，传感器技术的发展让我们看见更多的土壤信息。形态各异的土壤光谱曲线，就如同土壤独一无二的“指纹”信息，蕴藏了土壤属性的多重密码。

人类95%的食物产自土壤

平均而言，一厘米土壤的形成需要数百年到数千年。土壤形成的主要因素有：气候、地形、母质、时间和生物因素（植物、动物、微生物和人类）。不同的组合和成土因素的强度导致产生不同的土壤类型。

据估计，95%的食物直接和间接产自土壤。因此，食物的可供性取决于土壤。只有健康的土壤才能生产出健康优质的食物。健康的活性土壤是粮食安全和营养的重要保障。

土壤是自然界最复杂的生态系统之一：它包含无数种不同的生物，其相互作用促进全球循环，维持所有的生命。土壤蕴藏着地球四分之一的生物多样性，而生物多样性对粮食安全和营养至关重要。一克健康的土壤中含有数以百万计的生物，其中包括脊椎动物、蚯蚓、线虫、20-30种螨、50-100种昆虫、数百种真菌和数千种细菌及放线菌。据估计，由于水土流失、盐碱化、板结、酸化、化学污染和养分枯竭，全球33%的土壤处于中度到高度退化。

联合国大会将2015年确定为“国际土壤年”，国际土壤科学联合会自2002年起将每年的12月5日确定为“世界土壤日”，世界各地会举行各种活动宣传土壤的重要性，提醒人们爱护脚下的土壤。

仰望恒河沙数的星空，有无数像火星这样的地外星体表面也覆盖着土壤，但目前只有地球土壤是已知唯一富含生命的。事实上，火星土壤只有400多种矿物，而地球土壤的矿物类型多达4000多种，远比火星复杂。

火星土壤种出的食物更健康?

荷兰瓦赫宁恩大学的生态学家正在检查利用模拟火星土壤种植的农作物

尽管在利用模拟月球土壤种植农作物时遇到了很多困难，但模拟火星土壤的种植效果却几乎跟地球土壤一样好。

英媒称，殖民火星的希望向前迈进了一步，科学家首次证实在火星土壤中是有可能种出可食用作物。

荷兰研究人员一直在试图模拟月球和火星的土壤条件，进行农作物栽培实验。

瓦赫宁恩大学与研究中心的科学家担心，即便种出了农作物，其重金属含量也可能会过高，从而对人类产生有害影响。但事实证明，实验中种出的西红柿、豌豆、小红萝卜和黑麦不仅安全，而且有可能比在地球土壤中种出的更健康。

施维格·瓦梅林克博士说：“我们对小红萝卜、豌豆、黑麦和西红柿进行了初步分析，实验的结果充满了希望。我们可以食用它们。”

美国航空航天局表示，希望在本世纪30年代在火星建立殖民地。欧洲航天局希望更快重返月球。如果要实现这些计划，宇航员需学会自己种农作物。

研究显示，只有小红萝卜的铝、铁和镍含量过高。小红萝卜在月球土壤中的长势也更糟糕。不过，科学家们认为，问题可能只出现在小红萝卜的表面，洗掉外层的土可能就足以使重金属含量降低，并可安全食用。

现在不知道的是，重金属的占比在火星和月球这些重力较低的环境中是否还和在地球上一样。只有“实地”实验才能得出结论。

研究人员现在打算对青豆、芝麻菜、菠菜和土豆进行实验，并对作物中的维生素、类黄酮和生物碱进行进一步的检测。该项目目前正在进行众筹。

火星土壤与夏威夷相似

电影《火星救援》留下了一个问题：从理论上来说，火星的土壤到底有没有可能种出庄稼？这就得从火星的土壤成分说起。而至于火星不同类别的土壤具体成分到底有哪些？其实，已经有很多研究人员根据各种资料进行了一些初步的判断。

美国宇航局之所以将“隔绝实验”设在夏威夷，是根据登上火星的探测器“好奇”号的探测结果，科学家们发现火星上的土壤与美国夏威夷岛上的海滩成分惊人地相似！

据介绍，“好奇”号火星探测器是利用x射线成像仪探测出的火星土壤晶体的原子结构。事实上，x射线成像仪在此之前一直是用作地球土壤的分析器。这一技术设备给出的火星土壤样本分析结果精度将比以往进行的任何实验结果都要高。根据好奇号传回的数据显示，火星沙砾的晶体与夏威夷的火山区域近似。

月球土壤中究竟含有多少种元素？

俄罗斯专家曾经利用独特的方法对月球的土壤样本进行研究，结果发现了多种矿物质成分，这些成分虽然很少，然而却达20多种。

这些月球的土壤样本是很多年前从月球带回地面的，至今仍保存完好。研究人员将其磨碎之后撒在很薄的碳质透明胶带上，然后利用分辨率达100纳米的扫描显微镜和分光计进行观察测试，其结果使得研究人员喜出望外，月球土壤中居然存在天然的铁、金、银、铅等矿物颗粒、含有金和锌的铜矿颗粒、含有少量锡和铜杂质的锑矿颗粒和少量铢等矿物颗粒。

研究者在月球土壤中还发现了纯的辉钼矿，这也就说明月球上本来就存在辉钼矿，而不是以前认为的辉钼矿是由航天器结构材料及润滑油带到月球上的。俄罗斯研究人员首次在月球土壤中发现了由镉、锌、铁、锰和硫结合而成的硫镉矿。他们在月球土壤中还发现了含有铜杂质的硫化金和地球上所没有的碘化铑，但是他们在月球土壤中并没有发现之前提到过的铂和钯。

据研究人员猜测，月球土壤中存在的含有金和锌的铜矿是在月球玄武岩形成的早期阶段产生的，月球火山喷发时将这些铜矿带到月球表面。月球土壤中的天然银以及与之包含在一起的金、铅、锡和锑等也是火山活动的产物，铼也是月球自身所有的，而不是陨星撞击月球带来的。月球上的硫镉矿和辉铜矿可能是在月球岩石缝中由气态低温沉积造成的。

这些矿物质的发现，还只是目前的科技水平所能够达到的研究结果。月球土壤中究竟含有多少种元素，还有待人类的进一步探究。