верхний слой почвы
Верхний слой почвы – это верхний слой почвы . Он имеет самую высокую концентрацию органических веществ и микроорганизмов , и именно здесь происходит большая часть активности почвы на Земле биологической .
Описание
[ редактировать ]Верхний слой почвы состоит из минеральных частиц и органических веществ и обычно простирается на глубину 5–10 дюймов (13–25 см). Вместе они образуют субстрат, способный удерживать воду и воздух, что способствует биологической активности.
Обычно в верхнем слое почвы имеется высокая концентрация корней, поскольку именно здесь растения получают большую часть жизненно важных питательных веществ . Здесь также наблюдается значительная бактериальная , грибковая и энтомологическая активность, без которой качество почвы ухудшится и станет менее пригодной для растений. Бактерии и грибы могут сыграть важную роль в обмене питательных веществ с растениями и в расщеплении органических веществ до формы, которую могут поглощать корни. Насекомые также играют важную роль в расщеплении материала, аэрации и переворачивании почвы. Многие виды напрямую способствуют здоровью почвы, в результате чего растения становятся более сильными. [ 1 ] Здоровый верхний слой почвы — это очень богатый микробиом , в котором обитает множество видов. [ 2 ]
Органическое вещество обеспечивает питание живых организмов, и его количество варьируется в разных почвах, при этом прочность почвенной структуры уменьшается, когда его больше. Он конденсируется и оседает с течением времени по-разному в зависимости от условий, например, под земляным полотном и фундаментом, а также под открытым небом и воздействием непогоды. Структура повреждается при обезвоживании почвы. Объем обезвоженного верхнего слоя почвы существенно уменьшается и может подвергнуться ветровой эрозии . [ 3 ]
Производство
[ редактировать ]Верхний слой почвы естественным образом образуется в процессе почвообразования или почвообразования . Естественный верхний слой почвы добывается и кондиционируется для использования человеком и составляет основную часть доступного коммерческого верхнего слоя почвы. Текущие темпы использования и эрозии опережают темпы образования почвы. [ 4 ]
Можно создать искусственный верхний слой почвы, который поддерживает некоторые инженерные или биологические виды использования верхнего слоя почвы. [ 4 ] Более традиционные примеры искусственных сред для выращивания растений включают terra preta и почвенную смесь . Искусственный верхний слой почвы на основе минералов, твердых биологических веществ , компоста и/или осадка бумажных фабрик. [ 5 ] доступен коммерчески. [ 6 ] шахта в викторианском стиле Угольная была восстановлена с использованием низкокачественного искусственного верхнего слоя почвы, изготовленного из местных материалов. [ 7 ]
Классификация
[ редактировать ]В системах классификации почв верхний слой почвы известен как горизонт O или горизонт A. [ 8 ] [ 9 ] Почвенные горизонты — это слои, параллельные поверхности почвы, физические, химические и биологические характеристики которых отличаются от слоев выше и ниже. Глубина верхнего слоя почвы измеряется как глубина поверхности до первого плотно утрамбованного слоя почвы, известного как подпочва .
В Соединенных Штатах не существует федерального юридического определения слова «верхний слой почвы» при его использовании в торговле.
Оценка
[ редактировать ]Такие организации, как Британский институт стандартов (BSI) и Министерство сельского хозяйства Северной Каролины, публикуют рекомендации по качеству почвы и желаемому уровню питательных веществ в верхнем слое почвы, которые в целом подходят для многих растений. [ 10 ]
| Категория | Желаемые результаты |
|---|---|
| Уровень pH | от 5,0 до 6,2 |
| Фосфор (PI) | Индекс 50 |
| Калий (КИ) | Индекс 50 |
| Кальций (Ca%) | 40-60% емкости катионного обмена (CEC) |
| Магний (Мг%) | 8-10% ЦИК |
| Базовая насыщенность (BS%) | 35-80% ЦИК |
| Марганец (Mn-I) | Индекс > 25 |
| Цинк (Zn-I) | Индекс > 25 |
| Медь (Cu-I) | Индекс > 25 |
Два распространенных типа коммерческого верхнего слоя почвы — это насыпной верхний слой почвы и верхний слой почвы в мешках. В следующей таблице показаны основные различия между ними. [ 10 ]
| Тип верхнего слоя почвы | ХМ % [ а ] | БС% | рН | ПИ | КИ | Что% | Мг% |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Масса | 0.3 | 69 | 5.2 | 009 | 026 | 45 | 10 |
| в мешках | 0.7 | 78 | 5.8 | 166+ | 178 | 56 | 12.3 |
В качестве альтернативы BSI связывает следующие значения:
| Категория | Желаемые результаты |
|---|---|
| Уровень pH | от 5,5 до 8,5 |
| Фосфат (PO4) | от 16 до 140 мг/л |
| Калий (К) | от 121 до 1500 мг/л |
| Магний (Мг) | от 51 до 600 мг/л |
| Никель (Ni) | от <60 мг/кг |
| Цинк (Zn) | от <200 мг/кг |
| Медь | от <100 мг/кг |
Предыдущие таблицы относятся к универсальным сортам, и некоторые уровни могут меняться в зависимости от pH почвы .
Также существуют стандарты для специальных почв, подходящих для растений с особыми потребностями, включая кислые или вересковые почвы и известковые почвы. Они имеют уровень pH, отличный от типичной почвы, и предназначены для выращивания различных видов растений. Низкое плодородие, низкое плодородие, кислая и низкое плодородие, известковая — это другие классификации почв, предназначенные для растений, которые хорошо растут в почвах с низким содержанием питательных веществ.
Примеры специализированных растений включают венерину мухоловку , которая встречается в средах с низким содержанием азота и фосфора, поэтому менее терпима к средам с высоким содержанием питательных веществ, чем другие растения, и менее способна конкурировать в них. В то время как чернике для хорошего роста требуется вересковая почва, а клевер хорошо растет на известковой почве. Поэтому почвы должны выбираться так, чтобы они подходили растениям, которые планируется выращивать, и, следовательно, требуются стандарты.
Соотношение углерода и азота
[ редактировать ]Верхний слой почвы является основным ресурсом для роста растений и процветания сельскохозяйственных культур. Основными двумя параметрами для этого являются углерод и азот. Углерод обеспечивает энергию, а азот необходим растениям для построения белков и, следовательно, тканей. Растениям необходимы они в различных соотношениях для обеспечения соответствующего роста. Оптимальным показателем для верхнего слоя почвы в Великобритании является соотношение C:N менее 20:1. Основа из опилок обычно имеет высокое соотношение C:N, порядка 400:1, тогда как сено люцерны имеет низкое содержание углерода и обычно может иметь соотношение C:N около 12:1. [ 11 ]
Коммерческое применение
[ редактировать ]качестве верхнего слоя почвы продаются различные почвенные смеси В . Типичным применением этого продукта является улучшение садов и газонов или использование в контейнерных садах . Почва , компост , навоз и торф также продаются для домашнего использования, каждый из которых имеет определенное предназначение. Продукты верхнего слоя почвы обычно не так подходят для горшечных растений или выращивания фруктов и овощей, как почва или компост. Использование его для этой цели также может оказаться непомерно дорогим по сравнению с другими альтернативами.
Верхний слой почвы также используется для правильной планировки поверхности возле жилых зданий. В целях защиты от наводнений Международный жилищный кодекс требует уклона 2% (2,4 дюйма (61 мм)) на первых десяти футах от дома. [ 12 ] Energy Star требует скорости 0,5 дюйма/фута (42 мм/м).
Коммерчески доступный верхний слой почвы (искусственный или природный) в Соединенном Королевстве должен быть классифицирован по британскому стандарту BS 3882, текущая версия которого датирована 2015 годом. Стандарт имеет несколько классификаций верхнего слоя почвы, причем окончательная классификация требует, чтобы материал соответствовал определенным пороговым критериям, таким как питательные вещества. содержание, экстрагируемые фитотоксичные элементы, гранулометрический состав, содержание органических веществ, соотношение углерод:азот, электропроводность, потери при прокаливании, pH, химическое и физическое загрязнение. Пробы верхнего слоя почвы должны быть отобраны в соответствии с британским стандартом и европейским стандартом BS EN 12579:2013 «Улучшители почвы и питательные среды – отбор проб». [ 13 ]
Эрозия
[ редактировать ]верхнего слоя почвы Эрозия происходит, когда верхний слой почвы сдувается или смывается. По оценкам, ежегодные потери для здоровья населения и окружающей среды, связанные с эрозией почвы в Соединенных Штатах, превышают 45 миллиардов долларов. [ 14 ] Традиционные методы промышленного сельского хозяйства, такие как вспашка и распыление большого количества синтетических жидких удобрений, могут ухудшить качество почвы. Интенсивные методы ведения сельского хозяйства, направленные на удовлетворение высоких потребностей в продуктах питания с высокой урожайностью и выращивание сельскохозяйственных культур в монокультурах, могут истощить питательные вещества почвы и повредить почвенный микробиом . Эти факторы могут повлиять на консистенцию и качество почвы, что приведет к усилению эрозии.
Поверхностный сток с сельскохозяйственных полей является разновидностью загрязнения из неточечных источников . Когда идут проливные дожди , верхний слой почвы, а также сельскохозяйственные удобрения и другие потенциальные загрязнители стекают с незащищенных сельскохозяйственных полей. Это может привести к загрязнению водных путей и грунтовых вод , а также потенциально может привести к загрязнению источников питьевой воды. Цветение водорослей может произойти, когда большое количество питательных веществ затопляет реки, озера или океаны, часто в результате стоков с ферм или сточных вод. Эти вредоносные цветения водорослей могут быть токсичными и оказывать разрушительное воздействие на экосистемы и дикую природу. Их часто называют красными приливами из-за присутствия токсичных красных водорослей, которые могут повлиять на источники пищи человека, загрязняя морепродукты. [ 15 ]
Устойчивые методы пытаются замедлить эрозию за счет использования покровных культур для накопления органических веществ в почве. Соединенные Штаты теряют почти 3 тонны верхнего слоя почвы на акр в год. [ 16 ] На 1 дюйм (2,5 см) верхнего слоя почвы может уйти от 500 [ 17 ] и 1000 лет [ 18 ] формироваться естественным путем, что делает скорость эрозии верхнего слоя почвы серьезной экологической проблемой. Судя по тенденциям 2014 года, в мире осталось около 60 лет верхнего слоя почвы. [ 18 ] [ 19 ]
Сохранение
[ редактировать ]
Сохранение почвы – это предотвращение потери верхнего слоя почвы в результате эрозии или предотвращения снижения плодородия, вызванного чрезмерным использованием, подкислением , засолением или другим химическим загрязнением почвы .
Подсечно-огневой метод и другие неустойчивые методы натурального хозяйства практикуются в некоторых менее развитых регионах. Последствием вырубки лесов обычно является крупномасштабная эрозия , потеря питательных веществ в почве, а иногда и полное опустынивание . Методы улучшения сохранения почвы, включая севооборот , покровные культуры , консервирующую обработку почвы и посадку ветрозащитных полос , влияют как на эрозию , так и на плодородие . Когда растения умирают, они разлагаются и становятся частью почвы. Кодекс 330 определяет стандартные методы, рекомендованные Службой охраны природных ресурсов США . Фермеры практиковали сохранение почвы на протяжении тысячелетий. В Европе такие политики, как Общая сельскохозяйственная политика, направлены на применение лучших практик управления, таких как минимальная обработка почвы , зимние покровные культуры, [ 20 ] растительные остатки и поля травы, чтобы лучше решать проблему сохранения почвы. политические Для решения проблемы эрозии также необходимы и экономические действия. Простое в управлении препятствие касается того, как мы ценим землю, и это можно изменить путем культурной адаптации. [ 21 ] Почвенный углерод является поглотителем углерода , играющим важную роль в смягчении последствий изменения климата . [ 22 ]См. также
[ редактировать ]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Процент гуминовых веществ — это мера доли органических веществ, разложившихся с образованием гуминовых и фульвокислот . HM% представляет собой химически активную часть органического вещества. Это значение влияет на определение нормы извести и гербицидов. [1]
- ^ Неер, Дебора А.; Барберчек, Мэри Э. (14 октября 2019 г.). «Почвенные микроартроподы и здоровье почвы: пересечение разложения и подавления вредителей в агроэкосистемах» . Насекомые . 10 (12): 414. doi : 10.3390/insects10120414 . ISSN 2075-4450 . ПМЦ 6955927 . ПМИД 31756962 .
- ^ Бахрам, Мохаммед; Хильдебранд, Фальк; Форслунд, София К.; Андерсон, Дженнифер Л.; Судзиловская, Надежда А.; Бодегом, Питер М.; Бенгтссон-Пальме, Йохан; Анслан, Стен; Коэльо, Луис Педро; Харенд, Хелери; Уэрта-Сепас, Хайме (7 марта 2017 г.). «Структура и функции глобального микробиома верхнего слоя почвы» . Природа . 560 (7717): 233–237. дои : 10.1038/s41586-018-0386-6 . hdl : 1887/73861 . ISSN 0028-0836 . ПМИД 30069051 . S2CID 51892834 .
- ^ Марш, Уильям М. (2010). Ландшафтное планирование: экологические приложения (5-е изд.). Хобокен, Нью-Джерси: Уайли. ISBN 9780470570814 .
- ^ Перейти обратно: а б «Искусственный грунт: быстрый и грязный» . Новый учёный .
- ^ Карпентер, Эндрю Ф.; Фернандес, Иван Дж. (март 2000 г.). «Целлюлярный шлам как компонент искусственного верхнего слоя почвы». Журнал качества окружающей среды . 29 (2): 387–397. Бибкод : 2000JEnvQ..29..387C . дои : 10.2134/jeq2000.00472425002900020004x .
- ^ Петтинелли, Дон; Люси, Харви Д. «Покупка верхнего слоя почвы» (PDF) . Лаборатория анализа питательных веществ почвы.
- ^ Биржак, Анна; Уолмсли, Алена; Андерсон, Николь; Миссен, Джон; Йеллишетти, Мохан (2020). «Оценка искусственного верхнего слоя почвы в полевых условиях: опыт угольной шахты Виктории» . Материалы 28-го Международного симпозиума по горному планированию и выбору оборудования — MPES 2019 . Серия Springer по геомеханике и геоинженерии. стр. 376–389. дои : 10.1007/978-3-030-33954-8_45 . ISBN 978-3-030-33953-1 . S2CID 212959835 .
- ^ Министерство сельского хозяйства США (USDA), Сотрудники отдела исследования почвы (1993). «Руководство по обследованию почв». Архивировано 7 февраля 2007 г. в Справочнике Министерства сельского хозяйства США Wayback Machine 18. Глава 3.
- ^ Национальный комитет по почвам и местности (2009). Полевой справочник по обследованию почв и земель Австралии. Третье издание . CSIRO, Мельбурн.
- ^ Перейти обратно: а б «Почвенный слой. Министерство сельского хозяйства Северной Каролины (июль 1995 г.)» (PDF) . ncagr.gov .
- ^ Понимание соотношения углерода и азота, автор Кроу Миллер ACRES https://www.ecofarmingdaily.com/build-soil/soil-inputs/minerals-nutrients/carbon-nitrogen-ratio/
- ^ «Последний уклон отклоняется от фундамента | Центр решений Building America» . basc.pnnl.gov . Проверено 15 мая 2022 г.
- ^ BS 3882:2015 Спецификация верхнего слоя почвы.
- ^ «Добро пожаловать в CMU – Гражданское и экологическое проектирование – Университет Карнеги-Меллон» (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 24 июня 2010 г.
- ^ «Красный прилив (паралитическое отравление моллюсками) | Mass.gov» . www.mass.gov . Проверено 11 июля 2022 г.
- ^ «Сводный отчет, инвентаризация природных ресурсов за 2007 год» . Служба охраны природных ресурсов, Министерство сельского хозяйства США. Декабрь 2009. с. 97.
- ^ Джеймс Смолка (1 мая 2001 г.). «Питание на месте» . Обнаружить . Проверено 1 мая 2001 г.
- ^ Перейти обратно: а б «Осталось всего 60 лет сельского хозяйства, если деградация почвы продолжится» . Научный американец . 5 декабря 2014 г.
- ^ «Что, если в мире закончится почва?» . Время . 14 декабря 2012 г.
- ^ Панагос, Панос; Боррелли, Паскуале; Мейсбургер, Катрин; Алвелелл, Кристина; Лугато, Эмануэле; Монтанарелла, Лука (2015). «Оценка коэффициента управления эрозионным покровом почвы в европейском масштабе» . Политика землепользования . 48 : 38–50. Бибкод : 2015LUПол..48...38П . doi : 10.1016/j.landusepol.2015.05.021 .
- ^ Панагос, Панос; Имесон, Антон; Мейсбургер, Катрин; Боррелли, Паскуале; Поэзен, Жан; Альюэлл, Кристина (01 августа 2016 г.). «Охрана почв в Европе: желание или реальность?» . Деградация земель и развитие . 27 (6): 1547–1551. Бибкод : 2016LDeDe..27.1547P . дои : 10.1002/ldr.2538 . ISSN 1099-145X .
- ^ Амелунг, В.; Боссио, Д.; де Врис, В.; Кёгель-Кнабнер, И.; Леманн, Дж.; Амундсон, Р.; Бол, Р.; Коллинз, К.; Лал, Р.; Лейфельд, Дж.; Минасный, Б. (27 октября 2020 г.). «На пути к глобальной стратегии смягчения последствий почвенного климата» . Природные коммуникации . 11 (1): 5427. Бибкод : 2020NatCo..11.5427A . дои : 10.1038/s41467-020-18887-7 . ISSN 2041-1723 . ПМЦ 7591914 . ПМИД 33110065 .
Дальнейшее чтение
[ редактировать ]- Падение верхнего слоя почвы: он исчезает
- Манн, К. (2008). «Наша добрая земля» . Журнал «Нэшнл Географик» . 214 (3): 80–107. Архивировано из оригинала 21 января 2013 г.
Внешние ссылки
[ редактировать ]- Техническое руководство электронного полевого офиса Министерства сельского хозяйства США — подробные руководства по сохранению почвы, адаптированные для отдельных штатов/округа.
| Базы данных органов управления : Национальные |
|---|
