Ухудшение и деградация почвы - Soil retrogression and degradation

Ухудшение и деградация почвы два регрессивных эволюционных процесса, связанных с потерей равновесия стабильный почва. Ретрогрессия в первую очередь связана с эрозия почвы и соответствует явлению, когда сукцессия возвращает землю в ее естественное физическое состояние. Деградация - это эволюция, отличная от естественной эволюции, связанная с местными климат и растительность.[1] Это связано с заменой основного растительные сообщества (известный как климакс растительность ) вторичными сообществами. Эта замена изменяет перегной состав и количество, и влияет на формирование почвы. Это напрямую связано с деятельностью человека. Деградацию почвы также можно рассматривать как любое изменение или экологическое нарушение к почве воспринимается как вредный или нежелательно.[2]

Общее

В начале почвообразования голые скальные культуры постепенно заселяются вид-пионер (лишайники и мхи ).[3] Их сменили травянистый растительность, кустарники и наконец лес. Параллельно первые перегной -содержащий горизонт (горизонт А), за которым следуют некоторые минеральные горизонты (горизонты В). Каждая последующая стадия характеризуется определенной ассоциацией почвы / растительности и окружающей среды, что определяет экосистема.

Результатом интенсивной обработки почвы является деградация почвы
Живая изгородь из ивы усиленная фашины для ограничения стока, север Франции

Через некоторое время параллельной эволюции между землей и растительностью состояние устойчивого баланса достигнуто. Этот этап развития называется кульминация некоторыми экологи и «естественный потенциал» другими. Преемственность - это эволюция к кульминации.[4] Независимо от названия, равновесная стадия первичной сукцессии - это высшая естественная форма развития, которую могут производить факторы окружающей среды.

Циклы эволюции почв имеют очень различную 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 устойчивых состояний за время своего существования, как показано Карликовый лес эпизод в округе Мендосино, Калифорния. Почвы естественным образом достигают состояния высокой продуктивность, из которых они естественно деградируют как минеральные питательные вещества удаляются из почвенной системы. Таким образом, более старые почвы более уязвимы для воздействия индуцированного регресса и деградации.[5]

Экологические факторы, влияющие на почвообразование

Существует два типа экологических факторов, влияющих на эволюцию почвы (через изменения и гумификация ). Эти два фактора чрезвычайно важны для объяснения эволюции почв кратковременного развития.

  • Фактор первого типа - средний климат территории и связанной с ней растительности (биом ).
  • Второй тип факторов более локален и связан с исходным Скала и местные дренаж. Этот тип факторов объясняет появление специализированных ассоциаций (торфяников).

Теория биоргексиста

Основная статья: биоргексистазия

Уничтожение растительности подразумевает разрушение эволюционирующих почв или регрессивную эволюцию. Циклы сукцессии-регрессии почв следуют друг за другом в короткие промежутки времени (действия человека) или длительные промежутки времени (изменения климата).

Роль климата в разрушении горных пород и образовании почв привела к формулировке теории биогексистазии.

  • Во влажном климате условия благоприятны для разрушения горных пород (в основном химического), развития растительности и образования почв; этот благоприятный для жизни период называется биостазом.
  • В сухом климате обнаженные породы в основном подвергаются механическому разрушению, в результате которого образуется крупнозернистый обломочный материал: это называется рексистазией.

Нарушения баланса почвы

Когда достигается состояние равновесия, характеризующееся кульминацией экосистемы, оно имеет тенденцию оставаться стабильным с течением времени. Уложенная на земле растительность обеспечивает перегной и обеспечивает восходящее обращение материалов. Защищает землю от эрозия играя роль преграды (например, защиты от воды и ветер ). Растения также могут уменьшить эрозию, привязывая частицы земли к своим корням.

Нарушение кульминации вызывает регресс, но часто вторичная последовательность начинает направлять эволюцию системы после этого нарушения. Вторичная сукцессия происходит намного быстрее, чем первичная, потому что почва уже сформирована, хотя и испорчена и также требует восстановления.

Однако, когда имеет место значительное разрушение растительности (естественного происхождения, например, лавинного или антропогенного происхождения), нарушение экосистемы становится слишком важным. В этом последнем случае эрозия ответственна за разрушение верхних горизонтов почвы и является причиной явления возврата к первоначальным условиям. Явление называется регресс и может быть частичным или полным (в этом случае кроме голого камня ничего не остается). Например, расчистка наклонного грунта, подвергшегося сильным дождям, может привести к полному разрушению почвы. Человек может глубоко изменить эволюцию почв прямыми и жестокими действиями, такими как расчистка, жестокое обращение порезы, лесной пастбище, сгребание подстилки. Кульминационная растительность постепенно заменяется, а почва модифицируется (пример: замена лиственных лесов на болота или сосновые плантации). Ретрогрессия часто связана с очень древними человеческими практиками.

Влияние человеческой деятельности

Эрозия почвы является основным фактором деградации почвы и обусловлен несколькими механизмами: водная эрозия, ветровая эрозия, химическая деградация и физическая деградация.

Эрозия тесно связана с деятельностью человека. Например, дороги которые увеличивают непроницаемые поверхности привести к потоку и потере земли. сельское хозяйство также ускоряет эрозию почвы (увеличение размера поля, связанное с живые изгороди и удаление канав). Луга возвращаются в доход от пашни. Поверхности яровых культур (подсолнечник, кукуруза, свекла) увеличиваются и зимой оставляют землю обнаженной. Склонные участки постепенно заселяются лоза. Наконец, использование гербициды оставляет землю обнаженной между каждым урожаем. Новые культурные обычаи, такие как механизация, также увеличивают риск эрозии. Удобрение минеральные удобрения, а не органические удобрения, постепенно разрушают почву. Многие ученые[нужна цитата ]наблюдается постепенное уменьшение органическое вещество почвы содержание в почвах, а также снижение биологическая активность почвы (в частности, в отношении химического использования). Наконец, вырубка леса, в частности, вызывает деградацию лесных почв.

Сельское хозяйство увеличивает риск эрозии из-за нарушения растительности в результате:

Смотрите также: Загрязнение почвы, засоление почвы, уплотнение почвы, загрязнение почвы, и здоровье почвы

Последствия регрессии и деградации почвы

Основная статья: деградация земель

Вот некоторые из последствий регресса и деградации почвы:

  • Урожайность воздействие: недавнее увеличение численности Население оказали большую нагрузку на почвенные системы мира. Более 6 миллиардов человек сейчас используют около 38% суши Земли для выращивания сельскохозяйственных культур и скота.[6] Многие почвы страдают от разного рода деградации, что в конечном итоге может снизить их способность производить пищевые ресурсы. Это снижает продовольственную безопасность, которой уже нет во многих странах, столкнувшихся с деградацией почв.[7] Незначительная деградация относится к земле, где потенциал урожайности снижен на 10%, умеренная деградация относится к снижению урожайности с 10-50%. Сильно деградированные почвы утратили более 50% своего потенциала. Наиболее сильно деградированные почвы расположены в развивающихся странах. В Африке снижение урожайности составляет от 2 до 40%, при средней потере 8,2% на континенте. [7]
  • Стихийные бедствия: стихийные бедствия, такие как сели, наводнения, ежегодно уносят жизни многих живых существ. Это вызывает цикл, поскольку наводнения могут ухудшать почву, а деградация почвы может вызывать наводнения.
  • Ухудшение качество воды: увеличение мутности воды и вклад азот и из фосфор может привести к эвтрофикация. Частицы почвы в поверхностных водах также сопровождаются сельскохозяйственными поступлениями и некоторыми загрязнителями промышленного, городского и дорожного происхождения (такими как тяжелые металлы ). Сточные воды с пестицидами и удобрениями делают воду опасной. Экологическое воздействие сельскохозяйственных ресурсов (таких как средство уничтожения сорняков) известно, но его трудно оценить из-за разнообразия продуктов и их широкого спектра действия.
  • Биологическое разнообразие: деградация почвы может включать возмущение микробных сообществ, исчезновение кульминационной растительности и сокращение среды обитания животных, что приводит к потеря биоразнообразия и животное вымирание.[8]
  • Экономическая убытки: предполагаемые затраты на деградацию земель составляют 44 миллиарда долларов США в год. В глобальном масштабе ежегодная потеря 76 миллиардов тонн почвы обходится миру примерно в 400 миллиардов долларов США в год. В Канаде последствия деградации земель на фермах оценивались в диапазоне от 700 до 915 миллионов долларов США в 1984 году. Экономические последствия деградации земель чрезвычайно серьезны в густонаселенной Южной Азии и странах Африки к югу от Сахары.[7]

Улучшение, восстановление и регенерация почвы

Проблемы эрозия почвы с ними можно бороться, а определенные методы могут привести к улучшению и восстановлению почвы. Несмотря на простоту, методы уменьшения эрозии часто не выбирают, потому что эти методы перевешивают краткосрочные выгоды. Восстановление особенно возможно за счет улучшения структуры почвы, добавления органических веществ и ограничения стока. Однако с помощью этих методов никогда не удастся полностью восстановить почву (а также связанную с ней фауну и флору), на создание которой ушло более 1000 лет. Регенерация почвы представляет собой преобразование деградированной почвы посредством биологических, химических или физических процессов.[2]

Когда продуктивность снизилась на слабоглинистых почвах северного Таиланда, фермеры сначала отреагировали, добавив органическое вещество из термитники, но в долгосрочной перспективе это было неустойчиво. Ученые экспериментировали с добавлением бентонит, один из смектит семейство глин, к почве. В полевых испытаниях, проведенных учеными из Международный институт управления водными ресурсами совместно с Университет Кхон Каен и местных фермеров, это помогло сохранить воду и питательные вещества. Дополнение обычной практики фермера однократным внесением 200 кг бентонита на рай (6,26 рай = 1 га) привело к увеличению урожайности в среднем на 73%. Дополнительная работа показала, что применение бентонита на деградированных песчаных почвах снижает риск неурожая в засушливые годы.

В 2008 году, через три года после первых испытаний, ИВМИ Ученые провели опрос среди 250 фермеров на северо-востоке Таиланда, половина из которых применяла бентонит на своих полях, а половина - нет. Средний выход для тех, кто использовал добавку глины, был на 18% выше, чем для пользователей, не использующих глину. Использование глины позволило некоторым фермерам переключиться на выращивание овощей, которым нужна более плодородная почва. Это помогло увеличить их доход. По оценкам исследователей, 200 фермеров на северо-востоке Таиланда и 400 фермеров в Камбодже переняли использование глин и что еще 20 000 фермеров были ознакомлены с новой техникой.[9]

Смотрите также

использованная литература

  1. ^ Симс, Г. 2014. «Деградация почвы», в AccessScience @ McGraw-Hill, http://www.accessscience.com, DOI 10.1036 / 1097-8542.757375.
  2. ^ а б Джонсон, Д.Л., С.Х. Амвросий, Т. Бассетт, М. Боуэн, Д. Крамми, Дж. Исааксон, Д.Н. Джонсон, П. Лэмб, М. Сол и А.Е. Винтер-Нельсон. 1997. Значения экологических терминов. Журнал качества окружающей среды 26: 581-589.
  3. ^ «Отдел растениеводства и защиты растений: как формируется почва?». www.fao.org. Получено 2020-03-09.
  4. ^ «Преемственность: более пристальный взгляд | Изучение науки в Scitable». www.nature.com. Получено 2020-03-09.
  5. ^ «Почему исчезает почва с ферм». www.bbc.com. Получено 2020-03-09.
  6. ^ База данных ФАО, 2003 г.
  7. ^ а б c ЭСВАРА, Х. «Деградация земель: обзор». USDA. В архиве с оригинала на | архив-url = требует | дата-архива = (Помогите). Получено 3 ноября 2020.
  8. ^ Симс, Г. К. 1989. Биологическая деградация почв. Успехи почвоведения. 11: 285-326.
  9. ^ Улучшение почвы и повышение урожайности в Таиланде Истории успеха, Выпуск 2, 2010 г., ИВМИ