Регрессия и деградация почвы — это два регрессивных эволюционных процесса, связанных с потерей равновесия стабильной почвы . Регрессия в первую очередь обусловлена эрозией почвы и соответствует явлению, при котором сукцессия возвращает землю в ее естественное физическое состояние. Деградация — это эволюция, отличная от естественной эволюции, связанная с местным климатом и растительностью . [1] Она обусловлена заменой первичных растительных сообществ (известных как климаксная растительность ) вторичными сообществами. Эта замена изменяет состав и количество гумуса и влияет на формирование почвы . Она напрямую связана с деятельностью человека. Деградацию почвы можно также рассматривать как любое изменение или экологическое нарушение почвы, которое воспринимается как вредное или нежелательное. [2]
По данным Центра исследований развития при Боннском университете и Международного института исследований продовольственной политики в Вашингтоне, качество 33% пастбищ, 25% пахотных земель и 23% лесов ухудшилось во всем мире за последние 30 лет. 3,2 миллиарда человек зависят от этих земель. [3]
В начале формирования почвы обнаженные скальные выходы постепенно заселяются пионерными видами ( лишайниками и мхами ). [4] Их сменяют травянистая растительность, кустарники и, наконец, лес . Параллельно формируется первый гумусовый горизонт (горизонт А), за которым следуют некоторые минеральные горизонты (горизонт В). Каждая последующая стадия характеризуется определенной ассоциацией почвы/растительности и окружающей среды, которая определяет экосистему .
После определенного времени параллельной эволюции между почвой и растительностью достигается состояние устойчивого равновесия . Эту стадию развития некоторые экологи называют климаксом , а другие — «естественным потенциалом». Сукцессия — это эволюция в направлении климакса. [5] Независимо от своего названия, равновесная стадия первичной сукцессии — это высшая естественная форма развития, которую способны создать факторы окружающей среды.
Циклы эволюции почв имеют очень разную продолжительность: от десятков, сотен или тысяч лет для быстро развивающихся почв (только горизонт A) до более миллиона лет для медленно развивающихся почв. Одна и та же почва может достигать нескольких последовательных состояний устойчивого состояния в течение своего существования, как это демонстрирует последовательность пигмейского леса в округе Мендосино, Калифорния. Почвы естественным образом достигают состояния высокой продуктивности , из которого они естественным образом деградируют по мере удаления минеральных питательных веществ из почвенной системы. Таким образом, старые почвы более уязвимы к эффектам индуцированной регрессии и деградации. [6]
Существует два типа экологических факторов, влияющих на эволюцию почвы (через изменение и гумифицирование ). Эти два фактора чрезвычайно важны для объяснения эволюции почв короткого развития.
Уничтожение растительности подразумевает уничтожение эволюционировавших почв, или регрессивную эволюцию. Циклы сукцессии-регрессии почв следуют друг за другом в течение коротких промежутков времени (деятельность человека) или длительных промежутков времени (изменения климата).
Роль климата в разрушении горных пород и формировании почв привела к формулированию теории биорекстистазии.
Когда достигается состояние равновесия, характеризующееся кульминацией экосистемы, оно имеет тенденцию сохраняться стабильным с течением времени. Растительность, установленная на земле, обеспечивает гумус и восходящую циркуляцию веществ. Она защищает землю от эрозии , играя роль барьера (например, защиты от воды и ветра ). Растения также могут уменьшать эрозию, связывая частицы земли со своими корнями.
Нарушение климакса вызовет регрессию, но часто вторичная сукцессия начнет направлять эволюцию системы после этого нарушения. Вторичная сукцессия происходит намного быстрее первичной, поскольку почва уже сформирована, хотя и изношена и также нуждается в восстановлении.
Однако, когда происходит значительное разрушение растительности (естественного происхождения, такого как лавина или антропогенное), нарушение, которому подвергается экосистема, слишком важно. В этом последнем случае эрозия ответственна за разрушение верхних горизонтов почвы и является источником явления возврата к первоначальным условиям. Это явление называется регрессией и может быть частичным или полным (в этом случае ничего не остается, кроме голой скалы). Например, расчистка наклонной поверхности, подвергнутой сильным дождям, может привести к полному разрушению почвы. Человек может глубоко изменить эволюцию почв прямыми и жестокими действиями, такими как расчистка, оскорбительные вырубки , лесные пастбища, сгребание подстилки. Растительность климакса постепенно заменяется, а почва изменяется (пример: замена лиственных лесов на болота или сосновые насаждения). Регрессия часто связана с очень древними 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 непроницаемые поверхности , приводят к течению и потере почвы. Неправильные методы ведения сельского хозяйства также могут ускорить эрозию почвы, в том числе посредством:
Вот некоторые последствия регрессии и деградации почв:
Проблемы эрозии почвы можно решать, и определенные методы могут привести к улучшению и восстановлению почвы. Несмотря на простоту, методы снижения эрозии часто не выбираются, поскольку эти методы перевешивают краткосрочные выгоды. Восстановление особенно возможно за счет улучшения структуры почвы, добавления органического вещества и ограничения стока. Однако эти методы никогда не смогут полностью восстановить почву (и связанную с ней фауну и флору), которая формировалась более 1000 лет. Регенерация почвы — это преобразование деградировавшей почвы посредством биологических, химических и/или физических процессов. [2]
Когда производительность на почвах с низким содержанием глины на севере Таиланда снизилась, фермеры сначала отреагировали добавлением органического вещества из термитников , но это оказалось неустойчивым в долгосрочной перспективе. Ученые экспериментировали с добавлением в почву бентонита , одного из семейства смектитовых глин. В полевых испытаниях, проведенных учеными из Международного института управления водными ресурсами (IWMI) в сотрудничестве с Университетом Кхонкэн и местными фермерами, это помогло сохранить воду и питательные вещества. Дополнение обычной практики фермера однократным внесением 200 кг бентонита на раи (6,26 раи = 1 гектар) привело к среднему увеличению урожайности на 73%. Другие исследования показали, что внесение бентонита в деградированные песчаные почвы 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 применяли бентонит на своих полях, а половина — нет. Средний выход для тех, кто использовал глиняную добавку, был на 18% выше, чем у тех, кто не использовал глину. Использование глины позволило некоторым фермерам перейти на выращивание овощей, которым нужна более плодородная почва. Это помогло увеличить их доход. Исследователи подсчитали, что 200 фермеров на северо-востоке Таиланда и 400 в Камбодже перешли на использование глины, и что еще 20 000 фермеров были ознакомлены с новой технологией. [10]