Значение сохранение слоев почвы

Сохранение почвы — Soil conservation

Сохранение почвы — это предотвращение потери самого верхнего слоя почвы из-за эрозии или предотвращение снижения плодородия, вызванного чрезмерным использованием, подкислением , засолением или другим химическим загрязнением почвы .

Подсечно-огневые и другие нерациональные методы ведения натурального хозяйства практикуются в некоторых менее развитых регионах. Следствием обезлесения обычно является крупномасштабная эрозия , потеря питательных веществ в почве и иногда полное опустынивание . Методы улучшения сохранения почвы, включая севооборот , покровные культуры , защитную обработку почвы и посадку ветрозащитных полос , влияют как на эрозию, так и на плодородие . Когда растения умирают, они разлагаются и становятся частью почвы. Код 330 определяет стандартные методы, рекомендованные Службой охраны природных ресурсов США . Фермеры тысячелетиями практиковали сохранение почвы. В Европе такая политика, как Общая сельскохозяйственная политика, нацелена на применение передовых методов управления, таких как уменьшение обработки почвы , озимые покровные культуры, растительные остатки и поля травы, чтобы лучше решать вопросы сохранения почвы. Для решения проблемы эрозии необходимы дальнейшие политические и экономические действия. Простое препятствие в управлении связано с тем, как мы ценим землю, и это можно изменить путем культурной адаптации. Углерод почвы — это поглотитель углерода , который играет роль в смягчении последствий изменения климата .

СОДЕРЖАНИЕ

Контурная вспашка

Контурная вспашка позволяет ориентировать борозды по контурам обрабатываемой площади. Борозды перемещаются влево и вправо для поддержания постоянной высоты, что снижает сток . Контурная вспашка практиковалась древними финикийцами на склонах от двух до десяти процентов. Контурная вспашка может повысить урожайность с 10 до 50 процентов, частично за счет лучшего удержания почвы.

Террасное сельское хозяйство

Террасирование — это практика создания почти ровных участков на склоне холма. Террасы образуют серию ступеней, каждая на более высоком уровне, чем предыдущая. Террасы защищены от эрозии другими почвенными преградами. Террасное земледелие чаще встречается на небольших фермах.

Keyline дизайн

Ключевой дизайн — это усовершенствование контурного земледелия, при котором общие свойства водосбора учитываются при формировании контурных линий .

Контроль стока по периметру

Деревья, кустарники и почвенный покров являются эффективной обработкой периметра для предотвращения эрозии почвы , препятствуя поверхностным стокам. Особой формой этой периметральной или междурядной обработки является использование «травяной дорожки», которая одновременно направляет и рассеивает сток за счет поверхностного трения, препятствуя поверхностному стоку и способствуя проникновению замедленной поверхностной воды.

Ветрозащитные полосы

Ветрозащитные полосы представляют собой достаточно густые ряды деревьев на наветренной стороне сельскохозяйственного поля, подверженного ветровой эрозии . Вечнозеленые виды обеспечивают круглогодичную защиту; однако, пока листва присутствует в сезоны на голых поверхностях почвы , эффект лиственных деревьев может быть достаточным.

Покровные культуры / севооборот

Покровные культуры, такие как бобовые, белая репа, редис и другие виды, чередуются с товарными культурами, чтобы покрыть почву круглый год и действовать как сидераты , восполняющие азот и другие важные питательные вещества. Покровные культуры также помогают подавить сорняки.

Почвозащитное земледелие

Почвенно-сберегающего земледелия не включает в себя не-до сельского хозяйства , «зеленые удобрения» и другие почвенные повышающий практики , которые делают его трудно для почв быть уравнены. Такие методы ведения сельского хозяйства пытаются имитировать биологию бесплодных земель . Они могут оживить поврежденную почву, минимизировать эрозию, стимулировать рост растений, исключить использование азотных удобрений или фунгицидов, обеспечить урожайность выше среднего и защитить посевы во время засух или наводнений. Результат — меньше рабочей силы и более низкие затраты, что увеличивает прибыль фермеров. Беспахотное земледелие и покровные культуры действуют как поглотители азота и других питательных веществ. Это увеличивает количество органического вещества почвы .

Повторная вспашка / вспашка ухудшает почву, убивая полезные грибы и дождевых червей. Поврежденная почва может полностью восстановиться в течение нескольких сезонов, даже в оптимальных условиях.

Критики утверждают, что нулевая обработка почвы и связанные с ней методы непрактичны и слишком дороги для многих производителей, отчасти потому, что для этого требуется новое оборудование. Они указывают на преимущества традиционной обработки почвы в зависимости от географии, сельскохозяйственных культур и почвенных условий. Некоторые фермеры утверждали, что no-till усложняет борьбу с вредителями, задерживает посевы и что послеуборочные остатки, особенно кукурузы, трудно обрабатывать.

Управление соленостью

Засоление почвы вызвано орошением соленой водой. Затем вода испаряется из почвы, оставляя за собой соль. Соль разрушает структуру почвы, вызывая бесплодие и замедляя рост.

Эти ионы , ответственные за засолением являются: натрий (Na + ), калий (К + ), кальций (Са 2+ ), магния (Mg 2+ ) и хлора (Cl — ). По оценкам, засоление затрагивает около одной трети пахотных земель Земли . Засоление почвы отрицательно влияет на метаболизм сельскохозяйственных культур, и обычно следует эрозия.

Засоление возникает на засушливых землях из-за чрезмерного орошения и в районах с неглубоким залеганием соленых грунтовых вод. Избыточный орошение откладывает соли в верхних слоях почвы как побочный продукт инфильтрации почвы ; орошение просто увеличивает скорость отложения солей. Самый известный случай мелкой соленой воды таблица капиллярного действия произошли в Египте после того, как в 1970 году строительство Асуанской плотины . Изменение уровня грунтовых вод привело к повышению концентрации солей в грунтовых водах. Постоянно высокий уровень грунтовых вод привел к засолению почвы .

Использование гуминовых кислот может предотвратить чрезмерное засоление, особенно при чрезмерном орошении. Гуминовые кислоты могут фиксировать как анионы, так и катионы и выводить их из корневых зон .

Посадочные растения, которые могут переносить засоленные условия, могут использоваться для понижения уровня грунтовых вод и, таким образом, снижения скорости капиллярного и испарительного обогащения поверхностных солей. К солеустойчивым растениям относятся соляной кустарник , растение, растущее на большей части Северной Америки и в средиземноморских регионах Европы .

Почвенные организмы

Когда черви выделяют экскременты в виде слепков , сбалансированный подбор минералов и питательных веществ для растений производятся в форму , доступную для корневого поглощения. Отливки дождевых червей в пять раз богаче доступным азотом , в семь раз богаче доступными фосфатами и в одиннадцать раз богаче доступным калием, чем окружающие верхние 150 миллиметров (5,9 дюйма) почвы. Вес получаемых отливок может превышать 4,5 кг на одного червя в год. Закапывая землю, дождевой червь улучшает пористость почвы , создавая каналы, которые усиливают процессы аэрации и дренажа.

К другим важным почвенным организмам относятся нематоды , микориза и бактерии . Четверть всех видов животных живут под землей. Согласно докладу Продовольственной и сельскохозяйственной организации ООН за 2020 год «Уровень знаний о биоразнообразии почв — состояние, проблемы и возможности», существуют серьезные пробелы в знаниях о биоразнообразии почв.

Деградированная почва требует синтетических удобрений для получения высоких урожаев. Отсутствие структуры увеличивает эрозию и переносит азот и другие загрязнители в реки и ручьи.

Каждый процент увеличения содержания органического вещества в почве помогает почве удерживать на 20 000 галлонов больше воды на акр.

Минерализация

Чтобы позволить растениям полностью реализовать свой фитонутриентный потенциал, иногда проводится активная минерализация почвы. Это может включать добавление щебня или химических добавок в почву. В любом случае цель состоит в том, чтобы бороться с истощением запасов полезных ископаемых . Можно использовать широкий спектр минералов, включая обычные вещества, такие как фосфор, и более экзотические вещества, такие как цинк и селен . Обширные исследования изучают фазовые переходы минералов в почве при контакте с водой.

Наводнение может принести значительные отложения на аллювиальную равнину. Хотя этот эффект может быть нежелательным, если наводнения угрожают жизни или если отложения происходят из плодородных земель, этот процесс пристройки к пойме является естественным процессом, который может обновить химический состав почвы за счет минерализации.

Источник

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