Войти
Плодородие почвы означает способность почвы поддерживать рост сельскохозяйственных растений, т.е. обеспечить растения среду обитания и привести к устойчивым и стабильным урожаям высокого качества. Плодородная почва имеет следующие свойства:
Следующие свойства способствуют плодородию почвы в большинстве ситуаций:
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). Твердая коренная порода, не являющаяся почвой, обозначается буквой R. Биодоступный фосфор - 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% азота, 10% (P 2O5) доступного фосфора и 15% (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. Однако некоторые критикуют использование неорганических удобрений, утверждая, что водорастворимый азот не обеспечивает долгосрочных потребностей 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 постоянный круговорот питательных веществ между органическими и неорганическими формами. Поскольку растительный материал и отходы животного происхождения разлагаются микроорганизмами, они выделяют неорганические питательные вещества в почвенный раствор, и этот процесс называется минерализацией. Эти питательные вещества могут затем 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. 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 увеличилась более чем вдвое, в то время как цена на каменный фосфат как базовое сырье выросла в восемь раз. Недавно был введен в употребление термин пик фосфора из-за ограниченного присутствия каменного фосфора в мире.
Фотосинтез - это процесс, при котором растения используют световую энергию для запуска химических реакций, которые преобразуют CO 2 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 ограничены азотом, фосфором и калием, низкие уровни диоксида углерода 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 CO 2 может, в очень небольшой степени, продолжать увеличивать чистый фотосинтетический выход.
Истощение почвы происходит, когда компоненты, способствующие плодородию удаляются и не заменяются, а условия, поддерживающие плодородие почвы, не поддерживаются. Это приводит к плохой урожайности. В сельском хозяйстве истощение запасов может быть вызвано чрезмерно интенсивной обработкой и неадекватным управлением почвой.
Плодородие почвы может стать серьезным препятствием при быстром изменении землепользования. Например, в Colonial New England 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. 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., вспашка - все служило для увеличения эрозии ».
Одно из самых распространенных случаев истощения почвы по состоянию на 2008 год - в тропических зонах, где содержание питательных веществ в почвах низкое. Комбинированное воздействие растущей плотности населения, крупномасштабных промышленных вырубок, подсечно-огневого земледелия и скотоводства и других факторов в некоторых местах привело к истощению почвы за счет быстрого и почти полного удаления питательных веществ.
Истощение почвы сказалось на состоянии жизни растений и сельскохозяйственных культур в сельском хозяйстве многих стран. 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. Многие страны Африки также испытывают истощение плодородных почв. В регионах с сухим климатом, таких как Судан и странах, составляющих 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.
Истощение верхнего слоя почвы происходит, когда богатый питательными веществами органический верхний слой почвы, формирование которого в естественных условиях занимает от сотен до тысяч лет, размывается или истощается от исходного органического материала. Исторически сложилось так, что крах многих прошлых цивилизаций можно объяснить истощением верхнего слоя почвы. С начала сельскохозяйственного производства на Великих равнинах в Северной Америке в 1880-х годах исчезла примерно половина верхнего слоя почвы.
Истощение может происходить из-за множества других эффектов, включая перенапряжение (которое повреждает структуру почвы), недостаточное использование поступающих питательных веществ, что приводит к разработке банка питательных веществ почвы, и засоление почвы.
Качество поливной воды очень важно для поддержания плодородия почвы и пашни, а также для использования растениями большей глубины почвы. Когда почва орошается водой с высоким содержанием щелочи, в почве накапливаются нежелательные соли натрия, что сильно снижает дренажную способность почвы. Таким образом, корни растений не могут глубоко проникать в почву для оптимального роста щелочных почв. Когда почва орошается водой с низким pH / кислой, полезные соли (Ca, Mg, K, P, S и т. Д.) Удаляются путем слива воды из кислой почвы и кроме того, нежелательные для растений соли алюминия и марганца растворяются из почвы, препятствуя росту растений. Когда почва орошается с высокой засоленностью водой или из орошаемой почвы не отводится достаточное количество воды, почва превращается в засоленную почву или теряет свое плодородие. Соленая вода увеличивает требование тургорного давления или осмотического давления, которое препятствует отбору воды и питательных веществ корнями растений.
Основные потери почвы происходят 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, но теряет свое плодородие из-за накопления нежелательных и истощения необходимых неорганических солей из почвы 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 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 Штаты, Пампа и Гран-Чако в Южной Америке и Украина - Центральная Азия Чернозем пояс. 