Состояние здоровая почва это

Здоровое состояние почв: что мы знаем наверняка, о чем догадываемся

Мэтт Хэгни, агроном-консультант, Канзас, США

Мне часто задают вопросы, на которые мне приходится отвечать: «Я не знаю». Иногда я копаюсь в литературе или консультируюсь с профессионалами, чтобы найти подходящий ответ.

Но порой даже лучшие догадки нельзя назвать совершенными. Самые сложные вопросы связаны со здоровьем почв или, как это еще называют, «здоровой экосистемой почвенных организмов», которая позитивно влияет на сосудистые растения (культуры). Исследование этой сферы находится пока в зачаточной стадии.

В сельском хозяйстве мы почти ежедневно сталкиваемся с «возможностями» улучшить состояние почв. Некоторые профессиональные компании и «гуру» бес-пахотной технологии насадили эти мысли нам в головы, поэтому сегодня стало даже модным предлагать на рынке разнообразные товары, которые якобы способствуют улучшению состояния почв.

Хотя мы, несомненно, должны заботиться о хорошем состоянии экосистемы, я искренне сомневаюсь в том, что у нас достаточно знаний, чтобы предпринять какие-либо последовательные шаги для улучшения состояния почв.

Два года назад в Аргентине я был ошеломлен скоростью и силой внедрения там методов no-till и замечательным уровнем экспертной оценки. Я случайно познакомился с одним парнем, последователем Карлоса Кроветто. Мы провели вместе несколько дней, объезжая поля, посещая «дни поля» и соседние фермы. Этот парень творил удивительные вещи со своими севооборотами, также, как и многие другие фермеры, которых я встретил в провинции Буэнос-Айреса. Его культуры выглядели неплохо и урожайность была превосходной. Но он применял какие-то дорогие и необычные удобрения на своих полях и пропагандировал эти методы для улучшения микробиологии почв. У нас были даже споры и дебаты с другими членами группы.

Я был настроен очень скептически, но не отстаивал свою точку зрения (наверное, отчасти из-за перевода, но, скорее всего, потому, что мои собственные мысли и суждения по этим вопросам были неясными). Тогда-то мне на ум пришла прекрасная аналогия. Я использовал ее раньше, но в несколько ином ключе, на симпозиуме по no-till. Но к данной ситуации она прекрасно подходила: я сказал им, что я хотел бы есть продукты и пить вина, которые позволили бы мне жить до 300 лет, иметь способность ясно мыслить и покорять вершины в 300летнем возрасте. Но так как никто не знает, какие это должны быть продукты и вина, я ем и пью то, что хочу. Я пожал плечами. Они засмеялись, но у них, я думаю, тоже была своя точка зрения.

Здоровый образ жизни?

Подумайте о том, что сейчас медицина вкладывает в понятие человеческого тела и его питания. Только представьте, сколько усилий потрачено на изучение принципов правильного питания человека. И что из этого?

Спустя несколько лет новое «учение» полностью отвергает первое и вводит какие-то новые утверждения (продукт содержит вещество X, которое предотвращает У заболевание). В результате, несмотря на множество проведенных исследований, мы так достоверно и не знаем, что же стоит есть: авокадо или яйца, предпочесть диету с обезжиренными продуктами или углеводами, отказаться от алкоголя или нет? С моей точки зрения, наше тело — сложнейший феномен, который остается еще недостаточно изученным, а почвенная биология еще более сложный и многообразный процесс, который тем более для нас «terra incognita».

Еще несколько десятилетий назад мы и не представляли, что под нашими ногами (когда мы стоим на почве) происходит намного больше процессов, чем над землей.

А инвестиции, направленные на изучение этих экосистем, мизерны по сравнению со средствами, которые вкладываются в изучение здоровья человека. Абсурдно утверждать, что знаешь действительную сущность процессов экологии почв, и тем более глупо заявлять, что досконально знаешь о последствиях добавления питательных веществ X или о выращенном урожае Y, или о внесенном гербициде Z.

Врач, исцели себя сам!

Давайте рассмотрим некоторые недальновидные вчерашние шаги медицины, чтобы только оценить, куда нас может привести наша самоуверенность. Только 4-5 веков назад кровопускание и пиявки широко применялись терапевтами от многих недугов. Полагали, что эти болезни вызваны плохим состоянием крови, поэтому забор некоторого количества крови помогал. Мне приходилось видеть терапевтов, которые до сих пор прописывают кровопускание. Итак, мы это уже «проходили».

Затем были ошибочные суждения о малярии. Кто-то заметил, что люди обычно заболевают ею, когда побывают в болотистых местах — отсюда и название «малярия» от латинских слов «mal» — плохой и «aria» — воздух. Предполагалось, что застойный воздух является основной причиной, поэтому болота осушали. Это срабатывало, но причина была определена неверно. Сейчас мы знаем, что москиты являются переносчиками вируса малярии. Защитные сетки против москитов были гораздо более эффективными и дешевыми, нежели осушение болот.

Только недавно медицина раскрыла, что большинство желудочных язв вызываются бактериями, а не стрессом. Только сейчас было доказано, что некоторые раковые заболевания вызваны инфицирующими агентами, а не из-за повреждения и мутации ДНК, как предполагалось ранее. Итак, принципы, широко применявшиеся в медицине, успешно подвергались пересмотру. Кто-то точно заметил, что научные знания похожи на узкий просвет в «лесной чаще» нашего неведения, и просвет становится шире только при срубе окраинных деревьев, что часто дает нам информацию, которая не «вяжется» с существующими взглядами и требует их полного пересмотра в пользу новой теории. Некоторые ошибочные суждения медицины имели ужасные последствия (несмотря на клятву Гиппократа). Талидо-мид прописывали в Европе для смягчения приступов «утренней тошноты» в период беременности, но его применение было приостановлено, когда была обнаружена его способность вызывать порок формирования конечностей у плода.

Но, вероятно, это все история — сейчас мы находимся на стадии, когда медицина на правильном пути. Я сомневаюсь в этом. Сейчас даже больше дебатов, чем когда-либо, и очень немного полезных рекомендаций. Конечно, прогресс очевиден, но еще много предстоит сделать. До сих пор не найдено средство лечения СПИДа и многих разновидностей рака. Некоторые способы «лечения» очень опасны. Некоторые виды бактерий устойчивы ко всем или практически ко всем антибиотикам. Мы открыли последовательность генома человека, но не имеем представления о том, как большое количество белка, созданное этим геномом, взаимодействует с другими молекулами (сворачивание белка является ключевой функцией, что дало развитие новой науке, называемой «протеомика»). Мы знаем, что аспирин облегчает боль, но разжижает кровь. Мы не знаем всех функций клеток и метаболических процессов.

Показателем наших «знаний» является то, что взаимодействие лекарств и их побочные эффекты обнаружены, но их невозможно предугадать. Возможно, через одно-два столетия у нас будет полное понимание этого процесса.

Почвы: возрождение жизни

Вернемся к почвенной микробиологии. Несколько граммов почвы содержат в себе всю почвенную экологическую систему, бесчисленные компоненты которой осуществляют нечто большее, чем репродуктивная функция. Вы только вдумайтесь: тысячи видов организмов, все разные, все выполняют свою конкретную функцию и осуществляют процесс жизнедеятельности. Они взаимодействуют с почвенными организмами, минералами и атмосферой! Многие виды еще не идентифицированы, им не даны названия и, тем более, до сих пор четко не указаны их функции.

Итак, мы не можем разобраться в переплетениях этих причинно-следственных связей — почвенная экосистема является слишком сложной, и науке предстоит еще долгий путь, даже более долгий, чем медицине. На данном этапе самое лучшее, что мы можем делать, — это созерцать многочисленные макроэффекты. Так как нашей конечной целью является эффективное производство пищевых продуктов, волокна и химикатов из васкулярных растений, мы можем оценить урожайность тех культур и увидеть, насколько они соответствуют почвенной экологии. Но тоже с определенной степенью неуверенности. Например, первоначальная пахотная обработка прерий высвобождала питательные вещества, содержащиеся в органических материалах, что способствовало увеличению урожайности в течение первых десятилетий. Но в конечном итоге приводила к истощению почвы. Мы можем легко себе представить увеличение урожайности при антропогенном воздействии на почвенную экосистему, которая через несколько лет приведет к краху всей системы.

Итак, что можно сделать? Что мы знаем наверняка? По крайней мере, что минимальная обработка с минимальным повреждением почвенного слоя — это хорошее начало. Простой пример того, что уровень содержания органических веществ снижается при пахотной обработке почвы и продолжает понижаться при каждой дополнительной пахотной обработке, но стабилизируется и начинает восстанавливаться при отсутствии обработки, говорит нам о том, что происходит с большими экосистемами при беспахотной обработке. Исследование типов почвенных организмов (от микробов и грибков до членистоногих) говорит об увеличении их численности, когда почва остается неповрежденной. Сейчас некоторые из них являются, несомненно, вредными для наших культур, так как вызывают офиоболез у пшеницы или гниение стебля у проса и кукурузы. Большинство же других вполне благоприятны. К одной такой важной группе полезных организмов относятся микоризные грибы. Очевидно, что чем более плотно населена почвенная экосистема, тем меньше вероятность популяционного взрыва и появления дисбаланса в системе. Особенно часто это наблюдается в пахотных земледельческих системах, в частности, при монокультурных посевах. Это практически исключено в системе без обработки (см. прим.). Конечно, не без исключений, но случается это не так часто и не в таких катастрофических масштабах.

Нас не должно удивлять, что система без обработки почвы является хорошей основой для почвенной экологии и для наших с/х культур. Вся жизнь зависит от воды, а система no-till, например, обеспечивает циркуляцию воды куда более эффективно. Кроме того, система без обработки почвы смягчает контраст температур и стабилизирует газообмен с окружающей средой. Малые сбои в экологической системе допустимы, но большие вызывают существенные изменения в популяциях, иногда даже до полного вымирания и затухания жизнедеятельности экосистемы.

Что еще можно сделать для улучшения почвенной структуры? Мой ответ — «никто этого не знает». Хотя я и не согласен с тем, что вещества, которые мы добавляем в почву, прямо или косвенно (не только удобрения и известь, но и гербициды, инсектициды и фунгициды), имеют основное воздействие на почвенную экосистему, я просто говорю о том, что мы точно не знаем все «плюсы» и «минусы» их применения. Ощущается недостаток знаний — вот бы собрать всех микробиологов, экологов и растениеводов мира и впитать все их идеи, знания и опыт!

Мы просто не знаем, как преодолеть это (и снова начать переживать о том, полезны или вредны нам те яйца на завтрак, а может, это просто беспокойство, что они вредны?!).

Самостоятельно определитесь со своими затратами (известными и исчисляемыми) на с/х культуры — стоимость затрат, возможные изменения объемов урожайности, ограничивающие рамки методов и времени применения, проч. Как мы можем бороться за оптимальный макроуровневый подход, если мы никак не можем решить это на микроуровне? Очевидный факт выращивания высокоурожайных культур в беспахотных системах с минимальным повреждением почвенной структуры обеспечит формирование почвенной экологии путем увеличения запасов почвенного углерода и улучшения циркуляции воды в почве.

Наше сегодняшнее понимание данного вопроса путем отбора или отказа от тех или иных затрат, связанных с обеспечением здорового состояния почв, скорее всего, похоже на простое безрассудство.

Источник

Здоровье почвы — Soil health

Здоровье почвы — это состояние почвы, выполняющей ряд функций экосистемы, соответствующих окружающей среде. Говоря более простым языком, здоровье почвы является результатом благоприятного взаимодействия всех компонентов почвы (живых и неживых), которые принадлежат друг другу, как, например, микробиота, растения и животные. Возможно, что почва может быть здоровой с точки зрения функционирования экосистемы, но не обязательно напрямую служить для растениеводства или питания человека, отсюда и ведутся научные дискуссии о сроках и измерениях.

Тестирование здоровья почвы проводится как оценка этого статуса, но по очевидным причинам, как правило, ограничивается в основном агрономическими целями. Здоровье почвы зависит от биоразнообразия почвы (с устойчивой почвенной биотой ), и его можно улучшить за счет управления почвами , особенно за счет ухода за защитным живым покровом на почве и за счет естественных (содержащих углерод) почвенных поправок. Неорганические удобрения не обязательно наносят вред здоровью почвы, если 1) используются в надлежащих и не чрезмерных дозах и 2) если они вызывают общее улучшение общего роста растений, что способствует увеличению содержания углеродсодержащих остатков в почве.

СОДЕРЖАНИЕ

Аспекты

Термин «здоровье почвы» используется для описания состояния почвы в:

Поддержание продуктивности растений и животных (агрономическая направленность);
Повышение биоразнообразия ( биоразнообразиепочв ) (экологическая направленность);
Поддержание или улучшение качестваводы и воздуха (экология / климат);
Поддержка здоровья и жилья человека .
секвестрирующий углерод

Здоровье почвы частично, если не в значительной степени, заменило выражение «качество почвы», существовавшее в 1990-х годах. Основное различие между этими двумя выражениями состоит в том, что качество почвы было сосредоточено на отдельных характеристиках внутри функциональной группы, например, на «качестве почвы для производства кукурузы » или «качестве почвы для подготовки дорожного полотна » и так далее. Добавление слова «здоровье» изменило восприятие на комплексный, целостный и систематический. Эти два выражения все еще в значительной степени пересекаются. Выражение «Здоровье почвы» происходит от движений за органическое или «биологическое земледелие» в Европе, однако задолго до того, как качество почвы было впервые применено в качестве дисциплины примерно в 1990 году. В 1978 году швейцарский почвенный биолог доктор Отто Бесс написал эссе «Здоровье почвы и Растения », который и сегодня во многом определяет отрасль.

Основополагающий принцип использования термина «здоровье почвы» заключается в том, что почва — это не просто инертная, безжизненная среда для выращивания, которую, как правило, представляет современное интенсивное сельское хозяйство, а, скорее, это живая, динамичная и очень тонко изменяющаяся вся среда. . Оказывается , что почвы весьма плодородные с точки зрения урожайности также живые с биологической точки зрения. В настоящее время общепризнано, что микробная биомасса почвы велика: в почвах лугопастбищных угодий умеренного климата бактериальная и грибная биомасса составляет 1-2 т (2,0 длинных тонны; 2,2 коротких тонны) на гектар и 2-5 т (4,9 длинных тонны). ; 5,5 коротких тонн) / га соответственно. Некоторые микробиологи теперь считают, что 80% питательных веществ в почве в основном контролируются микробами.

Используя аналогию со здоровьем человека, здоровую почву можно разделить на одну:

В состоянии комплексного благополучия с точки зрения биологических, химических и физических свойств;
Не больны или не заражены (т.е. не деградировали и не деградируют) и не вызывают негативных воздействий за пределами площадки;
Благодаря совместному функционированию каждого из своих качеств, почва полностью раскрывает свой потенциал и сопротивляется деградации;
Обеспечивает полный спектр функций (особенно круговорот питательных веществ, углерода и воды ) таким образом, чтобы поддерживать эту способность в будущем.

Концептуализация

Здоровье почвы — это состояние почвы в определенном пространстве и в определенном масштабе по отношению к набору критериев, которые охватывают здоровое функционирование. Было бы неуместно ссылаться на состояние почвы для подготовки почвы и полотна дороги, как в аналогии качества почвы в функциональном классе. Определение здоровья почвы может варьироваться между пользователями этого термина, поскольку альтернативные пользователи могут расставлять разные приоритеты по многочисленным функциям почвы. Следовательно, термин «здоровье почвы» может быть понят только в контексте пользователя этого термина и его стремлений к почве, а также в соответствии с определением границ рассматриваемой почвы. Наконец, дискуссии о здоровье почвы присущи многие потенциально противоречивые интерпретации, особенно оценка экологического ландшафта и агрономические цели, каждая из которых утверждает, что имеет критерии здоровья почвы.

Интерпретация

Различные почвы будут иметь разные показатели здоровья в зависимости от «унаследованных» качеств и географических условий почвы. В общие аспекты , определяющие здоровую почву можно рассматривать следующим образом :

«Продуктивные» варианты широки;
Разнообразие жизни велико;
Абсорбционная способность, хранение, рециркуляция и переработка высоки по отношению к ограничениям, установленным климатом ;
Качество стока — на высоком уровне;
Низкая энтропия ; а также,
Отсутствие повреждения или потери основных компонентов.

Комплексный растительный покров ;
Уровни углерода относительно близки к пределам, установленным типом почвы и климатом;
Небольшая утечка питательных веществ из экосистемы;
Биологическая и сельскохозяйственная продуктивность относительно близка к пределам, установленным почвенной средой и климатом;
Только геологические скорости эрозии ;
Отсутствие скопления загрязнений ; а также,

Таким образом, нездоровая почва — это просто обратное из вышесказанного.

Измерение

На основе вышеизложенного, здоровье почвы будет измеряться с точки зрения индивидуальных экосистемных услуг по сравнению с эталоном. Конкретные критерии, используемые для оценки здоровья почвы, включают выброс CO ₂ , уровни гумуса, микробную активность и доступный кальций.

Тестирование здоровья почвы распространяется в США, Австралии и Южной Африке. Корнельский университет, колледж, которому предоставляются земельные участки в штате Нью-Йорк, с 2006 года проводит тестирование на здоровье почвы. Woods End Laboratories, частная почвенная лаборатория, основанная в штате Мэн в 1975 году, с 1985 года предлагает пакет услуг по оценке качества почвы. физические ( совокупная стабильность ), химические (минеральный баланс) и биологические ( дыхание CO ₂ ), которые сегодня считаются отличительными чертами тестирования здоровья почвы. Подход других почвенных лабораторий, также входящих в сферу здоровья почвы, состоит в том, чтобы добавить в обычное химическое тестирование питательных веществ набор биологических факторов, обычно не включаемых в обычное тестирование почвы. Лучшим примером является добавление биологического дыхания почвы (« выброс CO ₂ ») в качестве процедуры тестирования; это уже было адаптировано к современным коммерческим лабораториям в период с 2006 года.

Однако лаборатории по исследованию почвы и ученые университетов сопротивляются добавлению новых биологических тестов, прежде всего потому, что интерпретация плодородия почвы основана на моделях из исследований «реакции сельскохозяйственных культур», которые сопоставляют урожайность с тестовыми уровнями конкретных химических питательных веществ, и отсутствуют аналогичные модели для интерпретации. по всей видимости, существуют для тестов здоровья почвы. Критики новых тестов здоровья почвы утверждают, что они могут быть нечувствительны к изменениям в управлении.

Методы испытаний почвы медленно развивались за последние 40 лет. Однако за это же время почвы США также потеряли до 75% своего углерода ( гумуса ), что привело к ухудшению биологического плодородия и функционирования экосистем; сколько спорно. Многие критики традиционной системы говорят, что потеря качества почвы является достаточным доказательством того, что старые модели испытаний почвы нас не оправдали и их необходимо заменить новыми подходами. Эти старые модели подчеркивали «максимальный урожай» и «калибровку урожайности» до такой степени, что не учитывались связанные с этим факторы. Таким образом, загрязнение поверхностных и подземных вод избыточными питательными веществами ( нитратами и фосфатами ) чрезвычайно выросло, и, согласно сообщениям, принятые в начале 2000-х годов меры (в Соединенных Штатах) были самыми худшими с 1970-х годов, до появления экологической сознательности.

Разрыв в здоровье почвы

Важность почвы для глобальной продовольственной безопасности, агроэкосистемы, окружающей среды и жизни человека экспоненциально сместила тенденции исследований в сторону здоровья почвы. Однако отсутствие эталонного теста для конкретного участка / региона ограничило исследовательские усилия, направленные на понимание истинного влияния различных агрономических методов управления на здоровье почвы. В 2020 году Махарджан и его команда вводят новый термин и понятие «разрыв в состоянии здоровья почвы» и описывают, как родная земля в конкретном регионе может помочь в установлении эталона для сравнения эффективности различных методов управления и в то же время его можно использовать. в понимании количественной разницы в состоянии здоровья почвы.

Источник