Здоровье почвы — это состояние почвы , отвечающее ее спектру экосистемных функций в соответствии с ее окружающей средой. Говоря более разговорным языком, здоровье почвы возникает из благоприятных взаимодействий всех компонентов почвы (живых и неживых), которые связаны друг с другом, как в микробиоте , растениях и животных. Возможно, что почва может быть здоровой с точки зрения функционирования экосистемы , но не обязательно служить непосредственно производству сельскохозяйственных культур или питанию человека, отсюда и научные дебаты о терминах и измерениях.
Тестирование здоровья почвы проводится как оценка этого состояния [1] , но, как правило, ограничивается в основном агрономическими целями. Здоровье почвы зависит от биоразнообразия почвы (с прочной почвенной биотой ), и его можно улучшить с помощью управления почвой , особенно путем поддержания защитных живых покровов на почве и с помощью естественных (содержащих углерод) почвенных добавок. Неорганические удобрения не обязательно наносят вред здоровью почвы, если они не используются в избытке, и если они вызывают общее улучшение общего роста растений, что способствует большему количеству остатков, содержащих углерод, в почве.
Термин «здоровье почвы» используется для описания состояния почвы:
Фраза «здоровье почвы» в значительной степени заменила старое «качество почвы». Основное различие между этими двумя выражениями заключается в том, что качество почвы было сосредоточено на отдельных признаках в пределах функциональной группы, как в «качество почвы для производства кукурузы » или «качество почвы для подготовки дорожного полотна » и т. д. Добавление слова «здоровье» изменило восприятие на интегративное, целостное и систематическое. Эти два выражения по-прежнему во многом пересекаются. Здоровье почвы как выражение происходит от движений за органическое или «биологическое земледелие» в Европе, однако, задолго до того, как качество почвы впервые было применено как дисциплина около 1990 года. В 1978 году швейцарский почвенный биолог доктор Отто Бюсс написал эссе «Здоровье почвы и растений», которое во многом определяет эту область и сегодня.
Основной принцип использования термина «здоровье почвы» заключается в том, что почва — это не просто инертная, безжизненная среда для выращивания, которую стремится представить современное интенсивное земледелие , а скорее живая, динамичная и очень тонко меняющаяся целостная среда. Оказывается, что почвы, высокоплодородные с точки зрения урожайности, также являются живыми с биологической точки зрения. В настоящее время общепризнанно, что микробная биомасса почвы велика: в умеренной травяной почве бактериальная и грибковая биомасса, как было документировано, составляет 1–2 т (2,0 длинных тонны; 2,2 коротких тонны)/ га и 2–5 т (4,9 длинных тонны; 5,5 коротких тонны)/га соответственно. [4] Некоторые микробиологи теперь считают, что 80% функций питательных веществ почвы по сути контролируются микробами. [5] [6]
Используя аналогию со здоровьем человека, здоровую почву можно охарактеризовать следующим образом:
Здоровье почвы — это состояние почвы в определенном пространстве и в определенном масштабе относительно набора показателей, которые охватывают здоровое функционирование. Было бы неуместно ссылаться на здоровье почвы для подготовки почвы к дорожному полотну, как в аналогии с качеством почвы в функциональном классе. Определение здоровья почвы может различаться у разных пользователей термина, поскольку разные пользователи могут устанавливать разные приоритеты для множества функций почвы. Поэтому термин «здоровье почвы» можно понимать только в контексте пользователя термина и его стремлений к почве, а также в соответствии с граничным определением рассматриваемой почвы. Наконец, для обсуждения здоровья почвы характерно множество потенциально противоречивых интерпретаций, особенно оценка экологического ландшафта против агрономических целей, каждая из которых претендует на наличие критериев здоровья почвы.
Различные почвы будут иметь различные показатели здоровья в зависимости от «унаследованных» качеств и географических условий почвы. Общие аспекты, определяющие здоровую почву, можно рассматривать следующим образом:
Это переводится как:
Таким образом, нездоровая почва является прямой противоположностью вышесказанному.
На основе вышеизложенного, здоровье почвы будет измеряться с точки зрения отдельных экосистемных услуг, предоставляемых относительно эталона. Конкретные эталоны, используемые для оценки здоровья почвы, включают выбросы CO2 , уровни гумуса, микробную активность и доступный кальций. [7]
Тестирование здоровья почвы распространяется в Соединенных Штатах, Австралии и Южной Африке. [8] Корнелльский университет, колледж, получивший земельный грант в штате Нью-Йорк, проводит тест здоровья почвы с 2006 года. Woods End Laboratories, частная почвенная лаборатория, основанная в штате Мэн в 1975 году, предлагает пакет услуг по качеству почвы с 1985 года. Обе эти услуги сочетают в себе физический ( стабильность агрегатов ), химический (минеральный баланс) и биологический (дыхание CO2 ) анализы, которые сегодня считаются отличительными чертами тестирования здоровья почвы. [9] Подход других почвенных лабораторий, также входящих в область здоровья почвы, заключается в добавлении в обычное химическое тестирование питательных веществ биологического набора факторов, обычно не включаемых в обычное тестирование почвы. Лучшим примером является добавление биологического дыхания почвы («CO2 - Burst») в качестве процедуры тестирования; это уже было адаптировано для современных коммерческих лабораторий в период с 2006 года.
Однако среди лабораторий по исследованию почв и университетских ученых существует сопротивление добавлению новых биологических тестов, в первую очередь потому, что установленная метрика плодородия почвы в значительной степени основана на моделях, созданных на основе исследований «реакции урожая», которые сопоставляют урожайность с определенными концентрациями химических питательных веществ, и, по-видимому, не существует подобных моделей для тестов здоровья почвы. Критики новых тестов здоровья почвы утверждают, что они могут быть нечувствительны к изменениям в управлении. [10]
Методы тестирования почвы медленно развивались в течение последних 40 лет. Однако за это же время почвы США также потеряли до 75% своего углерода ( гумуса ), что привело к снижению биологического плодородия и функционирования экосистемы; насколько это произошло, остается спорным. Многие критики традиционной системы говорят, что потеря качества почвы является достаточным доказательством того, что старые модели тестирования почвы подвели нас и должны быть заменены новыми подходами. Эти старые модели подчеркивали «максимальную урожайность» и «калибровку урожайности» до такой степени, что связанные с этим факторы были упущены из виду. Таким образом, загрязнение поверхностных и грунтовых вод избыточными питательными веществами ( нитратами и фосфатами ) значительно возросло, и сообщалось, что меры начала 2000-х годов (в Соединенных Штатах) были худшими с 1970-х годов, до появления экологического сознания. [11] [12] [13]
Важность почвы для глобальной продовольственной безопасности , агроэкосистемы, окружающей среды и жизни человека экспоненциально сместила тенденции исследований в сторону здоровья почвы. Однако отсутствие специфического для участка/региона эталона ограничило исследования в направлении понимания влияния различных агрономических методов управления на здоровье почвы. В 2020 году Махарджан и его команда представили новый термин и концепцию «Разрыв в здоровье почвы» и описали, как родная земля в определенном регионе может помочь в установлении эталона для сравнения эффективности различных методов управления, и в то же время ее можно использовать для понимания количественной разницы в состоянии здоровья почвы. [14]