Регрессия и деградация почв
Регрессия и деградация почвы — два регрессивных эволюционных процесса, связанных с потерей равновесия устойчивой почвы . Регрессия в первую очередь связана с эрозией почвы и соответствует явлению, когда сукцессия возвращает землю в ее естественное физическое состояние. Деградация – это эволюция, отличная от естественной эволюции, связанная с местным климатом и растительностью . [1] Это происходит из-за замены первичных растительных сообществ (известных как климаксная растительность ) вторичными сообществами. Эта замена изменяет состав и количество гумуса , влияет на формирование почвы . Это напрямую связано с деятельностью человека. Деградацию почвы можно также рассматривать как любое изменение или экологическое нарушение почвы, которое считается вредным или нежелательным. [2]
По данным Центра исследований развития Боннского университета и Международного исследовательского института продовольственной политики в Вашингтоне, за последние 30 лет качество 33% пастбищ, 25% пахотных земель и 23% лесов во всем мире ухудшилось. 3,2 миллиарда человек зависят от этой земли. [3]
Общий
[ редактировать ]В начале почвообразования обнаженные скальные обнажения постепенно заселяются видами-пионерами ( лишайниками и мхами ). [4] За ними следуют травянистая растительность, кустарники и, наконец, лес . Параллельно первый гумусовый формируется горизонт (гор. А), за ним следуют некоторые минеральные горизонты (гор. Б). Каждый последующий этап характеризуется определенной ассоциацией почвы/растительности и окружающей среды, определяющей экосистему .
Через некоторое время параллельной эволюции между землей и растительностью состояние устойчивого равновесия достигается называют кульминацией . Эту стадию развития одни экологи , а другие — «природным потенциалом». Последовательность – это эволюция к кульминации. [5] Независимо от названия, равновесная стадия первичной сукцессии представляет собой высшую естественную форму развития, которую способны вызвать факторы среды.
Циклы эволюции почв имеют очень разную продолжительность: от десятков, сотен или тысяч лет для быстро развивающихся почв (только горизонт А) до более миллиона лет для медленно развивающихся почв. Одна и та же почва за время своего существования может достичь нескольких последовательных состояний устойчивого состояния, как это демонстрирует последовательность пигмейских лесов в округе Мендосино, Калифорния. Почвы естественным образом достигают состояния высокой продуктивности , после чего они естественным образом разлагаются по мере минеральных питательных веществ удаления из почвенной системы. Таким образом, старые почвы более уязвимы к последствиям вызванной регрессии и деградации. [6]
Экологические факторы, влияющие на почвообразование
[ редактировать ]Существует два типа экологических факторов, влияющих на эволюцию почвы (через изменение и гумификацию ). Эти два фактора чрезвычайно важны для объяснения эволюции почв короткого развития.
- Фактором первого типа является средний климат территории и связанная с ним растительность ( биом ).
- Фактор второго типа более локальный и связан с исходной породой и местным дренажем . Этот тип факторов объясняет появление специализированных объединений (бывших торфяников).
Теория биогексистазии
[ редактировать ]Уничтожение растительности подразумевает разрушение эволюционировавших почв или регрессивную эволюцию. Циклы сукцессии-регрессии почв следуют друг за другом через короткие промежутки времени (деятельность человека) или длительные промежутки времени (изменения климата).
Роль климата в разрушении горных пород и формировании почв привела к формулировке теории биорексистазии.
- Во влажном климате условия благоприятны для разрушения горных пород (преимущественно химического), развития растительности и образования почв; этот благоприятный для жизни период называется биостазией.
- В сухом климате обнаженные породы в основном подвергаются механическому разрушению, в результате которого образуются грубые обломочные материалы: это называется рекстистазией.
Нарушения баланса почвы
[ редактировать ]Когда достигается состояние баланса, характеризующееся кульминацией экосистемы, оно имеет тенденцию сохраняться стабильным с течением времени. Растительность, установленная на земле, обеспечивает гумус и обеспечивает восходящий круговорот веществ. Он защищает почву от эрозии , играя роль барьера (например, защиты от воды и ветра ). Растения также могут уменьшить эрозию, связывая частицы земли своими корнями.
Нарушение кульминации вызовет регресс, но часто после этого нарушения эволюцию системы начинает направлять вторичная сукцессия. Вторичная сукцессия происходит гораздо быстрее первичной, поскольку почва уже сформирована, хотя и испорчена и также нуждается в восстановлении.
Однако когда происходит значительное разрушение растительности (естественного происхождения, например, лавина или деятельность человека), нарушение, которому подвергается экосистема, становится слишком важным. В последнем случае эрозия ответственна за разрушение верхних горизонтов почвы и лежит в основе явления возврата к пионерным условиям. Явление называется регрессией и может быть частичным или полным (в этом случае, кроме голой скалы, ничего не остается). Например, расчистка наклонной местности, подвергшейся сильным дождям, может привести к полному разрушению почвы. Человек может глубоко изменить эволюцию почв прямыми и жестокими действиями, такими как расчистка, жестокие вырубки , лесные пастбища, сгребание мусора. Кульминационная растительность постепенно заменяется, а почва видоизменяется (пример: замена лиственных лесов болотами или сосновыми насаждениями). Регрессия часто связана с очень старыми человеческими практиками.
Влияние деятельности человека
[ редактировать ]Эрозия почвы является основным фактором деградации почвы и обусловлена несколькими механизмами: водной эрозией, ветровой эрозией , химической деградацией и физической деградацией.
На эрозию может влиять деятельность человека. Например, дороги , которые увеличивают непроницаемую поверхность, приводят к растеканию и потере грунта. Неправильные методы ведения сельского хозяйства также могут ускорить эрозию почвы, в том числе посредством:
- Перевыпас животных
- Монокультурные посадки
- Обрезка рядов
- Вспашка или вспашка
- Удаление урожая
- Преобразование землепользования
Последствия регрессии и деградации почв
[ редактировать ]Вот некоторые последствия регрессии и деградации почвы:
- Влияние на урожайность : недавний рост численности населения создал большую нагрузку на почвенные системы мира. Более 6 миллиардов человек в настоящее время используют около 38% площади суши Земли для выращивания сельскохозяйственных культур и животноводства. [7] Многие почвы страдают от различных типов деградации, что в конечном итоге может снизить их способность производить пищевые ресурсы. Это снижает продовольственную безопасность, которой во многих странах, столкнувшихся с деградацией почв . уже нет [8] Незначительная деградация относится к землям, потенциал урожайности которых снижен на 10%, умеренная деградация относится к снижению урожайности на 10–50%. Сильно деградированные почвы потеряли более 50% своего потенциала. Наиболее сильно деградированные почвы расположены в развивающихся странах. В Африке снижение урожайности составляет 2–40% при средней потере 8,2% территории континента. [8]
- Стихийные бедствия : стихийные бедствия, такие как сели и наводнения, ежегодно становятся причиной гибели многих живых существ. Это вызывает циклический цикл, поскольку наводнения могут привести к деградации почвы, а деградация почвы может вызвать наводнения.
- Ухудшение качества воды : увеличение мутности воды и увеличение содержания азота и фосфора может привести к эвтрофикации . Частицы почвы в поверхностных водах также сопровождаются сельскохозяйственными выбросами и некоторыми загрязнителями промышленного, городского и дорожного происхождения (такими как тяжелые металлы ). Сточные воды с пестицидами и удобрениями делают качество воды опасным. Экологическое воздействие сельскохозяйственных средств (таких как средства борьбы с сорняками) известно, но его трудно оценить из-за разнообразия продуктов и их широкого спектра действия.
- Биологическое разнообразие: деградация почвы может включать нарушение микробных сообществ, исчезновение климаксной растительности и уменьшение среды обитания животных, что приводит к потере биоразнообразия и исчезновению животных . [9]
- Экономические потери: 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 1984 году в диапазоне от 700 до 915 миллионов долларов США. Экономические последствия деградации земель чрезвычайно серьезны в густонаселенной Южной Азии и странах Африки к югу от Сахары. [8]
Улучшение, восстановление и регенерация почвы
[ редактировать ]С проблемами эрозии почвы можно бороться, а определенные методы могут привести к улучшению и восстановлению почвы. Несмотря на свою простоту, методы уменьшения эрозии часто не выбираются, поскольку эти методы перевешивают краткосрочные выгоды. Восстановление особенно возможно за счет улучшения структуры почвы, добавления органических веществ и ограничения стока. Однако эти методы никогда не смогут полностью восстановить почву (и связанную с ней фауну и флору), на создание которой ушло более 1000 лет. Регенерация почвы — это преобразование деградированной почвы посредством биологических, химических или физических процессов. [2]
Когда продуктивность малоглинистых почв северного Таиланда снизилась, фермеры сначала отреагировали добавлением органических веществ из термитников , но в долгосрочной перспективе это было неустойчиво. Ученые экспериментировали с добавлением бентонита , одной из глин смектитового в почву семейства. В полевых испытаниях, проведенных учеными Международного института управления водными ресурсами (IWMI) в сотрудничестве с Университетом Кхон Каен и местными фермерами, это помогло сохранить воду и питательные вещества. Дополнение обычной практики фермера однократным применением 200 кг бентонита на рай (6,26 рай = 1 гектар) привело к увеличению урожайности в среднем на 73%. Дополнительные исследования показали, что применение бентонита на деградированных песчаных почвах снижает риск неурожая в засушливые годы.
В 2008 году, через три года после первых испытаний, ученые IWMI провели опрос среди 250 фермеров на северо-востоке Таиланда, половина из которых применяла бентонит на своих полях, а половина - нет. Средний результат у тех, кто использовал добавку глины, был на 18% выше, чем у тех, кто не использовал глину. Использование глины позволило некоторым фермерам переключиться на выращивание овощей, которым нужна более плодородная почва. Это помогло увеличить их доходы. По оценкам исследователей, 200 фермеров на северо-востоке Таиланда и 400 фермеров в Камбодже начали использовать глину, а еще 20 000 фермеров познакомились с новой техникой. [10]
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ Симс, Джеральд К. (2023). «Деградация почвы» . Доступ к науке. МакГроу Хилл. дои : 10.1036/1097-8542.757375 .
- ^ Перейти обратно: а б Джонсон, Д.Л., С.Х. Эмброуз, Т.Дж. Бассетт, М.Л. Боуэн, Д.Е. Крамми, Дж.С. Исааксон, Д.Н. Джонсон, П. Лэмб, М. Сол и А.Е. Винтер-Нельсон. 1997. Значения экологических терминов. Журнал качества окружающей среды 26: 581-589.
- ^ Шойб, Юте; Шварцер, Стефан (2017). Гумусовая революция: как мы исцеляем почву, сохраняем климат и создаем питательный переход (на немецком языке). Мюнхен: издательство oekom. п. 45. ИСБН 978-3-86581-838-6 .
- ^ «Отдел растениеводства и защиты растений: как формируется почва?» . www.фао.орг . Проверено 9 марта 2020 г.
- ^ «Преемственность: более пристальный взгляд | Изучайте науку в Scitable» . www.nature.com . Проверено 9 марта 2020 г.
- ^ «Почему с ферм исчезает почва» . www.bbc.com . Проверено 9 марта 2020 г.
- ^ База данных ФАО, 2003 г.
- ^ Перейти обратно: а б с ЭСВАРА, Х. «Деградация земель: обзор» . Министерство сельского хозяйства США . Проверено 3 ноября 2020 г. .
- ^ Симс, Г.К. 1989. Биологическая деградация почв. Достижения почвоведения. 11:285-326.
- ^ Улучшение почв и повышение урожайности в Таиланде. Истории успеха, выпуск 2, 2010 г., IWMI.
| Базы данных органов управления : Национальные |
|---|
