stringtranslate.com

Плодородие почвы

Почвоведы используют заглавные буквы O, A, B, C и E для обозначения основных горизонтов и строчные буквы для различия этих горизонтов. Большинство почв имеют три основных горизонта: поверхностный (А), подпочвенный (Б) и субстрат (С). Некоторые почвы имеют на поверхности органогенный горизонт (О), но этот горизонт может быть и погребенным. Основной горизонт E используется для подземных горизонтов, в которых наблюдается значительная потеря минералов (элювиация). Твердая порода, не являющаяся почвой, обозначается буквой R.
Пустыня к востоку от Бердсвилля , Австралия . Большая часть Австралии малонаселена , поскольку ее пустынные почвы в основном неплодородны; таким образом, они не могут поддерживать крупномасштабное человеческое жилье. [1] [2]

Плодородие почвы означает способность почвы поддерживать рост сельскохозяйственных растений , т.е. обеспечивать среду обитания для растений и обеспечивать устойчивые и стабильные урожаи высокого качества. [3] Это также относится к способности почвы поставлять питательные вещества растениям/сельскохозяйственным культурам в нужных количествах и качестве в течение длительного периода времени. Плодородная почва обладает следующими свойствами: [4]

Следующие свойства способствуют плодородию почвы в большинстве ситуаций:

На землях, используемых для сельского хозяйства и другой деятельности человека, поддержание плодородия почвы обычно требует использования методов сохранения почвы . Это связано с тем, что эрозия почвы и другие формы деградации почвы обычно приводят к снижению качества по одному или нескольким аспектам, указанным выше.

Удобрение почвы

Биодоступный фосфор (доступный для почвенной жизни) — это элемент, которого в почве чаще всего не хватает. Азот и калий также необходимы в значительных количествах. По этой причине эти три элемента всегда идентифицируются при анализе коммерческих удобрений. Например, удобрение 10-10-15 содержит 10 процентов азота, 10 процентов доступного фосфора (P 2 O 5 ) и 15 процентов водорастворимого калия (K 2 O). Сера является четвертым элементом, который может быть идентифицирован в ходе коммерческого анализа, например, 21-0-0-24, который будет содержать 21% азота и 24% сульфата.

Неорганические удобрения, как правило, дешевле и имеют более высокую концентрацию питательных веществ, чем органические удобрения. Кроме того, поскольку азот, фосфор и калий обычно должны находиться в неорганических формах, чтобы их могли усваивать растения, неорганические удобрения обычно сразу становятся биодоступными для растений без каких-либо модификаций. [5] Однако некоторые критикуют использование неорганических удобрений, утверждая, что водорастворимый азот не обеспечивает долгосрочные потребности растений и загрязняет воду. Удобрения с медленным высвобождением могут уменьшить потери питательных веществ при выщелачивании и сделать питательные вещества, которые они обеспечивают, доступными в течение более длительного периода времени.

Плодородие почвы — сложный процесс, включающий постоянный круговорот питательных веществ между органическими и неорганическими формами. Поскольку растительный материал и отходы животного происхождения разлагаются микроорганизмами, они выделяют неорганические питательные вещества в почвенный раствор. Этот процесс называется минерализацией . Эти питательные вещества могут затем подвергаться дальнейшим преобразованиям, которым могут способствовать или способствовать почвенные микроорганизмы. Как и растениям, многие микроорганизмы требуют или предпочитают использовать неорганические формы азота, фосфора или калия и будут конкурировать с растениями за эти питательные вещества, связывая питательные вещества в микробной биомассе (процесс, часто называемый иммобилизацией ). Баланс между процессами иммобилизации и минерализации зависит от баланса и доступности основных питательных веществ и органического углерода для почвенных микроорганизмов. [6] [7] Естественные процессы, такие как удары молний, ​​могут связывать атмосферный азот, превращая его в (NO 2 ). Денитрификация может происходить в анаэробных условиях (затопление) в присутствии денитрифицирующих бактерий. Катионы питательных веществ, включая калий и многие микроэлементы, удерживаются в относительно прочных связях с отрицательно заряженными частями почвы в процессе, известном как катионный обмен .

В 2008 году стоимость фосфора в качестве удобрения выросла более чем вдвое, а цена фосфоритов в качестве основного товара выросла в восемь раз. Недавно был придуман термин «пиковый фосфор» из-за ограниченного распространения фосфоритов в мире.

Широкий спектр материалов был описан как кондиционеры почвы из-за их способности улучшать качество почвы , включая биоуголь , предлагающий многочисленные преимущества для здоровья почвы . [8]

Было обнаружено, что компост из пищевых отходов лучше улучшает почву, чем компост на основе навоза . [9]

Ограничения по свету и CO 2

Фотосинтез – это процесс, при котором растения используют энергию света для запуска химических реакций, в ходе которых CO 2 превращается в сахара. Таким образом, всем растениям требуется доступ как к свету, так и к углекислому газу для производства энергии, роста и размножения.

Хотя обычно низкий уровень углекислого газа ограничен азотом, фосфором и калием, он также может выступать в качестве ограничивающего фактора для роста растений. Рецензируемые и опубликованные научные исследования показали, что увеличение содержания CO 2 очень эффективно способствует росту растений до уровня более 300 частей на миллион. Дальнейшее увеличение выбросов CO 2 может, в очень незначительной степени, продолжать увеличивать чистую продукцию фотосинтеза. [10]

Истощение почвы

Истощение почвы происходит, когда компоненты, способствующие плодородию, удаляются, а не заменяются, и не поддерживаются условия, поддерживающие плодородие почвы. Это приводит к плохой урожайности сельскохозяйственных культур. В сельском хозяйстве истощение может быть связано с чрезмерно интенсивной культивацией и неадекватным управлением почвой .

Плодородие почвы может серьезно пострадать, если землепользование быстро меняется. Например, в колониальной Новой Англии колонисты приняли ряд решений, которые истощили почвы, в том числе: разрешили стадным животным свободно бродить, не пополняли почвы навозом, а также последовательность событий, которые привели к эрозии. [11] Уильям Кронон писал, что «...долгосрочный эффект заключался в том, чтобы поставить эти почвы под угрозу. Вырубка лесов, увеличение разрушительных наводнений, уплотнение почвы и срезание посевов, вызванное выпасом животных, вспашкой - все это способствовало усилению эрозии». [11]

Один из наиболее распространенных случаев истощения почв по состоянию на 2008 год произошел в тропических зонах, где содержание питательных веществ в почвах низкое. Совместное воздействие растущей плотности населения, крупномасштабных промышленных лесозаготовок, подсечно-огневого земледелия и скотоводства, а также других факторов привело в некоторых местах к истощению почв в результате быстрого и почти полного удаления питательных веществ.

Истощение почв повлияло на состояние растительного мира и сельскохозяйственных культур во многих странах. Например, на Ближнем Востоке во многих странах сложно выращивать продукцию из-за засух, нехватки почвы и орошения. На Ближнем Востоке есть три страны, в которых отмечается снижение производства сельскохозяйственных культур, самые высокие темпы снижения продуктивности наблюдаются в холмистых и засушливых районах. [12] Многие страны Африки также подвергаются истощению плодородных почв. В регионах с засушливым климатом, таких как Судан и страны, составляющие пустыню Сахара , засухи и деградация почв являются обычным явлением. Товарные культуры, такие как чай, кукуруза и фасоль, требуют различных питательных веществ, чтобы расти здоровыми. Плодородие почвы в сельскохозяйственных регионах Африки снизилось, и для восстановления питательных веществ почвы стали использовать искусственные и натуральные удобрения. [13]

Истощение верхнего слоя почвы происходит, когда богатый питательными веществами органический верхний слой почвы , на формирование которого в естественных условиях требуются сотни и тысячи лет, эродируется или истощается исходный органический материал. [14] Исторически сложилось так, что крах многих прошлых цивилизаций можно объяснить истощением верхнего слоя почвы. С началом сельскохозяйственного производства на Великих равнинах Северной Америки в 1880-х годах исчезло около половины верхнего слоя почвы. [15]

Истощение может произойти из-за множества других эффектов, включая чрезмерную обработку почвы (которая повреждает структуру почвы), недостаточное использование питательных веществ, что приводит к истощению почвенного банка питательных веществ, и засоление почвы.

Эффекты орошения

Качество поливной воды очень важно для поддержания плодородия почвы и ее обработки , а также для использования растениями большей глубины почвы. [16] Когда почва орошается водой с высоким содержанием щелочи, в почве накапливаются нежелательные соли натрия, что ухудшает дренажную способность почвы. Поэтому корни растений не могут проникнуть глубоко в почву для оптимального роста на щелочных почвах . При поливе почвы кислой водой с низким уровнем pH полезные соли (Ca, Mg, K, P, S и т. д.) удаляются путем слива воды из кислой почвы , а также растворяются нежелательные для растений соли алюминия и марганца. из почвы, препятствуя росту растений. [17] Когда почва орошается водой с высоким содержанием солей или из орошаемой почвы не вытекает достаточное количество воды, почва превращается в засоленную почву или теряет свое плодородие. Соленая вода повышает тургорное или осмотическое давление , что затрудняет захват воды и питательных веществ корнями растений.

Потеря верхнего слоя почвы происходит в щелочных почвах из-за эрозии поверхностными потоками дождевых вод или дренажем, поскольку они образуют коллоиды (мелкую грязь) при контакте с водой. Растения поглощают водорастворимые неорганические соли только из почвы для своего роста. Почва как таковая теряет плодородие не только из-за выращивания сельскохозяйственных культур, но она теряет свое плодородие из-за накопления нежелательных и истощения полезных неорганических солей из почвы в результате неправильного орошения и кислых дождевых вод (количества и качества воды). Плодородие многих почв, непригодных для роста растений, можно постепенно повысить во много раз, если обеспечить достаточное количество оросительной воды соответствующего качества и хороший дренаж из почвы.

Глобальное распространение

Глобальное распространение типов почв системы почвенной таксономии Министерства сельского хозяйства США . Моллисоли , показанные здесь темно-зеленым цветом, являются хорошим (хотя и не единственным) индикатором высокого плодородия почвы. Они в значительной степени совпадают с крупнейшими в мире регионами производства зерна, такими как Североамериканские прерийные штаты, Пампа и Гран-Чако в Южной Америке и Черноземный пояс между Украиной и Центральной Азией .

Смотрите также

Рекомендации

  1. ↑ Келли, Карина (13 сентября 1995 г.). «Беседа с Тимом Флэннери о контроле над рождаемостью». Австралийская радиовещательная корпорация . Архивировано из оригинала 13 января 2010 года . Проверено 23 апреля 2010 г.«Ну, в Австралии, безусловно, наименее плодородные почвы в мире».
  2. ^ Грант, Кэмерон (август 2007 г.). «Поврежденная грязь» (PDF) . Рекламодатель . Архивировано из оригинала (PDF) 6 июля 2011 года . Проверено 23 апреля 2010 г. В Австралии самые старые и наиболее выветрелые почвы на планете.
  3. ^ Bodenfruchtbarkeit, Проверено 9 ноября 2015 г.
  4. ^ «Плодородие почвы». www.фао.орг . Архивировано из оригинала 24 ноября 2017 года . Проверено 18 июня 2016 г.
  5. ^ Брэди Н., Вейл Р. 2002 Экономика азота и серы в почвах. стр. 543–571 в Хельбе (ред.), Природа и свойства почв. Пирсон Эдьюкейшн, Нью-Джерси.
  6. ^ Симс, Г.К. и М.М. Вандер. 2002. Протеолитическая активность при ограничении азота или серы. Прил. Почвенная Экол. 568:1–5.
  7. ^ Симс, Г.К. 2006. Азотное голодание способствует биоразложению N-гетероциклических соединений в почве. Биология почвы и биохимия 38: 2478–2480.
  8. ^ Джозеф, Стивен; Коуи, Аннетт Л.; Цвитен, Лукас Ван; Болан, Нанти; Будай, Алиса; Басс, Вольфрам; Каюэла, Мария Луз; Грабер, Эллен Р.; Ипполито, Джеймс А.; Кузяков, Яков ; Ло, Ю (2021). «Как работает биоуголь, а когда нет: обзор механизмов, контролирующих реакцию почвы и растений на биоуголь». ГКБ Биоэнергетика . 13 (11): 1731–1764. дои : 10.1111/gcbb.12885 . hdl : 10072/407684 . ISSN  1757-1707. S2CID  237725246.
  9. ^ Келли, Алисия Дж.; Кэмпбелл, Дэвид Н.; Уилки, Энн К.; Мальтэ-Ландри, Габриэль (август 2022 г.). «Состав компоста и норма внесения оказывают большее влияние на урожайность шпината и плодородие почвы, чем происхождение сырья». Садоводство . 8 (8): 688. doi : 10.3390/horticulturae8080688 . ISSN  2311-7524.
  10. ^ Ф. Стюарт Чапин III; Памела А. Мэтсон; Гарольд А. Мун (2002). Принципы экологии наземных экосистем . Спрингер. ISBN 0387954392.
  11. ^ аб Кронон, Уильям, Изменения на земле: индейцы, колонисты и экология Новой Англии, Нью-Йорк: Hill & Wang, 1983, стр. 145–152.
  12. ^ Шерр, Сара (1996). «Деградация земель в развивающемся мире: последствия для продовольствия, сельского хозяйства и окружающей среды до 2020 года» (PDF) : 7–8. {{cite journal}}: Требуется цитировать журнал |journal=( помощь )
  13. ^ Смалинг, Эрик (1997). «Плодородие почвы в Африке находится под угрозой». Восстановление плодородия почвы в Африке Replenishingsoi : 49.
  14. ^ Бьоннес, Р., 1997, Еда против корма, Агентство народных новостей; Фредериксберг К, Дания
  15. ^ Кётке, Уильям Х. (1993). Последняя империя: крах цивилизации и семя будущего . Нажмите на стрелку. ISBN 0963378457.
  16. ^ Управление обработкой почвы; Заметки о саду Университета штата Колорадо, Проверено 4 октября 2014 г.
  17. ^ Управление качеством оросительной воды, Университет штата Орегон, США, Проверено 4 октября 2012 г.