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薄薄的土壤表层，参差不齐地镶嵌于大陆上，掌控着人类自身以及陆地其他动物的生存。没有土壤，陆上植物不能生长，而没有植物，动物便无法存活。
如果说以农业为主的生物依赖着土壤，那么土壤也同样依赖于生物。土壤的起源和其属性维持都与动植物生命紧密相关。某种程度上，土壤是生命体创造的，是亿万年前生命体和非生命体相互作用的神奇产物。当火山喷发出炙热的熔岩，当河水流经陆地表面冲刷着最坚固的花岗岩，当冰霜刻蚀粉碎岩石，土壤母质得以聚集在一起。然后生物开始施展创造性魔法，逐渐将这些毫无生机的物质变成土壤。岩石的首层覆盖物是地衣，其酸性分泌物加速岩石分解，使其成为其他生命的寄居地。地衣碎屑、微小昆虫外壳以及海洋生物残骸共同形成原始土壤，藓类开始在其缝隙间顽强生长。
生命不仅造就了土壤，种类繁多的其他生物也大量生存于土壤中。若非如此，土壤会死气沉沉、了无生机。这些生物及其活动，使得土壤有能力支撑地球的绿色植被。
土壤处于永恒变化状态，无始无终，持续循环。岩石风化分解、有机物腐败、氮气和其他气体随雨水从空中落下，不断生成土壤新物质。同时，生物有时会拿走土壤里的既有物质，暂时借用。微妙而又非常重要的化学变化无时不在发生，将来自水和空气的成分转化为适合植物吸收的形式。在所有这些改变中，生物体都是活跃的参与者。
土壤的黑暗王国里存在大量生物，土壤生物群研究非常有趣，同时也更易被忽略。对土壤有机物之间的联结、它们和土壤以及地上世界之间的关联，我们知之甚少。
土壤中最基本的生物组织或许是肉眼看不见的微生物：细菌及线状真菌的宿主。统计数量上多如天文数字。一茶匙表层土可能含有数十亿的细菌。尽管形体微小，一英亩肥沃土壤一英尺厚的表层土里，所含细菌宿主的重量可高达1000磅。线状细丝的放线菌数量略少于细菌，但因其形体较大，在给定体量的土壤中，放线菌和细菌重量大概相当。这些生物和一种叫作藻类的微小绿色细胞一起，共同组成土壤中的微观植物生命体。
细菌、真菌和藻类，将残体分解为无机物是促成动植物残体腐烂的主要介质。没有这些微生植物，碳和氮等化学元素无法在土壤、空气及生命组织中进行大循环运动。例如，若没有固氮细菌，即便处于含氮空气“海洋”的包围之中，植物也会出现氮饥饿。其他有机生命体生成二氧化碳，作为碳酸加速分解岩石。而另一些土壤微生物，发挥各种氧化和还原作用，转化铁、锰、硫等矿物质，变得易于为植物所吸收。
此外，土壤中存在着微小螨类和名叫弹尾虫的原始无翼昆虫，数量惊人。尽管它们形体微小，却在分解植物残体、促进森林地表垃圾缓慢转化为土壤方面发挥着重要作用。其中，有些微小生物具有令人难以置信的特殊能力。比如，有几种螨虫，能够在云杉的针形落叶中开始生长，消化其内部组织，等到螨虫发育完成后，便只剩下细胞外壳。每年落叶季节，处理数量惊人的植物残体是一项真正浩大的工程，皆由土壤里和森林地表的一些微小昆虫来完成。它们软化并吞食消化落叶，促进分解后的物质与表层土壤混合。
除了劳作不休的微小动物，土壤里当然还有不少形体较大的动物，土壤生命包括了从细菌到哺乳动物的全部类型。有些一直生活在黑暗的土壤次表层，有些只在地下洞穴里休眠或度过生命循环的特定阶段，有些则自由出入于地下洞穴和地表世界之间。总而言之，所有这些土壤生物有助于增加土壤透气性，改善植物生长层的水分排疏和渗透。
形体较大的土壤生物中，蚯蚓可能是最重要的。大约七十五年前，查尔斯·达尔文出版了《腐殖土与蚯蚓》一书。在此书中，达尔文首次向世人揭示了蚯蚓在土壤运输中发挥地质中介的基础性作用，他描述了这样一幅图景：岩石表层逐渐盖满蚯蚓从地下搬上来的细土，在最适宜的地区，一英亩土地里，蚯蚓每年搬运的泥土量可达数吨。同时，树叶和草中包含的大量有机物（六个月中每平方码
可重达20磅）被带入洞穴，混入土壤。达尔文的计算表明，在十年内，蚯蚓的辛勤劳作可以使土壤增厚1—1.5英寸
。蚯蚓的功劳还不止于此：它们的洞穴能提高土壤透气性，保持土壤良好的排水性，促成植物根系的伸展。蚯蚓的存在能够加强土壤细菌的硝化作用，降低土壤的腐败变质。有机物通过蚯蚓消化道被分解，其排泄物能够提高土壤肥力。
土壤社区因此形成一个相互交织的生命网络，各种生物彼此关联：生物依赖于土壤，而只有当土壤社区生机勃勃时，土壤才成为地球的重要组成部分。
我们这里担忧的是一个鲜少有人考虑的问题：无论是直接施用于土壤的“灭菌消毒剂”，还是雨水冲刷森林、果园和农田的叶冠捎带而来的致命污染，这些进入土壤的有毒化学品会给数量庞大、不可或缺的土壤生物带来什么？比方说，我们使用广谱杀虫剂能杀死破坏庄稼昆虫的穴居幼虫，却不会杀死分解有机物的益虫，这种假设合理吗？又比如说，我们施用广谱真菌消除剂，并确保不会杀死树根里有益于树木吸收土壤养分的真菌，这可能吗？
事实上，科学家们大多忽略了这一极其重要的土壤生态课题，杀虫剂施用者更是漠不关心。昆虫防治人员似乎想当然地认为，土壤能够忍受并愿意承受施用毒素造成的任何侵害，绝不会反击。这个假设极大地忽视了土壤世界的真正秉性。
已有少量研究显示，农药对土壤的危害已慢慢呈现出来。这些研究结果并不一致，这不足为奇。土壤类型丰富，对一类土壤有害，可能对另一类无害。轻沙质土远比腐殖土遭受的破坏更严重，化学品混用比化学品单用更具危害。尽管研究结果存在差异，但越来越多的证据足以表明化学药品造成的危害确实存在，令很多科学家忧心忡忡。
在某些情况下，生物世界最核心的化学转化过程已受到影响。其中一个例子是将大气中氮分子转化为植物可用的硝化作用，除莠剂2，4-D会造成硝化作用暂时中断。佛罗里达州近期的几次实验显示，林丹、七氯、BHC（六氯化苯）进入土壤仅两周就会削弱土壤的硝化作用，BHC和DDT施用一年后仍存在显著的毒害作用。其他实验中，BHC、艾氏剂、林丹、七氯和DDD都会阻碍固氮菌形成豆科植物必需的根瘤。真菌和高等植物根系之间奇特而有益的关系因此遭到严重破坏。
自然界生生不息，依赖的是多种生物数量间的微妙平衡，这些平衡有时被扰乱，问题就变得棘手。当杀虫剂导致土壤里某些物种数量减少时，另一些物种数量会出现爆炸式增长，扰乱捕食与被捕食的关系。这种变化很容易改变土壤的新陈代谢活动，从而影响土壤的生产力。这些变化也可能意味着，曾经受到自然控制的潜在有害生物很可能失控，继而发展成灾害。
关于土壤中的杀虫剂，最须牢记的是其长长的残留期，不是以月计，而是动辄数年。施用艾氏剂四年后，土壤中仍能检测到少量艾氏剂残留和大量艾氏剂转化成的狄氏剂。施用毒杀芬灭杀白蚁十年后，沙土中仍有大量残留。六氯化苯在土壤中存留至少十一年；七氯或毒性更甚的衍生化学物的残留期至少有九年；施用氯丹十二年后，土壤里仍能发现高达原剂量15%的残留量。
看似适量的杀虫剂，施用一定年份之后在土壤中会积累到惊人的数量。氯化烃残留性强、时间长，每次施用都是在上一次数量上叠加。如果反复喷洒，“1英亩1磅DDT是无害的”这种老套说法毫无意义。经检测，每英亩马铃薯田里DDT的残留量高达15磅，每英亩玉米田的残留量达19磅，每英亩蔓越莓湿地的残留量则达到34.5磅。苹果园土壤里残留量最高，其DDT累积速度与每年施用量几乎同步增长。仅仅在一个种植季里，果园喷药四次或四次以上，DDT残留量便会达到30磅至50磅。如此年复一年地喷药，果树间土壤农药残留为每英亩26至60磅，树下土壤里的农药残留含量可达到113磅。
砷是造成土壤永久性毒害的典型罪魁。自40年代中期起，有机合成杀虫剂取代了含砷喷剂，用于防止烟草生长期的病虫害。然而，1932年至1952年间， 美国种植的烟草制成的香烟里含砷量增加了300%以上 。后来的数据显示，实际增长多达600%。砷毒理学权威亨利·S.萨特利博士认为，烟草种植园的土壤含有大量剧毒且不易溶解的铅砷酸盐残留物，这种铅砷酸盐会持续释放可溶性砷，因此，尽管有机杀虫剂已经取代含砷杀虫剂，烟草植物仍然会继续吸收原来的残留砷。萨特利博士说，种植烟草的大部分土壤已经遭受了“累积的、几乎永久性的中毒”。东地中海国家没有使用过含砷杀虫剂，所产烟草就没有出现这种含砷量增高的现象。
我们因此遭遇另一个问题。我们不仅要关注土壤里发生了什么，还必须关注被污染土壤中吸收了多少杀虫剂，有多少进入植物组织。这主要取决于土壤类型、农作物种类、杀虫剂属性和浓度。与其他类型的土壤相比，富含有机质的土壤释放毒物更少。与其他被研究的作物相比，胡萝卜吸收杀虫剂残留量更高。如果施用林丹，胡萝卜实际累积的林丹浓度高于土壤中的林丹残留量。未来，种植某种作物之前必须检测土壤里杀虫剂的含量。否则，即便不施药，作物也会从土壤中吸取足量杀虫剂，以致不适合售卖。
这种污染曾经给一家市场上领先的婴儿食品生产商造成了无数麻烦，这家公司现在不愿收购任何施用过有毒杀虫剂的水果或蔬菜。带来最大麻烦的化学药品是六氯化苯（BHC），植物根系和块茎吸收后会产生霉变味道和气味。加利福尼亚州施用过六氯化苯的农田，两年后所产甘薯仍然含有农药残留，不能用于加工生产。有一年，这家食品生产商与南卡罗来纳州签订了全部甘薯的购买合同，结果因为受农药污染的农田面积太大，这家公司最后被迫从公开市场收购所需甘薯，因此造成了严重经济损失。这些年来，很多州生产的各类水果和蔬菜都遭到拒绝。最难以解决的问题来自花生。在南部的几个州，花生常和棉花轮作，种棉花时会大量施用六氯化苯，随后在这种土壤里种植的花生会吸收大量杀虫剂。事实上，只需吸收一点六氯化苯就足以令花生产生霉臭味。六氯化苯渗入坚果就很难清除，而食品加工非但不能去除霉臭味，有时反而会加重霉味。一个食品生产商决意要杜绝六氯化苯残留物，唯一有效的方法只能是拒绝一切施用过六氯化苯的农产品，包括遭六氯化苯污染的土壤中生长的农产品。
有时候受到损害的是农作物本身，只要土壤被杀虫剂残留污染，这种威胁就一直存在。如豆类、小麦、大麦或黑麦等敏感植物，某些杀虫剂会减缓其根系发育或抑制幼苗生长。华盛顿州和爱达荷州蛇麻草种植者的经历就是一个案例。1955年春，危害蛇麻草根部的象鼻虫幼虫泛滥成灾，种植者开始采取大规模治理行动。在农业专家和杀虫剂生产商的建议下，人们选择七氯为防治药剂。施用不到一年，喷过的种植园里，藤蔓开始干枯死掉，未施药的地里则没有问题。施药与未施药的田地，作物是否受损泾渭分明。农民们花费大价钱在山上重新种植蛇麻草，但死根现象次年又出现了。四年后，土壤中依然有七氯残留。科学家既无法预测毒性将持续多久，也提不出改善土壤状况的任何措施。直到1959年3月，联邦农业部才意识到不能在蛇麻草农田里施用七氯，撤销了原来的施用建议，但为时已晚。许多蛇麻草种植者走上法庭要求赔偿损失。
只要继续施用杀虫剂，顽固的残留物就会持续在土壤中积累，人类注定最后会遭遇麻烦。1960年，一批专家在锡拉丘兹大学探讨土壤生态，达成了如上共识。这些专家总结认为，人类使用这类“威力巨大却知之甚少”的化学药品和辐射，危害极大。“人类的一些错误举措可能会毁灭土壤生产力，而节肢动物会称王称霸。”