Регрессия и деградация почвы — два регрессивных эволюционных процесса, связанных с потерей равновесия устойчивой почвы . Регрессия в первую очередь связана с эрозией почвы и соответствует явлению, когда сукцессия возвращает землю в ее естественное физическое состояние. Деградация – это эволюция, отличная от естественной эволюции, связанная с местным климатом и растительностью . [1] Это происходит из-за замены первичных растительных сообществ (известных как климаксная растительность ) вторичными сообществами. Эта замена изменяет состав и количество гумуса , влияет на формирование почвы . Это напрямую связано с деятельностью человека. Деградацию почвы можно также рассматривать как любое изменение или экологическое нарушение почвы, которое считается вредным или нежелательным. [2]
По данным Центра исследований развития Боннского университета и Международного исследовательского института продовольственной политики в Вашингтоне, за последние 30 лет качество 33% пастбищ, 25% пахотных земель и 23% лесов во всем мире ухудшилось. 3,2 миллиарда человек зависят от этой земли. [3]
В начале почвообразования обнаженные скальные обнажения постепенно заселяются видами-пионерами ( лишайниками и мхами ). [4] За ними следуют травянистая растительность, кустарники и, наконец, лес . Параллельно формируется первый гумусовый горизонт (гор. А), за ним следуют некоторые минеральные горизонты (гор. Б). Каждый последующий этап характеризуется определенной ассоциацией почвы/растительности и окружающей среды, которая определяет экосистему .
Через некоторое время параллельной эволюции между землей и растительностью достигается состояние устойчивого равновесия . Эту стадию развития одни экологи называют кульминацией , а другие — «природным потенциалом». Последовательность – это эволюция к кульминации. [5] Независимо от названия, равновесная стадия первичной сукцессии представляет собой высшую естественную форму развития, которую способны вызвать факторы окружающей среды.
Циклы эволюции почв имеют очень разную продолжительность: от десятков, сотен или тысяч лет для быстро развивающихся почв (только горизонт А) до более миллиона лет для медленно развивающихся почв. Одна и та же почва за время своего существования может достичь нескольких последовательных состояний устойчивого состояния, как это демонстрирует последовательность пигмейских лесов в округе Мендосино, Калифорния. Почвы естественным образом достигают состояния высокой продуктивности , после чего они естественным образом разлагаются по мере удаления минеральных питательных веществ из почвенной системы. Таким образом, старые почвы более уязвимы к последствиям вызванной регрессии и деградации. [6]
Существует два типа экологических факторов, влияющих на эволюцию почвы (через изменение и гумификацию ). Эти два фактора чрезвычайно важны для объяснения эволюции почв короткого развития.
Уничтожение растительности подразумевает разрушение эволюционировавших почв или регрессивную эволюцию. Циклы сукцессии-регрессии почв следуют друг за другом через короткие промежутки времени (деятельность человека) или длительные промежутки времени (изменения климата).
Роль климата в разрушении горных пород и формировании почв привела к формулировке теории биорексистазии.
Когда достигается состояние баланса, характеризующееся кульминацией экосистемы, оно имеет тенденцию сохраняться стабильным с течением времени. Растительность, установленная на земле, обеспечивает гумус и обеспечивает восходящий круговорот веществ. Он защищает почву от эрозии , играя роль барьера (например, защиты от воды и ветра ). Растения также могут уменьшить эрозию, связывая частицы земли своими корнями.
Нарушение кульминации вызовет регресс, но часто после этого нарушения эволюцию системы начинает направлять вторичная сукцессия. Вторичная сукцессия происходит гораздо быстрее первичной, поскольку почва уже сформирована, хотя и испорчена и также нуждается в восстановлении.
Однако когда происходит значительное разрушение растительности (естественного происхождения, например, лавина или деятельность человека), нарушение, которому подвергается экосистема, становится слишком важным. В последнем случае эрозия ответственна за разрушение верхних горизонтов почвы и лежит в основе явления возврата к пионерным условиям. Явление называется регрессией и может быть частичным или полным (в этом случае, кроме голой скалы, ничего не остается). Например, расчистка наклонной местности, подвергшейся сильным дождям, может привести к полному разрушению почвы. Человек может глубоко изменить эволюцию почв прямыми и жестокими действиями, такими как расчистка, жестокие вырубки , лесные пастбища, сгребание мусора. Кульминационная растительность постепенно заменяется, а почва видоизменяется (пример: замена лиственных лесов болотами или сосновыми насаждениями). Регрессия часто связана с очень старыми человеческими практиками.
Эрозия почвы является основным фактором деградации почвы и обусловлена несколькими механизмами: водной эрозией, ветровой эрозией , химической деградацией и физической деградацией.
На эрозию может влиять деятельность человека. Например, дороги , которые увеличивают непроницаемую поверхность , приводят к растеканию и потере грунта. Неправильные методы ведения сельского хозяйства также могут ускорить эрозию почвы, в том числе посредством:
Вот некоторые последствия регрессии и деградации почвы:
С проблемами эрозии почвы можно бороться, а определенные методы могут привести к улучшению и восстановлению почвы. Несмотря на свою простоту, методы уменьшения эрозии часто не выбираются, поскольку эти методы перевешивают краткосрочные выгоды. Восстановление особенно возможно за счет улучшения структуры почвы, добавления органических веществ и ограничения стока. Однако эти методы никогда не смогут полностью восстановить почву (и связанную с ней фауну и флору), на создание которой ушло более 1000 лет. Регенерация почвы — это преобразование деградированной почвы посредством биологических, химических или физических процессов. [2]
Когда продуктивность малоглинистых почв северного Таиланда снизилась, фермеры сначала отреагировали добавлением органических веществ из термитников , но в долгосрочной перспективе это было неустойчиво. Ученые экспериментировали с добавлением в почву бентонита , одной из глин смектитового семейства. В полевых испытаниях, проведенных учеными Международного института управления водными ресурсами в сотрудничестве с Университетом Кхон Каен и местными фермерами, это помогло сохранить воду и питательные вещества. Дополнение обычной практики фермера однократным применением 200 кг бентонита на рай (6,26 рай = 1 гектар) привело к увеличению урожайности в среднем на 73%. Дополнительные исследования показали, что применение бентонита на деградированных песчаных почвах снижает риск неурожая в засушливые годы.
В 2008 году, через три года после первых испытаний, ученые IWMI провели опрос среди 250 фермеров на северо-востоке Таиланда, половина из которых применяла бентонит на своих полях, а половина - нет. Средний результат у тех, кто использовал добавку глины, был на 18% выше, чем у тех, кто не использовал глину. Использование глины позволило некоторым фермерам переключиться на выращивание овощей, которым нужна более плодородная почва. Это помогло увеличить их доходы. По оценкам исследователей, 200 фермеров на северо-востоке Таиланда и 400 фермеров в Камбодже начали использовать глину, а еще 20 000 фермеров познакомились с новой техникой. [10]