.jpg/1280px-Soil_Survey09_(39041768842).jpg)
Регенерация почвы , как особая форма экологической регенерации в области восстановительной экологии , создает новую почву и восстанавливает ее здоровье путем: минимизации потери верхнего слоя почвы , сохранения большего количества углерода, чем истощается, повышения биоразнообразия и поддержания надлежащего круговорота воды и питательных веществ . [1] Это имеет много преимуществ, таких как: секвестрация углерода почвой в ответ на растущую угрозу изменения климата , [2] [3] снижение риска эрозии почвы , [3] и повышение общей устойчивости почвы . [1]
Качество почвы означает способность почвы «выполнять свои функции». [4] Почва является неотъемлемой частью множества экосистемных услуг. Эти услуги включают в себя производство продуктов питания, кормов для животных и волокон, смягчение климата , утилизацию отходов, фильтрацию воды, круговорот элементов [1] и многое другое. Почва состоит из органического вещества (разлагающихся растений, животных и микробов), биомассы (живых растений, животных и микробов), воды, воздуха, минералов (песка, ила и глины) и питательных веществ (азота, углерода, фосфора). [4] Для оптимального роста растений необходимо поддерживать правильное соотношение углерода к азоту 20–30:1. [3] Содействие биоразнообразию является ключом к поддержанию здоровья почвы. [5] Этого можно добиться путем выращивания различных растений, постоянного поддержания почвы в закрытом состоянии, поддержания живой корневой системы и минимизации нарушения почвы. [5] Макро- и микроорганизмы способствуют таким процессам, как разложение , круговорот питательных веществ, подавление болезней и сдерживание CO2 в атмосфере . [1] Растения имеют особые симбиотические отношения с микробами в ризосфере почвы. [5] Ризосфера — это «область концентрированной микробной активности вблизи корня», где вода и питательные вещества легкодоступны. [5] Растения обменивают углеводы на питательные вещества, выделяемые микробами, различные углеводы поддерживают различные микробы. [5] Мертвые растения и другие органические вещества также питают различные организмы в почве. [5] Такие организмы, как дождевые черви и термиты, являются примерами макроорганизмов в почве. [1] Хорошим признаком того, что у вас качественная почва, является отсутствие вредителей и болезней. [1] Низкое биоразнообразие увеличивает риск появления вредителей и болезней. [5]
Слишком большое или слишком малое количество любого из компонентов почвы может вызвать деградацию почвы . Например, высокое содержание глины снижает аэрацию и водопроницаемость . [3] Другим примером является то, что, хотя фосфор и азот необходимы для роста растений, в больших количествах они токсичны . [3] Деградация почвы означает, что качество почвы ухудшилось, что приводит к ухудшению функций экосистемы . [1] Треть суши земного шара имеет деградированную почву; [1] особенно в тропиках и субтропиках , где площадь составляет около 500 миллионов гектаров . [1] Деградация почвы происходит из-за физических, химических и биологических сил. [5] Эти силы могут быть естественными и антропогенными . [5] [1] Обработка почвы является физическим примером, который вызывает эрозию, уплотнение и снижение микробной активности. [5] Эрозия является «одной из самых серьезных проблем, с которыми сталкивается качество городской почвы», [4] и проблема усугубляется непокрытой почвой. [4] Уплотнение происходит, когда почва сдавливается и становится тверже, поэтому способность удерживать воздух и воду уменьшается. [4] Это увеличивает эрозию и наводнения, снижает способность растений развивать хорошую корневую систему и снижает биологическое разнообразие. [4] Чрезмерный выпас скота является еще одним примером, при котором корневая система под почвой повреждается, что снижает проницаемость для воды. [5] Подкисление , засоление , выщелачивание питательных веществ и загрязнение токсинами — это несколько типов химической деградации. [1] Токсины могут накапливаться в почве в результате промышленных процессов, таких как добыча полезных ископаемых и утилизация отходов . [3] Некоторые биологические примеры включают потерю биоразнообразия , выбросы парниковых газов , снижение содержания углерода и снижение способности к секвестрации углерода. [1] Один из наиболее предсказуемых способов определить, произошла ли деградация почвы, — это измерение содержания в ней органического углерода . [1] Органический углеродный резерв почвы чрезвычайно важен для плодородия почвы . [1]
Существует значительная связь между углеродным циклом и изменением климата . [6] Большинство парниковых газов в основном состоят из углерода, и они производят эффект, когда более теплый воздух, нагретый солнцем, не покидает атмосферу , образуя барьер в тропосфере . По данным Межправительственной группы экспертов по изменению климата , парниковые газы, производимые деятельностью человека, являются наиболее значимой причиной глобального изменения климата с 1950-х годов. [7] Без человеческого взаимодействия углерод удаляется из почвы и повторно вводится в нее через различные экосистемные процессы, известные как углеродный цикл . Люди значительно влияют на глобальный углеродный цикл со времен промышленной революции с помощью различных средств, таких как транспорт и сельское хозяйство . Благодаря этим действиям большая часть этого углерода перемещается в одном направлении, из литосферы и биосферы в атмосферу. С помощью ископаемого топлива и интенсивного земледелия большая часть естественного углерода в педосфере Земли выбрасывается в атмосферу, способствуя образованию парниковых газов.
Существует множество способов восстановления почвы и улучшения ее качества, например, управление земельными ресурсами с помощью природоохранного земледелия . Сельское хозяйство является одним из основных факторов истощения почвенного богатства. [8] Как было сказано в одном историческом обзоре, «Ускоренная эрозия почвы преследует землю с момента зарождения оседлого земледелия и была серьезной проблемой в период подъема и падения ранней цивилизации». [9] Определенные методы ведения сельского хозяйства могут истощать почву углеродом, например, монокультура , [10] когда в полевом сезоне за сезоном собирают только один вид урожая . Это истощает питательные вещества из почвы, поскольку каждый вид растения имеет определенный набор питательных веществ, которые ему требуются для роста или которые он может вернуть обратно в почву. При отсутствии разнообразия растений будут усваиваться только определенные питательные вещества. Со временем эти питательные вещества будут истощаться из почвы. Агроэкология является всеобъемлющей категорией подходов к созданию более устойчивой сельскохозяйственной системы и повышению здоровья почвы. Эти методы природоохранного земледелия используют множество методов и ресурсов для поддержания здоровья почвы. Вот некоторые примеры: покровные культуры , севооборот , уменьшение нарушения почвы, сохранение мульчи и комплексное управление питательными веществами . [1] Эти методы имеют много преимуществ, включая увеличение секвестрации углерода и сокращение использования ископаемого топлива. [1]
Пермакультура (от «постоянный» и «сельское хозяйство») — это тип природоохранного сельского хозяйства, который представляет собой системный подход, направленный на увеличение содержания углерода в почве путем использования естественных моделей и процессов. Особое внимание уделяется знаниям о растениях, животных и природных циклах для содействия высокоэффективному производству продуктов питания, снижения зависимости от участия человека и создания устойчивой и стойкой экосистемы. Этого можно достичь посредством преднамеренного озеленения для повышения эффективности улавливания осадков в систему или путем размещения азотфиксирующих растений рядом с растениями, которым требуется азот, такими как бобовые . [3] Использование взаимосвязей различных растений, животных и процессов является ключевой практикой в пермакультуре. Местные растения следует использовать везде, где это возможно, [3] их корни помогают воде проникать глубоко в почву. [4]
целостное управление исходит из работы Аллана Сэвори , который заметил, что плановый выпас может улучшить здоровье почвы и обратить вспять последствия опустынивания за счет увеличения биомассы. Исследователи оспаривают утверждение об опустынивании. [11] [12]
Существует также много видов почвенных добавок , как органических, так и неорганических. [3] Они улучшают качество почвы различными способами, например, связывая токсины, балансируя pH почвы, добавляя питательные вещества и стимулируя активность организмов. [3] Текущее состояние почвы будет определять, какой тип добавки и в каком количестве использовать. [3] Неорганические добавки обычно используются для таких целей, как улучшение текстуры и структуры почвы, балансировка pH и ограничение биодоступности токсинов тяжелых металлов . [3] Существует два типа неорганических добавок: щелочные и минеральные. Некоторые примеры неорганических добавок включают древесную золу, молотый известняк и красный шлам. [13] Минеральные добавки включают гипс и вынутые материалы. [3] Органические добавки улучшают биологическую активность, водопроницаемость и структуру почвы. [4] Мульча , например, уменьшает эрозию и помогает поддерживать температуру почвы. [3] Компост богат органическими веществами, [4] он состоит из разложившихся веществ, таких как еда, растительность и отходы животных. [3] Добавление компоста увеличивает влажность и содержание питательных веществ в почве и способствует биологической активности. Создание компоста требует тщательного управления температурой, соотношением углерода к азоту, водой и воздухом. [3] Биоуголь - это добавка, которая полна углерода и создается путем пиролиза , высокотемпературного процесса разложения. [1] Отходы животных являются обычными почвенными добавками, обычно их навоз . Влажность и содержание питательных веществ будут варьироваться в зависимости от животного, от которого они произошли. [3] Человеческие отходы также могут быть использованы, как побочные продукты биотвердых веществ из очистных сооружений. Биотвердые вещества могут содержать большое количество питательных веществ, поэтому их следует использовать экономно. [3]