第三节 土壤对生态环境的影响
地壳中几十种主要元素，碳（C）虽然只占总重量的1.28%，但在土壤（地壳最表层生长植被部分）中却占2.5%左右。而在地球表面最富活力的生物质中，碳平均占到40%（干重）左右，它是构成生物分子框架的主要元素。生物质的碳来自地球表层和大气的碳循环，所以碳循环对地球环境具有特殊意义。
全球碳循环是由大循环进入小循环的。大循环也称地质循环，是指碳在岩石圈、水圈、大气圈、生物圈之间以
、
、CO2、CH4、RCOOH（有机酸）形式互相转换和迁移的过程。小循环即生物循环，指生命物质与大气之间以CO2形式进行交换的过程。与生物和人类关系最直接的是生物循环。
植物中叶绿素在太阳能的作用下从大气中吸收CO2，合成植物自己的组织，放出O2：
CO2+H2O+能量
植物组织+O2↑ （3-1）
于是，植物组织就积蓄了太阳能，也就是说太阳能转化为生物质能。这些能量被动物和微生物利用，通过呼吸放出CO2和水，最后植物死亡和分解后放出CO2和水，回到大气中：
植物组织+O2
CO2↑+H2O+能量 （3-2）
但是，并不是所有的植物组织都按式（3-2）完全分解。在一定条件下，相当一部分植物残体在微生物作用下被腐殖化，形成腐植酸类物质（HS）。如果继续覆水、缺氧并处于酸性介质中，植物残体就可能通过泥炭化阶段进入成煤阶段。还有一些低等生物残体会转化为腐泥煤、石油和天然气。这实际上是以腐植酸类物质（HS）的形式把太阳能储存在地壳中了。腐植酸类物质（HS）和煤经微生物或纯化学氧化-降解过程，转化为CO2、H2O和其他低分子物质，放出能量，完成植物碳循环过程。这样，式（3-1）和式（3-2）应为：
（3-3）
一般来说，每年约有30%的植物枯枝落叶转化成新的腐植酸类物质（HS）。HS逐年积累，但同时又有一部分逐渐分解（矿化），到5年后大约只留下1/5。越“老”的HS矿化得越慢，新HS比老的HS分解速度快几倍。
动物也参与了生物碳循环。动物是利用植物储备的太阳能（以蛋白质、淀粉、脂肪的形式）进行生命活动的。动物通过吸收植物能量（营养）、呼吸（吸入O2，放出CO2）、代谢（排出粪便）以及死亡后进入腐殖化过程，有机质被分解为CO2、H2O并合成腐植酸类物质（HS），后者继续缓慢分解，完成一个循环。当然，与植物相比，动物在地球碳循环中所占的比例要小得多［1］。
由以上论述可见，碳主要是以土壤中HS的方式存在，并以HS的矿化（分解）和碳的重新聚合等方式周而复始地进行，推动地球的碳循环。
可这样通俗地理解：土壤是生命体，其蕴含着复杂的生命体系和各种生命体赖以生存演化的能源，参与并推动着地球的碳循环。
土壤对周边大气和环境的影响就是土壤参与全球小的碳循环（生物循环），这其中土壤微生物和碳养分起着关键的作用：白天，随着太阳能的逐渐增强，植物利用光合作用吸收二氧化碳，释放大量氧气，光合作用合成的碳水化合物，源源不断输送到植物的根系，经复杂的生化过程以有机酸（属于碳养分）的形式分泌出根毛，这为根际微生物提供了能源和刺激素，加上地温的提升，土壤微生物活动大大加强，对土壤中的有机物和腐植酸类物质进行分解和再合成，此过程会释放大量的二氧化碳，吸收氧气，这正好与地面的植物吸收二氧化碳、释放氧气的流程形成循环。到了夜间，植物的光合作用停止，但它还要维持自身的生命活动，这就要消耗自身积累的碳养分，消耗外界的氧气，这就形成植物夜间吸收氧气、呼出二氧化碳的流程。与此同时，土壤微生物得不到根系有机酸，加上地温下降，其生命活动和对有机物质的分解活动弱化，土壤中“自生”二氧化碳的浓度下降。由于二氧化碳密度高于空气，地面植物释放的二氧化碳下沉“挤占”土壤空气空间，致使土壤“呼出”氧气。于是又出现了土壤与植物之间二氧化碳与氧气的对流循环，只不过这个循环的流向与白天相反。
土壤与其上的植物昼夜之间这种循环“呼吸”，永无休止地进行，土壤无疑是巨大的“过滤器”，使空气得到净化，所以在土壤质量良好，农作物生长茂盛的田野，无论白天还是夜间，人们身处其中都会感觉空气清新，身心舒畅。
当土壤质量恶化，有机质含量跌至“危线”，微生物活动下降，上述这种土壤与农作物、土壤与大气之间的气体循环就弱化甚至消失，土壤失去作为空气净化器的作用。由于碳养分的缺失，施入土壤中的氮肥被吸收利用率很低，大量氮素以硝酸盐和亚硝酸盐的形式进入水体，加剧了水体富营养化，并污染地下水。部分气化与氧气结合，经空气中电场的作用转化为氧化亚氮（N2O）和氨气（NH3），成为空气中微尘形成的核心物质，这是产生雾霾的重要成分。所以板结的土壤非但不能对大气净化做出正面的贡献，还间接地为PM2.5做出了贡献。
由于土壤HS的缺乏，土壤团粒结构不能形成，持水能力差，植被衰弱，华北、东北、西北等地大面积土壤沙化，这是土壤对大气质量的负面贡献。
现在，我国大量农田使用塑料地膜。塑料地膜在保水、保持地温、防抗极端气候和防止草害等方面具有重要的作用，但其负面作用也逐渐显现出来。其农膜残片在土壤中的积累产生的问题，已引起人们的注意。但其对土壤的呼吸作用、对大气循环和土壤对空气净化的作用等方面，都有负面影响，至今受关注度不高。因此期待“透气农膜”的诞生和推广应用。