Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

Плодородие почвы относится к способности почвы поддерживать рост сельскохозяйственных растений , то есть обеспечивать среду обитания для растений и приводить к устойчивым и стабильным урожаям высокого качества. [1] Плодородная почва обладает следующими свойствами: [2]

Следующие свойства способствуют плодородию почвы в большинстве случаев:

  • Достаточная глубина почвы для адекватного роста корней и удержания воды;
  • Хороший внутренний дренаж , обеспечивающий достаточную аэрацию для оптимального роста корней (хотя некоторые растения, например, рис, переносят переувлажнение);
  • Верхний слой почвы или горизонт О содержит достаточное количество органического вещества почвы для здоровой структуры почвы и сохранения влажности почвы ;
  • PH почвы в диапазоне от 5,5 до 7,0 (подходит для большинства растений, но некоторые предпочитают или переносят более кислые или щелочные условия);
  • Адекватные концентрации основных питательных веществ для растений в доступных для растений формах;
  • Наличие ряда микроорганизмов , поддерживающих рост растений.

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 в отношении одного или нескольких аспектов, указанных выше.

Ученые-почвоведы используют заглавные буквы O, A, B, C и E для обозначения основных горизонтов и строчные буквы для различения этих горизонтов. Большинство почв имеют три основных горизонта - поверхностный горизонт (A), подпочву (B) и субстрат (C). Некоторые почвы имеют на поверхности органический горизонт (О), но этот горизонт также может быть погребен. Главный горизонт E используется для подземных горизонтов, которые имеют значительную потерю минералов (элювиацию). Для твердых пород, не являющихся почвой, используется буква R.

Удобрение почвы [ править ]

Основная статья: Удобрение

Биодоступный фосфор - это элемент в почве, которого 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 (P 2 O 5 ) доступного фосфора и 15 процентов (K 2 O) водорастворимого калия. Сера - четвертый элемент, который может быть идентифицирован при коммерческом анализе, например 21-0-0-24, который будет содержать 21% азота и 24% сульфата.

Неорганические удобрения обычно дешевле и содержат более высокие концентрации питательных веществ, чем органические удобрения. Кроме того, поскольку азот, фосфор и калий, как правило, должны быть в неорганических формах, чтобы усваиваться растениями, неорганические удобрения обычно становятся биодоступными для растений сразу же без модификации. [3] Однако некоторые критикуют использование неорганических удобрений, утверждая, что водорастворимый азот не обеспечивает долгосрочные потребности растений и создает загрязнение воды. Удобрения с медленным высвобождением могут снизить потерю питательных веществ при вымывании и могут сделать питательные вещества, которые они обеспечивают, доступными в течение более длительного периода времени.

Плодородие почвы - это сложный процесс, который включает в себя постоянный круговорот питательных веществ между органическими и неорганическими формами. Поскольку растительный материал и отходы животноводства разлагаются микроорганизмами, они выделяют неорганические питательные вещества в почвенный раствор; этот процесс называется минерализацией . Затем эти питательные вещества могут претерпевать дальнейшие преобразования, которым могут способствовать почвенные микроорганизмы. Подобно растениям, многие микроорганизмы требуют или предпочтительно используют 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. [4] [5] Природные процессы, такие как удары молнии, могут фиксировать 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 как удобрения выросла более чем в два раза, а цена на каменный фосфат как базовый товар выросла в восемь раз. Недавно был придуман термин пиковый фосфор из-за ограниченного присутствия фосфатов в мире.

Ограничения по освещению и CO 2 [ править ]

Фотосинтез - это процесс, при котором растения используют световую энергию для запуска химических реакций, в результате которых CO 2 преобразуется в сахара. Таким образом, всем растениям требуется доступ как к свету, так и к углекислому газу для выработки энергии, роста и воспроизводства.

Хотя обычно они ограничиваются азотом, фосфором и калием, низкие уровни углекислого газа также могут действовать как ограничивающий фактор для роста растений. Рецензируемые и опубликованные научные исследования показали, что увеличение CO 2 очень эффективно для стимулирования роста растений до уровней, превышающих 300 ppm. Дальнейшее увеличение содержания СО 2 может, в очень небольшой степени, продолжать увеличивать чистый фотосинтетический выход. [6]

Истощение почвы [ править ]

Истощение почвы происходит, когда компоненты, которые способствуют плодородию, удаляются, а не заменяются, а условия, поддерживающие плодородие почвы, не поддерживаются. Это приводит к плохой урожайности. В сельском хозяйстве истощение может быть вызвано чрезмерно интенсивной обработкой и неадекватным управлением почвами .

Плодородие почвы может серьезно пострадать при быстром изменении землепользования. Например, в колониальной Новой Англии колонисты приняли ряд решений, которые истощили почвы, в том числе: позволили животным стаду свободно бродить, не пополняли почвы навозом, а также ряд событий, которые привели к эрозии. [7] Уильям Кронон писал, что «... долгосрочным эффектом было поставить эти почвы под угрозу. Вырубка леса, увеличение разрушительных наводнений, уплотнение почвы и обрезка сельскохозяйственных культур, производимые пастбищными животными, вспашкой ... - все служило для увеличения эрозии ». [7]

Одно из самых распространенных случаев истощения почв по состоянию на 2008 год - в тропических зонах, где содержание питательных веществ в почвах низкое. Комбинированное воздействие растущей плотности населения, крупномасштабных промышленных лесозаготовок, подсечно-огневого земледелия и скотоводства и других факторов в некоторых местах привело к истощению почв за счет быстрого и почти полного удаления питательных веществ.

Истощение почвы сказалось на состоянии жизни растений и сельскохозяйственных культур во многих странах. Например, на Ближнем Востоке многие страны сталкиваются с трудностями при выращивании продуктов из-за засух, недостатка почвы и отсутствия орошения. На Ближнем Востоке есть три страны, которые указывают на снижение урожайности, самые высокие темпы снижения урожайности наблюдаются в холмистых и засушливых районах. [8] Многие страны Африки также испытывают истощение плодородных почв. В регионах с сухим климатом, таких как Судан и страны, составляющие пустыню Сахара., засухи и деградация почвы являются обычным явлением. Товарные культуры, такие как чай, кукуруза и бобы, требуют разнообразных питательных веществ, чтобы расти здоровыми. Плодородие почвы снизилось в сельскохозяйственных регионах Африки, и для восстановления питательных веществ почвы используются искусственные и натуральные удобрения. [9]

Истощение верхнего слоя почвы происходит, когда богатый питательными веществами органический верхний слой почвы , формирование которого в естественных условиях занимает от сотен до тысяч лет, подвергается эрозии или истощению исходного органического материала. [10] Исторически коллапс многих прошлых цивилизаций можно объяснить истощением верхнего слоя почвы. С начала сельскохозяйственного производства на Великих равнинах Северной Америки в 1880-х годах исчезла около половины верхнего слоя почвы. [11]

Истощение может происходить из-за множества других эффектов, включая перегрузку (которая повреждает структуру почвы), недостаточное использование поступающих питательных веществ, что приводит к разработке банка питательных веществ почвы, и засоление почвы.

Эффекты орошения [ править ]

Качество поливной воды очень важно для поддержания плодородия и обработки почвы , а также для использования растениями большей глубины почвы. [12] Когда почва орошается щелочной водой, нежелательные соли натрия накапливаются в почве, что может ухудшить дренажную способность почвы. Таким образом, корни растений не могут глубоко проникать в почву для оптимального роста в щелочных почвах . Когда почва орошается кислой водой с низким pH , полезные соли (Ca, Mg, K, P, S и т. Д.) Удаляются путем слива воды из кислой почвы и, кроме того, растворяются нежелательные соли алюминия и марганца для растений. из почвы, препятствующей росту растений. [13] При орошении почвы с высоким содержанием соли.вода или недостаточный сток воды из орошаемой почвы, почва превратится в засоленную почву или потеряет плодородие. Соленая вода повышает требования к тургорному или осмотическому давлению, что препятствует отбору воды и питательных веществ корнями растений.

Потеря верхнего слоя почвы происходит в щелочных почвах из-за эрозии поверхностными потоками дождевой воды или дренажа, поскольку они образуют коллоиды (мелкий ил) при контакте с водой. Растения поглощают водорастворимые неорганические соли только из почвы для своего роста. Почва как таковая не теряет плодородие только из-за выращивания сельскохозяйственных культур, она теряет свое плодородие из-за накопления нежелательных неорганических солей и истощения их из-за неправильного орошения и кислотных дождей (количества и качества воды). Плодородие многих почв, которые не подходят для роста растений, можно во много раз постепенно повышать за счет обеспечения достаточного количества поливной воды подходящего качества и хорошего дренажа из почвы.

Глобальное распространение [ править ]

Глобальное распределение типов почв в системе таксономии почв USDA . Моллисоли , показанные здесь темно-зеленым цветом, являются хорошим (но не единственным) индикатором высокого плодородия почвы. Они в значительной степени совпадают с основными мировыми производителями зерна, такими как Североамериканские прерии , Пампа и Гран-Чако в Южной Америке и Черноземный пояс от Украины до Центральной Азии .

См. Также [ править ]

  • Пахотная земля
  • Плаггенная почва
  • Сменное выращивание
  • Загрязнение почвы
  • Почвенная жизнь
  • Terra preta
  • Катионообменная емкость

Ссылки [ править ]

  1. ^ Bodenfruchtbarkeit , Проверено 2015-11-09.
  2. ^ «Плодородие почвы» . www.fao.org . Проверено 18 июня +2016 .
  3. ^ Брэди Н., Вейл Р. 2002 Азотная и серная экономика почв. С. 543-571 в Хельба (ред.), Природа и свойства почв. Pearson Education, штат Нью-Джерси.
  4. ↑ Sims, GK и MM Wander. 2002. Протеолитическая активность при ограничении содержания азота или серы. Appl. Soil Ecol. 568: 1-5.
  5. ^ Sims, GK 2006. Азотное голодание способствует биоразложению N-гетероциклических соединений в почве. Биология и биохимия почвы 38: 2478-2480.
  6. ^ Ф. Стюарт Чапин III; Памела А. Матсон; Гарольд А. Мун (2002). Принципы экологии наземных экосистем . Springer. ISBN 0387954392.
  7. ^ a b Кронон, Уильям, Изменения в земле: индейцы, колонисты и экология Новой Англии, Нью-Йорк: Hill & Wang, 1983, стр. 145-152.
  8. ^ Шерр, Сара (1996). «Деградация земель в развивающемся мире: последствия для продовольствия, сельского хозяйства и окружающей среды до 2020 года» (PDF) : 7–8. Цитировать журнал требует |journal=( помощь )
  9. ^ Смалинг, Эрик (1997). «На карту поставлено плодородие почвы в Африке» . Восстановление плодородия почв в Африке Replenishingsoi : 49.
  10. ^ Bjonnes, R., 1997, Food против потока , народного информационное агентство; Фредериксберг C, Дания
  11. ^ Kötke, William H. (1993). Последняя империя: крах цивилизации и семя будущего . Стрелка Нажмите. ISBN 0963378457.
  12. ^ Управление обработкой почвы; Примечания к саду государственного университета Колорадо , проверено 4 октября 2014 г.
  13. ^ Управление качеством воды для орошения, Университет штата Орегон, США , последнее посещение - 30 октября 2012 г.