Верхний слой почвы – это верхний слой почвы . Он имеет самую высокую концентрацию органических веществ и микроорганизмов , и именно здесь происходит большая часть биологической активности почвы на Земле .
Верхний слой почвы состоит из минеральных частиц и органических веществ и обычно простирается на глубину 5–10 дюймов (13–25 см). Вместе они образуют субстрат, способный удерживать воду и воздух, что способствует биологической активности.
Обычно в верхнем слое почвы имеется высокая концентрация корней, поскольку именно здесь растения получают большую часть жизненно важных питательных веществ . Здесь также наблюдается значительная бактериальная , грибковая и энтомологическая активность, без которой качество почвы ухудшится и станет менее пригодной для растений. Бактерии и грибы могут играть важную роль в обмене питательных веществ с растениями и в расщеплении органических веществ до формы, которую могут поглощать корни. Насекомые также играют важную роль в расщеплении материала, аэрации и переворачивании почвы. Многие виды напрямую способствуют здоровью почвы, в результате чего растения становятся более сильными. [1] Здоровый верхний слой почвы представляет собой очень богатый микробиом , в котором обитает множество видов. [2]
Органическое вещество обеспечивает питание живых организмов, и его количество варьируется в разных почвах, при этом прочность почвенной структуры уменьшается, когда его больше. Он конденсируется и оседает с течением времени по-разному в зависимости от условий, например, под земляным полотном и фундаментом, а также в открытом состоянии и под воздействием непогоды. Структура повреждается при обезвоживании почвы. Объем обезвоженного верхнего слоя почвы существенно уменьшается и может подвергнуться ветровой эрозии . [3]
Верхний слой почвы естественным образом образуется в процессе почвообразования или почвообразования . Естественный верхний слой почвы добывается и кондиционируется для использования человеком и составляет основную часть доступного коммерческого верхнего слоя почвы. Текущие темпы использования и эрозии опережают темпы образования почвы. [4]
Можно создать искусственный верхний слой почвы, который поддерживает некоторые инженерные или биологические виды использования верхнего слоя почвы. [4] Более традиционные примеры искусственных сред для выращивания растений включают terra preta и почвенную смесь . Произведенный верхний слой почвы на основе минералов, твердых биологических веществ , компоста и/или осадка бумажных фабрик [5] доступен коммерчески. [6] Угольная шахта в викторианском стиле была восстановлена с использованием низкокачественного искусственного верхнего слоя почвы, изготовленного из местных материалов. [7]
В системах классификации почв верхний слой почвы известен как горизонт O или горизонт A. [8] [9] Почвенные горизонты — это слои, параллельные поверхности почвы, физические, химические и биологические характеристики которых отличаются от слоев выше и ниже. Глубина верхнего слоя почвы измеряется как глубина поверхности до первого плотно утрамбованного слоя почвы, известного как подпочва .
Такие организации, как Британский институт стандартов (BSI) и Министерство сельского хозяйства Северной Каролины, публикуют рекомендации по качеству почвы и желаемому уровню питательных веществ в верхнем слое почвы, которые в целом подходят для многих растений. [10]
Два распространенных типа коммерческого верхнего слоя почвы — это насыпной верхний слой почвы и верхний слой почвы в мешках. В следующей таблице показаны основные различия между ними. [10]
В качестве альтернативы BSI связывает следующие значения:
Предыдущие таблицы относятся к универсальным сортам, и некоторые уровни могут меняться в зависимости от pH почвы .
Также существуют стандарты для специальных почв, подходящих для растений с особыми потребностями, включая кислые или вересковые почвы и известковые почвы. Они имеют уровень pH, отличный от типичной почвы, и предназначены для выращивания различных видов растений. Низкое плодородие, низкое плодородие, кислая и низкое плодородие, известковая — это другие классификации почв, предназначенные для растений, которые хорошо растут в почвах с низким содержанием питательных веществ.
Примеры специализированных растений включают венерину мухоловку , которая встречается в средах с низким содержанием азота и фосфора , поэтому менее терпима к средам с высоким содержанием питательных веществ, чем другие растения, и менее способна конкурировать в них. В то время как чернике для хорошего роста требуется вересковая почва, а клевер хорошо растет на известковой почве. Поэтому почвы должны выбираться так, чтобы они подходили растениям, которые планируется выращивать, и, следовательно, требуются стандарты.
Верхний слой почвы является основным ресурсом для роста растений и процветания сельскохозяйственных культур. Основными двумя параметрами для этого являются углерод и азот. Углерод обеспечивает энергию, а азот необходим растениям для построения белков и, следовательно, тканей. Растениям необходимы они в различных соотношениях для обеспечения соответствующего роста. Оптимальным показателем для верхнего слоя почвы в Великобритании является соотношение C:N менее 20:1. Основа из опилок обычно имеет высокое соотношение C:N, порядка 400:1, тогда как сено люцерны имеет низкое содержание углерода и обычно может иметь соотношение C:N около 12:1. [11]
В качестве верхнего слоя почвы продаются различные почвенные смеси . Типичным применением этого продукта является улучшение садов и газонов или использование в контейнерных садах . Почва , компост , навоз и торф также продаются для домашнего использования, каждый из которых имеет определенное предназначение. Продукты верхнего слоя почвы обычно не так подходят для горшечных растений или выращивания фруктов и овощей, как почва или компост. Использование его для этой цели также может оказаться непомерно дорогим по сравнению с другими альтернативами.
Верхний слой почвы также используется для правильной планировки поверхности возле жилых зданий. В целях защиты от наводнений Международный жилищный кодекс требует уклона 2% (2,4 дюйма (61 мм)) на первых десяти футах от дома. [12] Energy Star требует скорости 0,5 дюйма/фута (42 мм/м).
Коммерчески доступный верхний слой почвы (искусственный или природный) в Соединенном Королевстве должен быть классифицирован по британскому стандарту BS 3882, текущая версия которого датирована 2015 годом. Стандарт имеет несколько классификаций верхнего слоя почвы, причем окончательная классификация требует, чтобы материал соответствовал определенным пороговым критериям, таким как питательные вещества. содержание, экстрагируемые фитотоксичные элементы, гранулометрический состав, содержание органических веществ, соотношение углерод:азот, электропроводность, потери при прокаливании, pH, химическое и физическое загрязнение. Пробы верхнего слоя почвы должны быть отобраны в соответствии с британским стандартом и европейским стандартом BS EN 12579:2013 «Улучшители почвы и питательные среды – отбор проб». [13]
Эрозия верхнего слоя почвы происходит, когда верхний слой почвы сдувается или смывается. По оценкам, ежегодные потери для здоровья населения и окружающей среды, связанные с эрозией почвы в Соединенных Штатах, превышают 45 миллиардов долларов. [14] Традиционные методы промышленного сельского хозяйства , такие как вспашка и распыление большого количества синтетических жидких удобрений , могут ухудшить качество почвы. Интенсивные методы ведения сельского хозяйства, направленные на удовлетворение высоких потребностей в продуктах питания с высокой урожайностью и выращивание сельскохозяйственных культур в монокультурах , могут истощать питательные вещества почвы и наносить ущерб почвенному микробиому . Эти факторы могут повлиять на консистенцию и качество почвы, что приведет к усилению эрозии.
Поверхностный сток с сельскохозяйственных полей является разновидностью загрязнения из неточечных источников . Когда идут проливные дожди , верхний слой почвы, а также сельскохозяйственные удобрения и другие потенциальные загрязнители стекают с незащищенных сельскохозяйственных полей. Это может привести к загрязнению водных путей и грунтовых вод , а также потенциально может привести к загрязнению источников питьевой воды. Цветение водорослей может произойти, когда большое количество питательных веществ затопляет реки, озера или океаны, часто в результате стоков с ферм или сточных вод. Эти вредоносные цветения водорослей могут быть токсичными и оказывать разрушительное воздействие на экосистемы и дикую природу. Их часто называют красными приливами из-за присутствия токсичных красных водорослей, которые могут повлиять на источники пищи человека, загрязняя морепродукты. [15]
Устойчивые методы пытаются замедлить эрозию за счет использования покровных культур для накопления органических веществ в почве. Соединенные Штаты теряют почти 3 тонны верхнего слоя почвы на акр в год. [16] Для естественного формирования 1 дюйма (2,5 см) верхнего слоя почвы может потребоваться от 500 [17] до 1000 лет [18] , что делает скорость эрозии верхнего слоя почвы серьезной экологической проблемой. Судя по тенденциям 2014 года, в мире осталось около 60 лет верхнего слоя почвы. [18] [19]
Сохранение почвы – это предотвращение потери самого верхнего слоя почвы в результате эрозии или предотвращения снижения плодородия, вызванного чрезмерным использованием, подкислением , засолением или другим химическим загрязнением почвы .
В некоторых менее развитых регионах практикуются подсечно-огневые методы и другие неустойчивые методы натурального хозяйства . Последствием вырубки лесов обычно является крупномасштабная эрозия , потеря питательных веществ в почве, а иногда и полное опустынивание . Методы улучшения сохранения почвы, включая севооборот , покровные культуры , консервирующую обработку почвы и посадку ветрозащитных полос , влияют как на эрозию , так и на плодородие . Когда растения умирают, они разлагаются и становятся частью почвы. Кодекс 330 определяет стандартные методы, рекомендованные Службой охраны природных ресурсов США . Фермеры практиковали сохранение почвы на протяжении тысячелетий. В Европе такие политики, как Общая сельскохозяйственная политика, направлены на применение лучших практик управления, таких как сокращенная обработка почвы , озимые покровные культуры, [20] растительные остатки и травяные поля, чтобы лучше решать проблемы сохранения почвы. Для решения проблемы эрозии также необходимы политические и экономические действия. Простое препятствие в управлении касается того, как мы ценим землю, и это можно изменить путем культурной адаптации. [21] Почвенный углерод является поглотителем углерода , играющим важную роль в смягчении последствий изменения климата . [22]