Почва виды ее восстановления

Сохранение почвы: основные причины деградации и методы рекультивации земель

Ключевая характеристика сельскохозяйственной земли — это ее плодородность. Она складывается из разных составляющих (химический состав, увлажнение, уровень инсоляции и т.д.), но в конечном итоге значение имеет лишь общая характеристика. К сожалению, современные методы земледелия таковы, что они неизбежно приводят к деградации почв, то есть к снижению их плодородности. Задача каждого фермера, который хочет и далее получать высокие урожаи, заключается в сохранении плодородия почв, которые он обрабатывает или в восстановлении прежнего уровня плодородности, если земли сильно деградировали.

Причины деградации почвы

В природе характеристики плодородности почвы почти всегда постепенно увеличиваются. Дикие растения, впитавшие из земли различные химические элементы, погибая, возвращают их назад, привнося вдобавок еще и то, что они выработали из воздуха и солнечного света в процессе фотосинтеза.

Свой вклад в повышение плодородности дикой почвы вносят и животные организмы. Кому-то может показаться это невероятным, но на один гектар дикого поля приходится не менее 200 (!) кг микроорганизмов и еще около тонны животных покрупнее (от червей и насекомых до грызунов и мелких хищников). Помимо того, что все эти животные активно способствуют превращению местных растений в удобрения, они также создают в земле бесчисленное множество ходов и нор, по которым в землю попадает вода и воздух. А их наличие не менее важно для сохранения и повышения плодородия почвы.

К сожалению, методы обработки сельскохозяйственной земли радикально отличаются от естественных процессов и неизбежно наносят вред как всей экосистеме поля в целом, так и показателям плодородности почвы в частности. Регулярная вспашка, а также уничтожение сорняков и вредителей самым драматическим образом прерывают естественный ход вещей. Нарушается обмен воды и воздуха в почве, гибнет значительная часть мелкой фауны, целенаправленно пресекается видовое разнообразие растений.

Но хуже всего то, что люди, во-первых, изымают из природного круговорота органики на поле значительную часть биомассы в виде урожая, который никогда потом уже не возвращается в ту землю, из которой он высосал столько соков. Во-вторых, чтобы как-то компенсировать потерю питательных веществ в земле, ушедших вместе с увезенным урожаем, люди вносят огромное количество синтетических удобрений, а для борьбы с сорняками и вредителями используют ядохимикаты (пестициды и гербициды). Эта химия дает разовый эффект для увеличения одного конкретного урожая, под который она вносится, но в долгосрочной перспективе также снижает плодородность почвы, поскольку опять-таки истребляет микрофауну, так важную для сохранения плодородного слоя почвы.

Последствия деградации почв

Результаты сельскохозяйственной деятельности проявляются в виде катастрофических последствий, как в локальном, так и в глобальном масштабе. Если говорить о втором, то нужно отметить, что за последние 10 тыс. лет (когда люди занимались земледелием) общая площадь пригодных для использования в сельском хозяйстве земель сократилась вдвое. Доказано, что значительная часть современных пустынь и полупустынь появилась в результате антропогенного воздействия. Особенно здесь показателен пример Ближнего Востока, природа которого в древние времена была ближе к южной Европе, чем к северной Африке, как это имеет место быть сейчас.

Разумеется, не все земли, утратившие плодородность, деградировали именно из-за сельского хозяйства. Также очень сильно на это повлияла вырубка лесов и другие факторы.

Подводя итоги, среди основных причин, из-за которых возникает необходимость сохранения почвы, наиболее значимыми являются следующие:

нарушение природной структуры почвы вследствие постоянной вспашки;
уничтожение естественной экосистемы поля и разрыв круговорота питательных веществ в ней путем изъятия урожая и применения агрохимикатов;
водная и ветровая эрозия из-за нарушения прочности и целостности верхнего слоя почвы при вспашке;
интенсивный выпас скота, что, по сути, является тем же самым изъятием из круговорота экосистемы значительной части биомассы;
уничтожение лесов значительно меняет баланс всей экосистемы на этой местности, способствуя ветровой и водяной эрозии, а также опустыниванию;
неправильное орошение может приводить к засаливанию, закислению или заболачиванию местности в зависимости от природно-климатических особенностей региона;
нерациональное внесение минеральных удобрений и пестицидов, а также промышленное загрязнение также делают землю непригодной для использования в сельском хозяйстве.

Отдельно стоит упомянуть о тех ситуациях, когда происходит снятие и сохранение плодородного слоя почвы. Например, при крупномасштабном строительстве прилегающая к стройплощадке территория подвергается значительному урону в плане целостности и плодородности верхнего слоя грунта. Чтобы потом эту землю можно было использовать для выращивания культурных растений, перед строительством ее срезают, а по окончании строительных работ — возвращают обратно. Однако это идеальная ситуация. К сожалению, так делается далеко не всегда.

Методы сохранения плодородных почв

На то, чтобы сформировать 1 см гумуса (плодородного слоя почвы) в природных условиях средней полосы требуется около ста лет. Очевидно, что такие сроки для фермеров никуда не годятся, поскольку выращивать урожаи нужно сейчас, а не через тысячу лет. Поэтому первоочередной задачей становится сохранение плодородности грунта хотя бы на текущем уровне и постепенное его повышение из года в год.

Чтобы сохранение и восстановление плодородия почв представляло собой постоянный процесс, который в то же время не мешает заниматься сельскохозяйственной деятельностью, следует придерживаться известных каждому фермеру правил:

Меньше химии. По возможности использовать меньше ядохимикатов и синтетических удобрений. О том, что пестициды и гербициды убивают не только вредителей, но и значительную часть полезной микрофлоры и микрофауны поля, известно каждому более-менее подготовленному фермеру. Не следует злоупотреблять химией просто потому, что так сегодня принято в отрасли. Если имеется возможность заменить хотя бы часть минеральных удобрений навозом, торфом или компостом, непременно следует это сделать. Также не нужно обрабатывать посевы всеми доступными ядохимикатами просто ради профилактики. Их применение должно быть сфокусировано против конкретной проблемы, поскольку всегда нужно помнить и о неизбежном ущербе для экосистемы поля от этой химии. Выиграв чуть-чуть на борьбе с почти отсутствующими вредителями, можно здорово проиграть на потере организмов-симбионтов.
Строгое соблюдение правил севооборота. Много распространятся о преимуществах и пользе чередования сельхозкультур на одном участке поля нет никакой необходимости. Для тех, кого интересует сохранение почвы, севооборот обязателен. Он значительно снижает истощение почвы и предотвращает массовое размножение вредителей. За счет этого опять-таки снижается необходимость в применении агрохимии. Часто без нее можно обойтись вовсе, заменив ее натуральными аналогами.
Черный пар. О пользе «отдыха» для земли было хорошо известно еще нашим предкам. До появления всякой агронауки и ботаники, крестьяне знали, что если поле перестало давать богатые урожаи, нужно оставить его на несколько лет или даже десятилетий. Конечно, столетия назад не было такой проблемы, как отсутствие свободной земли. Каждый мог взять себе новый участок взамен истощенного и обрабатывать его по мере своих возможностей. Но даже сегодня можно выделить в севообороте время для черного пара ради сохранения плодородных почв. Каждый обрабатываемый участок поля должен хотя бы раз в 5-6 лет просто постоять сезон без посевов. Помимо чисто химических процессов, происходящих в «отдыхающей» земле, в ней также происходит восстановление микрофауны, значение которой для плодородности почвы очень велико.
Сидераты. Если достать необходимое количество натуральных удобрений не удается, их можно с успехом заменить растениями-сидератами. Когда их зеленая масса достигает максимальной величины, сидераты просто запахивают в поле как удобрения.
Мульчирование. В промышленном сельском хозяйстве эта технология довольно трудно применима, так как требует специального оборудования и повышенных трудозатрат, но вот в условиях частного огорода или сада такой метод очень даже действенен. Мульчирование очень хорошо помогает бороться с ветровой и водяной эрозией, а также способствует сохранению влаги в почве.

Рекультивация земель

Выше мы уже вскользь упомянули о таком способе восстановления земли, как рекультивация. Простое занятие сельскохозяйственной деятельностью редко бывает настолько разрушительным, чтобы возникла необходимость в проведении столь серьезных восстановительных мер. Обычно рекультивацию проводят на землях, сильно пострадавших от промышленной или строительной деятельности человека:

загрязненных токсичными веществами или разнообразным мусором,
полностью или частично утративших плодородный слой почвы,
получивших значительные нарушения целостности рельефа (ямы, бугры).

Также рекультивации, сохранению и восстановлению почв подлежат земли, в которых была нарушена естественная циркуляция поверхностных и грунтовых вод. На них искусственно восстанавливаются естественные направления движения воды.

За очень редким исключением рекультивация осуществляется в два этапа:

Комплекс технических мероприятий. На этом этапе восстанавливается природный рельеф местности, или проводится его имитация. Например, отвалы и терриконы горнодобывающих предприятий, которым нельзя вернуть исходный вид Вид – эволюционно сложившаяся совокупность особей, характеризующаяся единым . ровного участка, подвергаются террасированию. На ровных же участках удаляется либо закапывается весь мусор, а также загрязненные слои почвы. В случае необходимости укладывается новый верхний слой плодородной земли, строятся дренажные или наоборот оросительные системы, укрепляются склоны холмов.
Биологическая культивация. На втором этапе проводятся мероприятия, направленные непосредственно на улучшение плодородных характеристик почвы. В частности проводится биологическая очистка, вносятся удобрения, участок засаживают многолетними травами и деревьями. Проводятся другие агротехнические мероприятия по сохранению почвы и ее восстановлению.

В России порядок проведения работ по восстановлению нарушенных земель регламентируется законодательством и уполномоченными органами государственной и местной власти. Рекультивация проводится строго на основе предварительно составленного проекта.

В зависимости от того, каковы были изначальные причины, по которым возникла необходимость в проведении восстановительных работ, использование рекультивированной земли в сельском хозяйстве становится возможным как в течение ближайших лет, так и может оказаться недопустимым в обозримой перспективе в принципе. Например, площадка, восстановленная после проведения обычных строительных работ или демонтажа здания, может быть включена в севооборот в самые кратчайшие сроки, в то время как рекультивированные территории бывших свалок и промышленных предприятий не подлежат использованию в сельском хозяйстве вообще.

Источник

Почвы нужно не просто спасать, а восстанавливать

Стабильность почвы не всегда означает ее восстановление, ведь стабильно она может находиться и не в самом лучшем состоянии. Крис Николс, микробиолог и основатель образовательного и консультационного центра KRIS Systems Education & Consultation, утверждает, что самое важное для восстановления плодородия и создания устойчивой системы прямого посева — стимулировать микробиологическую активность естественных обитателей почвы

Системный подход

Сегодня все чаще мы слышим о регенаративном земледелии и устойчивости почвы. Но что это значит на самом деле? Одинаковы ли эти понятия?

Практики ресурсосберегающего земледелия, без сомнения, способствуют восстановлению почвы, но происходит это слишком медленно и надо понять почему. Мы теряем почву, потому что концентрируемся на деталях и не замечаем главного. У нас нет системного подхода, чтобы увидеть проблему целиком, а главное — восстановить циклы и связи, заложенные природой. Только так мы можем не просто поддерживать почву в устойчивом состоянии медленного увядания, а по-настоящему ее восстановить.

И первым элементом для восстановления всей цепочки должен стать углерод, а именно фотосинтез — наиболее эффективного способа превращения солнечной энергии в химическую.

Структура почвы

Перед тем как восстанавливать почву, мы должны понять, что именно мы восстанавливаем. В почве можно выделить неогранический и органический компонент, которые постоянно взаимодействуют и переходят друг в друга.

К неорганической части мы относим минералы, микроэлементы, песок и глину. Фактически именно это и есть земля, но почвой она становится только тогда, когда оживает. А оживает она благодаря деятельности населяющих ее организмов.

Если мы заглянем глубоко в прошлое, то увидим, что изначально у нас не было почвы — только частицы разрушенных горных пород. Но затем стали появляться первые живые организмы, в частности цианобактерии, которые смогли преобразовывать солнечный цвет в органический материал. Этот органический материал стал питанием первых грибов, которые могли в свою очередь более эффективно усваивать из почвы минеральные вещества. На место цианобактериям вскоре пришли растения и именно благодаря процессу фотосинтеза и постоянному обмену между различными группами микроорганизмов почва сохраняла свою структуру и плодородие.

Сегодня

В течение миллионов лет процессы взаимодействия организмов в почве находились в балансе. Случались и природные катаклизмы, но система всегда возвращалась к точке отсчета.

Сегодня все природные связи искусственно разобщены связей, поэтому почва задыхается, голодает и не может восстановить свое здоровье, потому что ее лишили и лекартства, и врачей. Но мы можем все исправить, как это доказал Дэйв Брандт. Ему потребовалось на это тридцать лет, но он был одним из первопроходцев и сегодня многие другие фермеры, которые прошли долгий путь проб и ошибок, могут поделиться своим опытом, и у нас есть шанс восстановить почву намного быстрее.

В первую очередь нужно вернуть органическое вещество. Прямой посев, без сомнения, способствует восстановлению содержания углерода, но происходит это слишком медленно, потому что акцент делается только на одном из звеньев. Нужно не просто возвращать органическое вещество, но и удерживать его в стабильном состоянии. Осуществляют перевод лабильной фракции органического вещества в стабильную — гумусовую — микроорганизмы благодаря своей активности. Активность же они могут проявлять только взаимодействуяя с другими микрорганизмами. И если хотя бы один из этих элементов будет утерян, то разрушится вся цепь.

Поэтому для повышения урожайности, для оздоровления наших культур, для восстановления водного баланса нам нужна не зеленая революция, а коричневая. И добиться мы этого сможем только восстановив весь цикл и начинать нужно с основ — фотосинтеза.

О восстановлении почвы говорят сегодня по всему миру, и разрабатывается множество стратегий для достижения этой цели. Одной из наиболее распространенных схем считается пирамида экологической и функциональной интенсификации для достижения устойчивого экономического развития и благосостояния. Все компоненты этой пирамиды теснейшим образом взаимосвязаны, поэтому самое главное — не концентрироваться на чем-то одном, а видеть систему в целом.

Восстановление

Мы должны понимать, что несмотря на постоянное внесение удобрений почва голодает. Для питания почве нужен углерод, азот, вода и минеральные вещества, однако нужны они в определенном соотношении, иначе ничего не изменится. И начинать следует с углерода и стимулирования процессов фотосинтеза — именно этот процесс лежит в основе всего живого.

Солнце светит 365 дней в году, и нам нужно сделать все возможное, чтобы максимально использовать этот ресурс. И лучшим решением на сегодня признано выращивание покровных культур. Если поле не засеяно, никаких процессов в почве не идет, нарушены циклы, нарушено взаимодействие. Мы должны понимать, что ограничивать нас должна не температура, а количество солнца. Если увеличить время, в течение которого на полях растут культуры, до 260-280 дней, то можно добиться восстановления почвы в десятки раз быстрее. Главное помнить, что высаживаются покровные культуры не с целью собрать урожай, а восстановить здоровье почвы.

При выборе покровных культур нужно учитывать целый ряд факторов, но одним из основных станет выбор тех культур, которые традиционно росли на данной территории. Эволюционные механизмы не зря выбрали именно эти культуры, которые с течением времени смогли приспособиться к природным условиям и наладить эффективные взаимоотношения с населяющими почву микроорганизмами.

Следующим фактором при выборе культур должна стать диверсификация. Ее же мы находим на второй ступени пирамиды экологической и функциональной интенсификации. Благодаря разнообразию культур мы можем обеспечивать культуры питанием с оптимальным соотношением углерода и азота. Если сажать только зерновые, то мы фактически сажаем нашу землю на «пончиковую диету», поэтому необходимо включать в севооборот масличные и бобовые культуры.

Кроме того, именно диверсификация признается сегодня основным средством борьбы с сорняками. Растения конкурируют друг с другом за питательные вещества, и сорным растениям просто напросто не остается ресурсов. При выборе покровной культуры можно также ориентироваться на то, какие вредители распространены в данной местности. В связи с этим можно выбрать те культуры, которыми эти насекомые не питаются, и таким образом решить сразу две проблемы.

Покровные культуры помогают обеспечивать и оптимальный температурный режим. Голая почва очень быстро нагревается и охлаждается. Оптимальная температура для роста растений — 34 градуса по цельсию (93 по Фаренгейту). При температуре 44 градуса по цельсию (112 по Фаренгейту) фактически происходит «стерилизация» почвы — все микроорганизмы погибают. Выходит, что, когда оставляем почву незасеянной, мы своими руками не просто обнажаем ее снаружи, но и убиваем ее изнутри. Немаловажную роль в поддержании оптимального температурного режима играют и растительные остатки.

Благодаря покровным культурам поддерживается не только биологическая активность и оптимум физико-химических процессов почвы, но и ее структура. Корни растений буквально формируют каркас почвы, и таким образом предотвращают ее эрозию, с одной стороны, а с другой — поддерживают водный баланс. Сегодня очень много говорят о засухе, о недостаточном количестве осадков, но на самом деле, как показывают последние исследования, дело не в количестве осадков, а в скорости инфильтрации водой почвы. Это показатель напрямую зависит от пористости почвы, которая как раз и обеспечивается деятельностью микроорганизмов. Какие бы дополнительные высокотехнологичные методы мы не использовали, мы не можем искусственно поддерживать структуру нашей земли и жизнь внутри нее.

С другой стороны, полностью исключить использование удобрений, гербицидов и других препаратов мы не можем. Самое главное здесь — понимание цели, а следовательно, грамотное использование дополнительных средств с учетом количества, качества и времени. Удобрения, без сомнения, обеспечивают почву дополнительными элементами, но, как показывают последние исследования, это снижает эффективность питания растений. И причина опять в нарушении естественных циклов.

Питание растениям необходимо в репродуктивную фазу, но чаще всего мы добавляем удобрения в почву в другое время. При гармоничном функционировании естественных цепочек микроорганизмы поставляют растениям питательные вещества именно тогда, когда они им необходимы. Большую роль в этом играют выделения — экссудаты — корней растений, которые содержат определенные ферменты, сигнализирующие о необходимости поставки им питательных веществ. Кроме того, они сами выделяют вещества, необходимые микроорганизмам и стимулирующие их деятельность.

Эффективность потребления растениями питательных веществ также напрямую связана с площадью всасывающей поверхности корней. И здесь основное значение имеет симбиоз растений и грибов в форме образования микориз, которые увеличивают всасывающую способность корней в десятки раз. Кроме того, именно в микоризах образуется особое вещество гломалин, которое обеспечивает агрегационную устойчивость почвы. Этот белок фактически склеивает почву изнутри, сохраняя оптимальное соотношение микро и макропор.

Мы теряем нашу почву. Мы теряем ее на глазах. Но самое главное, что мы начинаем это понимать. Мы используем новые биологические и органические методы, постепенно отказываемся от вспашки, гербицидов и искусственных удобрений. Но этого мало. Остановить деградацию не значит восстановить плодородие нашей земли. Нам нужна почва, которая с каждым днем будет становиться здоровее и сильнее, и только заново запустив естественные циклы мы можем это сделать.