Ухудшение и деградация почвы - Soil retrogression and degradation

Ретрогрессия и деградация почвы - это два регрессивных процесса эволюции, связанных с потерей равновесия стабильной почвы . Ретрогрессия происходит в первую очередь из-за эрозии почвы и соответствует явлению, при котором сукцессия возвращает землю в ее естественное физическое состояние. Деградация - это эволюция, отличная от естественной эволюции, связанная с местным климатом и растительностью . Это происходит из-за замены первичных растительных сообществ (известных как климаксная растительность ) вторичными сообществами. Эта замена изменяет состав и количество гумуса и влияет на формирование почвы . Это напрямую связано с деятельностью человека. Деградация почвы также может рассматриваться как любое изменение или экологическое нарушение почвы, которое считается вредным или нежелательным.

Общий

В начале почвообразования обнаженные выходы горных пород постепенно заселяются первобытными видами ( лишайниками и мхами ). На смену им приходят травянистые растения, кустарники и, наконец, лес . Параллельно с этим , первым гумусом водоносного горизонта формируется (на горизонте), а затем некоторые минеральные горизонты (B горизонтов). Каждая последующая стадия характеризуется определенной ассоциацией почвы / растительности и окружающей среды, которая определяет экосистему .

Результат интенсивной обработки почвы при деградации почвы
Живая изгородь из ивы, укрепленная фашинами для ограничения стока, север Франции

Через некоторое время параллельной эволюции между землей и растительностью достигается состояние устойчивого равновесия . Этот этап развития одни экологи называют кульминационным , а другие - «природным потенциалом». Преемственность - это эволюция к кульминации. 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 показывает последовательность лесов пигмеев в округе Мендосино, Калифорния. Почвы естественным образом достигают состояния высокой продуктивности , после чего они естественным образом разлагаются по мере удаления минеральных питательных веществ из почвенной системы. Таким образом, более старые почвы более уязвимы для эффектов индуцированного регресса и деградации.

Экологические факторы, влияющие на почвообразование

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

  • Факторы первого типа - это средний климат местности и связанная с ней растительность ( биом ).
  • Второй тип факторов является более локальным и связан с исходной породой и местным дренажем . Этот тип факторов объясняет появление специализированных ассоциаций (торфяников).

Теория биоргексиста

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 биостази.
  • 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 гумус и обеспечивает восходящую циркуляцию веществ. Он защищает землю от эрозии , играя роль барьера (например, защиты от воды и ветра ). 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), нарушение экосистемы становится слишком важным. В этом последнем случае эрозия ответственна за разрушение верхних горизонтов почвы и лежит в основе явления возврата к первоначальным условиям. Это явление называется регрессом 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 путем прямым и жестокого действием, такие как очистка, оскорбительные порезы , лесные пастбища, пометы сгребания. Кульминационная растительность постепенно заменяется, а почва модифицируется (пример: замена лиственных лесов на вересковые или сосновые насаждения). Ретрогрессия часто связана с очень древними человеческими практиками.

Влияние человеческой деятельности

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

Эрозия тесно связана с деятельностью человека. Например, дороги с увеличивающейся непроницаемостью поверхности приводят к потере воды и потере грунта. Сельское хозяйство также ускоряет эрозию почвы (увеличение размера поля, связанное с удалением живых изгородей и канав). Луга регрессируют в пользу пашни. Поверхности яровых культур (подсолнечник, кукуруза, свекла) увеличиваются и зимой оставляют землю обнаженной. Склонные участки постепенно зарастают виноградной лозой . Наконец, использование гербицидов оставляет землю обнаженной между урожаями. Новые культурные обычаи, такие как механизация, также увеличивают риск эрозии. Внесение удобрений минеральными удобрениями, а не органическими удобрениями, постепенно разрушает почву. Многие ученые наблюдали постепенное уменьшение содержания органического вещества в почвах, а также снижение биологической активности почвы (в частности, в отношении химического использования). Наконец, обезлесение , в частности, вызывает деградацию лесных почв.

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

Последствия регрессии и деградации почвы

Вот некоторые из последствий регресса и деградации почвы:

  • Влияние на урожайность : недавний рост численности населения оказал огромное давление на почвенные системы мира. Более 6 миллиардов человек сейчас используют около 38% суши Земли для выращивания сельскохозяйственных культур и животноводства. Многие почвы страдают от различных видов 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 . Незначительная деградация относится к земле, на которой 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.
  • Стихийные бедствия : стихийные бедствия, такие как сели, наводнения, являются причиной гибели многих живых существ каждый год. Это вызывает цикл , как наводнения могут ухудшать почвы, и 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 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 повлечь за собой нарушение микробных сообществ, исчезновение кульминационной растительности и сокращение среды обитания животных, что приведет к утрате биоразнообразия и исчезновению животных .
  • Экономический ущерб: 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.

Улучшение почвы, восстановление и регенерация

С проблемами эрозии почвы можно бороться, и определенные методы могут привести к улучшению почвы и ее восстановлению. 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 потребовалось более 1000 лет. Восстановление почвы - это преобразование деградированной почвы посредством биологических, химических или физических процессов.

Когда на низкоглинистых почвах северного Таиланда снизилась продуктивность, фермеры сначала отреагировали добавлением органического вещества из термитников , но в долгосрочной перспективе это было неустойчиво. Ученые экспериментировали с добавлением в почву бентонита , одного из смектитовых глин. В полевых испытаниях, проведенных учеными из Международного института управления водными ресурсами в сотрудничестве с Университетом Кхон Каен и местными фермерами, это помогло сохранить воду и питательные вещества. Дополнение обычной практики фермера однократным внесением 200 кг бентонита на рай (6,26 рая = 1 га) 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 другая - 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. Исследователи подсчитали, что 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.

Смотрите также

использованная литература