不仅不同的气候条件会对岩石造成不同的磨损侵蚀，不同种类的岩石自身 的破坏速度也大不一样。人们发现一张刻有文字的大理石碑，如果被放置于一 个多雨的、煤烟很重的城市的话，不到50年，上面的文字就难以辨认了；而在 正常条件下，这些铭文即使过上100年，也依然会非常清楚而容易辨认。
实验45：将一支试管装满水，用木塞塞紧瓶口，然后将其冷冻至结冰， 会发生什么？如果玻璃管的温度不够低，可以将其放在冰屑与盐的混合物中 降温一段时间。有条件的话，放在冰屑与氯化铵（卤砂）的混合物中降温效果 更好。
水浸入到岩石的缝隙中，冷冻结冰时便膨胀外撑，这样无形之中加速了 岩石的分崩离析。植物的根茎也会伸入岩石的裂缝，不断向内生长，最终也会 将岩石彻底分裂。水在流经一些腐烂的植物残骸时，由于一些化学物质溶入其 中，它们便对岩石有了更强的腐蚀能力。岩石所含有的一些矿物，若长时间暴 露在空气中也会像铁生锈那样发生变质。
在日夜温差较大地方，岩石的热胀冷缩也会导致其表面的碎裂剥落；而在 风沙较大地方，强劲的风卷裹着沙粒吹打在岩石上，对其破坏力尤其显著而迅 速。所有这些对岩石的破坏侵蚀作用，最终都让岩石变成了土壤。关于这些侵 蚀作用的某些实例，我们已经在之前的实验中做了演示。
43.土壤
实验46：取两只容积为16盎司的玻璃瓶，装满水，给一只瓶子中放入少量 沙子，给另一只放入等量的泥土粉末，然后都使劲摇匀后等待其慢慢沉淀。哪 个沉淀得更快？如果在逐渐变小的水流的冲洗下，又是哪个先沉淀完毕？
在陆地上，只要不是特别陡峭嶙峋的地方，我们总会发现岩石层被一层 厚度不一的松软物质层所覆盖，这就是土壤。植物就植根于土壤，我们的大部 分农业活动也跟土壤有密切关系。通过对土壤的观察研究，人们发现在有些地 方我们朝下挖得越深，土壤便越来越粗糙，而越是粗糙的土壤便越像岩石的岩 床，直到最后完全达到岩石层的内部，这类土壤我们叫做局部土或原地土。
但在其他一些地方，土壤的粗糙程度在我们向下深挖的过程中并不会改 变，且若一直挖下去的话，会不知不觉突然达到下面的岩床。而在岩床中，覆 盖在上面的土壤的成分含量可能极其微小。这类与下面岩石成分完全不同的土 壤，我们叫做运积土。后面我们还会讲到，它们中的大部分是怎样流转到现在 的所在之处的。
前面的那种土壤很明显是由下面的岩石成分构成的，因为它们的分布本身 就与岩石层在逐渐融合。因此如果下面的岩床发生改变，这类土壤自然也就会 跟着发生变化。这个现象有一个很好的例子，与肯塔基州美丽富饶的"蓝草" 地区紧挨着的便是一块贫瘠荒芜的不毛之地，原因是它们一个处在石灰岩之 上，另一个却在砂岩之上。
地表的土壤一般都比地表一英尺以下的土壤更细腻，且很多时候它们都混杂 着腐烂的植物以及分解后的岩石成分，而这些，便是土壤肥沃与否的标志所在。 有些土壤几乎完全是由腐烂植物、泥炭以及淤泥构成，而其下相对更粗糙、颜色 更浅的土壤，一般就几乎不含植物腐烂物，这类土壤我们叫做下层土。
实验47：在一个高倍放大镜下仔细观察沙土、肥土、粘土、泥炭以及其他 种类土壤的标本，着重观察它们不同的组成微粒的特征及形状。
实验48：取少量的肥土放入一个装满水的罐头盒中，放置一两天，期间偶 尔摇一摇盒子。时间差不多后，使劲将其摇匀，然后让其沉淀一分钟。将浑浊 的水再倒入另一个罐头盒子，又让其沉淀大致一个小时，然后再将浑水倒出 来，对其加热以让其缓慢蒸发，但注意不要烧焦了析出的物质。现在用放大镜 仔细观察剩下的物质，并用手指搓捻，会发现有三种分离出来的物质，可大致 分为：沙粒、淤泥以及粘土。
如果条件允许的话，取一台复式显微镜，将一滴混有淤泥和粘土的水滴在 载玻片上，在低倍镜下仔细观察混合液滴，注意观察腐败植物的黑色颗粒，以 及它们聚集在一起的团块。为什么实验之前要用水长时间浸泡土壤？画出一些 显微镜下小颗粒的形状。描述一下你观察到的土壤的构成状况。
如果我们用显微镜观察更多的土壤，会发现它们就像我们在实验48中看到 的那样，都是由许多种不同的物质构成的。其中有些物质在水中溶解得很慢， 这便给植物提供了养分，还有些其他物质则根本无法溶解。
不同的土壤，其构成颗粒的大小与组合方式都截然不同。碎石的颗粒非 常大，因此1克碎石里的颗粒数量极少，而1克的沙土中，颗粒就非常多了，而 且沙的纯度越高，颗粒越多。颗粒最多的是粘土，1克粘土中的颗粒可以达到 数十亿。栽种农作物的耕土的土质，就介于沙土与粘土之间。由于土壤中的矿 物都来源于岩石，因此只有存在于岩石下半部分的矿物质才能进入到原地土壤 中，但在运积土中，岩石与土壤本身就几乎没什么关系了。
如果土壤上面有植物生长，则土壤中必然会有矿物质给它们提供营养，其 中需求量最大的矿物养分有氮、磷酸、碳酸钾以及石灰。实际上，所有类型的 土壤中，除了石英砂以外，都或多或少地含有以上几类物质。
在土壤的化学构成物中，只有一种是植物生长发育必不可少的，那就是 水。且植物对水的需求量很大，个别种类的植物还可以通过在水中生长或者将 根茎伸入水中来吸收水分，故而它们都必须要求部分土壤要含有水分。
实验49：在地表数英寸的下方取大致一夸脱③的土壤，用筛子筛去较大的 土块，然后放进一个平底铁锅中，小心称量其重量，精确到厘克，然后将装有 土壤的平底锅放置到干燥炉或普通烤炉上，让烤炉温度略高于100摄氏度，土 壤尽量在锅中摊开并碾压平整。在炉上放置一段时间，让土壤彻底干透，然后 再进行称量。减少的重量便是土壤中所含水分的重量。土壤中并没看见流动的 水，那这些水是怎样浸含在土壤中的呢？将手伸入水中，取出时注意观察手上 所附着的水分。然后仔细地用眼睛分辨、再用透镜观察部分刚才从地面下取出 的土壤，看看是否也有像从水里取出的手上所附着的水膜那样，也有水膜附着 在土壤颗粒上？
实验50：把上一个实验中烤干的土壤在本生灯或者烤炉上继续加热至红 透，然后再进行称量，如果依然发现重量减轻了，那一定是因为土壤中的有机物、植物腐烂的根茎叶等在加热过程中燃烧了。不同类型的土壤不仅含持的水 分数量差别很大，含有的有机物数量也不尽相同。
我们已经在实验49中看到了土壤如何保持水分，以及土壤颗粒附着水膜 的情形。植物的根须也是这样，通过周围的土壤颗粒来吸附水膜进而吸收水 分，而且这些水膜中很可能溶解了少量土壤中的矿物质，正是它们为植物提供 了养分。
实验51：将一只8盎司的玻璃瓶装满从地表下几英寸取出的土壤，用双孔 胶塞塞紧瓶口，从一个孔中插入一支三四英寸长的漏斗，尽量插深一些，另 一个孔中插进一支弯曲的玻璃导管，稍稍插入即可。这时要保证土壤与瓶塞之 间没有缝隙，并且尽量将土壤压紧，保持其在地面以下的原初状态。有必要的 话，还可以通过漏斗插入一根金属丝，以便可以搅动可能堵塞的土壤颗粒。
将弯曲导管与一个装满水并倒置于集气水槽隔板上的集气瓶相连，然后通 过漏斗给装有土壤的瓶子里面注水，将漏斗倒满并且在实验过程中一直保持这 样的状态，持续几个小时。然后便会看见集气瓶中充满气体，它们从何而来？ 当瓶中的土壤被水完全浸泡之后，大致比较一下收集的空气量与瓶中土壤的体 积，空气能占到多大比例？
土壤的颗粒越小，水能附着的总体面积便越大，溶解物便越多，植物根茎 便也能获得更多的养分，土壤自然也就越肥沃，其他可以以此类推。从实验中 我们已经得知，土壤中不仅持有水分，还有空气。如果要让植物繁荣生长，水 分必不可少，且要保持空气的更换流通，就像我们为了健康要保持房间内空气 流通一样。因此土壤也必须保证能足够通风，植物的根才能够呼吸。
44.肥土--岩石分解后的产物并不能提供农作物生长所需的全部化合物 养分，只有一些很低级的植物，比如青苔，可以只依赖极少养分而直接在土壤 中存活。因此，肥沃的土壤来之不易，它是动植物的生命见证，更是人类劳动 与万物运化的结果。
植物将它们的纤维组织与根须沿着岩石的缝隙深入其中，不断撕裂分离岩 石，让岩石最终分崩离析。然后植物的残骸于无形中为土壤提供了腐殖土，这 便是土壤变得肥沃的必要条件之一。
像鼹鼠和衣囊鼠一类的动物可以在土壤中挖洞，这样也就混合了土壤的成 分，并让土壤得以通风，水也能更方便地进入土壤，促进土壤的分解。这些洞 穴还为植物根须以及土壤中的有机生物体获得氧气打开了通道，进而让它们能够得到所需的养分与食物。每一年，蚂蚁族群都会搬运大量的细小物质颗粒到 地表上来，因此在某些地方，对表层土壤的改变，其影响会持续数年。
蚯蚓，这个最重要的土壤调理师，不断地隧穿土壤来制造洞穴，也为植物的 根茎提供了更舒适的生长空间，同时还增加了土质的疏松程度，让土壤更加通风 透气，排水性能也更好。它们钻洞的时候会把土壤吞进身体，以获取其中腐烂的 植物残骸作为食物，然后经过消化，成为细小颗粒排出体外。每一年它们会为陆 地表面制造出极大数量的这类排泄物，并混杂着未经消化的植物残渣。达尔文认 为，在英国某些地区，每年蚯蚓所制造的排泄物差不多是五分之一英寸的地表土 壤。这是难得的上好肥料，所以才有俗语说：蚯蚓越多，土壤越肥。
土壤除了可以为我们日常所见的动植物提供家园，它同时也是各类细菌微 生物的超级大本营。有些微生物会增加土壤的肥沃程度，但有些则相反，会让 土壤失去养分。在1克肥沃的土壤中，估计有50000个各种各样的微生物，正是 它们导致了动植物残骸在土壤中的腐烂。且在动植物的腐烂过程中，会产生各 类酸液与各种气体，它们又正好能帮助岩石分解成更小的颗粒以及其他类化合 物，植物正需要这些来提供养分。
对农作物而言，这些微生物中最重要的要数固氮细菌。植物生长，氮元素 必不可少，但是它们却不能在含氮量非常丰富的空气中获取它。能被植物所吸 收的氮，必须是与其他物质进行化合后的产物，且必须能溶于水。硝酸钾就是 这样的一种化合物，因此经常被用于给农作物施肥。不过可溶的含氮化合物并 不多，且若非转变为其他类物质，它们在土壤中便会很快流失。
人们经常也给农作物施加粪肥，这种肥料含有土壤细菌可以分解的含氮化 合物，细菌可以将它们分解成为合适的成分，以便于植物吸收。个别种类的细 菌甚至能将土壤空气中的氮也合成到化合物中，以供植物利用。如果想让土壤 生机勃勃，则自然需要保持土壤的生物活性与多样性，这也是农民在土地上耕 耘所必需的经验知识，因为这关乎他们的收成。
45.农耕土--在实验中我们已经知道，各类土壤的精细程度、矿物成分 以及含水量均各不相同。同时，它们各自所含的腐败植物残骸，以及腐殖土的 含量，也大不一样。腐殖土是土壤最重要的组成成分，它们可以帮助土壤吸收 水分、给植物提供营养以及让土壤免于结块。
在砂土中，腐殖土含量极少，因此水会很快地渗透而去，植物也会变得 焦渴枯萎。而且这类土壤在春季升温很快，在雨季之后也迅速变得干燥。但如果在砂土中施上粪肥，粪肥中的腐殖土成分与植物养分与砂土的特质相结合， 特别有利于早春农作物的生长，也极适合对土壤水分需求很大的作物，比如葡 萄。加利福尼亚州的弗雷斯诺沙地，以及美国东部的海岸沙地平原便是由这类 土壤构成。
粘土的颗粒极其微小，颗粒之间的空间也非常细微，因此对水的吸收非 常慢，不过吸收水的持续能力却很好。当粘土湿润的时候，它会有很明显的粘 连性，并且基本上不能被利用；干燥的时候，则会变得很坚硬，并极易龟裂破 碎。如果这时不合时宜地进行耕种的话，土壤会进一步干燥结块，让以后的耕 种变得更加困难。美国西部广袤的干燥粘性土壤区便具有上述特征。如果土壤 的成分全是粘土的话，那便几乎不能用于耕作，但若加进足够的沙子和腐殖土 的话，那就大有可为了，因为粘土本身就包含有植物所需的诸多微量元素。
其微粒大小介于沙子与粘土之间的土壤叫做淤泥，一般都是十分肥沃的 土壤。美国西部大草原和重要农产地便分布着这类土壤。它保持水分的能力很 强，并且含有大量植物所需的养分，且极容易耕种作物。砂土、粘土和淤泥这 三种土壤，其优势劣势均各有千秋，但毕竟也都不完美。对农民而言，他们希 望土壤吸水性好但又渗透快、富含植物所需养分、足够肥沃且通风透气，以便 让农作物茁壮成长。这就不是上面任何单独一种土壤能办到的了。
