Основная причина снижения плодородия почв: Снижение плодородия почвы – причины и методы восстановления

Деградация почв. Ее причины, последствия и методы недопущения

Деградация земель – это процесс, в результате которого ухудшается качество почвы, происходящий из-за таких аспектов, как неправильное землепользование. Этот процесс связан с ухудшением физического, биологического и химического состояния верхнего слоя земли.

К формам деградации земель относятся: снижение плодородия, неблагоприятные изменения щелочности, кислотности или солености, экстремальное затопление, использование токсичных загрязнителей почвы, эрозия и ухудшение ее структурного состояния. Эти элементы ежегодно способствуют значительному снижению качества почвы и земель в целом. Чрезмерная ее деградация, таким образом, приводит к немедленным и долгосрочным воздействиям, которые приводят к серьезным экологическим проблемам.

В то время как деградация почвы может происходить естественным путем, она сильно подвержена антропогенной деятельности. Кроме того, изменение климата в сочетании с деятельностью человека продолжает усугублять деградацию почвы.

Основные причины деградации земель:

Физические факторы, которые изменяют естественный состав и структуру почвы. Дожди, поверхностный сток, наводнения, ветровая эрозия, обработка почвы и массовые перемещения приводят к потере плодородного верхнего слоя, что ухудшает качество почвы.

Химические факторы. По причине чрезмерной щелочности, кислотности или заболачивания воды происходит сокращение питательных веществ в почве. Из-за этого меняются ее химические свойства, которые определяют наличие питательных веществ.

Биологические факторы, которые непосредственно зависят от деятельности людей и растений, из-за чего снижается качество земли. Определенные виды бактерий и грибков оказывают сильное влияние на микробную активность почвы через биохимические реакции. По этой причине снижается урожайность и продуктивная пригодность почвы. Человеческая деятельность, например, плохие методы ведения сельского хозяйства, может также истощать питательные вещества в почве, тем самым снижая ее плодородие. Биологические факторы влияют в основном на снижение ее микробной активности.

Кроме того, деградация земель сельскохозяйственного назначения непосредственно связана с чрезмерным и неправильным использованием пестицидов и химических, биологических и органических удобрений. Они убивают организмы, которые способствуют связыванию почвы. Большинство методов ведения сельского хозяйства непосредственно касаются применения удобрений и пестицидов. Нередко это сопровождается их неправильным или чрезмерным применением. Результат – уничтожение полезных бактерий и других микроорганизмов, которые помогают в формировании почвы.

К таким методам внесения удобрений и относится навоз, особенно в жидком его виде, при неправильном использовании может быть источником распространения сорняков, опасных заболеваний. Для предотвращения засорения полей следует применять перепревший и полуперепревший навоз, а также при необходимости проводить его дезинфекцию. Это позволит избежать многих экологически неблагоприятных ситуаций. Загрязнение грунтовых и поверхностных вод соединениями азота в основном происходит при нарушении технологий применения (хранения) навоза, навозной жижи и птичьего помета. Значительный ущерб окружающей среды наносит бессистемное использование бесподстилочного навоза, навозных стоков и других отходов животноводства в нарушение научно обоснованных рекомендаций. При использовании навозной жижи необходимо исключить ее снос с удобряемых полей и попадание в водоемы путем устройства на краях участков оградительных валиков. Их также целесообразно создавать при внесении навоза на полях, имеющих значительный уклон, чтобы избежать его смыва талыми и дождевыми водами.

Проблема утилизации и обеззараживание навоза и сточных вод в промышленном животноводстве имеет медико-ветеринарное, хозяйственное и экологическое значения. В зоне животноводческих комплексов основными проблемами, которые имеют экологическое значение, присутствует эвтрофикация водоемов, возможное накопление патогенных микроорганизмов.

Жидкий навоз содержит значительное количество патогенных организмов, при анаэробном его разложении образовываются вредные газы (сероводород, аммиак и т.п.), а также жирные кислоты, амины и другие соединения с неприятным запахом. Поэтому при отсутствии надлежащего контроля за его хранением и использованием создается реальная угроза распространения инфекционных болезней в зоне животноводческих комплексов.

Внесение бесподстилочного навоза и животноводческих стоков от крупного рогатого скота и свиней в грунт приводит к бактериальному его заражению. Патогенные бактерии сохраняются в почве на протяжении 4-6 месяцев. Сельскохозяйственные культуры, которые выращивают на таких полях, заражаются патогенными бактериями. При внесении стоков в почву методом дождевания на расстоянии до 400 метров распространяются яйца гельминтов.

Как правило, твердые отходы используют не всегда эффективно. Их вносят в почву на сельскохозяйственные угодья, подвергают высокотемпературной сушке, компостируют при естественных условиях, вермикультивируют, перерабатывают в биогаз, личинками синантропных мух в биоперегной и т. д. Однако микробиологическая переработка навоза или помета, а также любых органических отходов имеет несравненные преимущества перед другими и обусловлена получением продуктов целевого назначения с заданными характеристиками и удовлетворяющих экологические требования: биоремедиация почв, получение биогаза, создание новых удобрений, кормовых и пищевых добавок и т. д.

Это даст возможность более полного использования отходов животноводства и растениеводства в пищевых целях.

Управление Россельхознадзора по Республике Мордовия и Пензенской области

По данным Информационного агентства «Российские Интернет Технологии»

причины, последствия и решение проблемы

Проблемы экологии

Уборщик Отходов Send an email 06.04.2023

0 14 317 Читать 3 мин.

Изображение от jcomp на Freepik

Деградация земель – это процесс, в результате которого ухудшается качество почвы, происходящий из-за таких аспектов, как неправильное землепользование, сельское хозяйство и пастбище, городские или промышленные цели.  Процесс связан с ухудшением физического, биологического и химического состояния покрова планеты.

Содержание статьи

Причины деградации земель

Основная причина деградации почвы — человеческая деятельность.

Формы деградации земель: снижение плодородия почвы, неблагоприятные изменения щелочности, кислотности или солености, экстремальное затопление, использование токсичных загрязнителей почвы, эрозия и ухудшение ее структурного состояния. Эти элементы ежегодно способствуют значительному снижению качества земли. Чрезмерная ее деградация, таким образом, приводит к немедленным и долгосрочным воздействиям, которые приводят к серьезным глобальным экологическим проблемам.

В то время как деградация почвы может происходить естественным путем, она сильно подвержена антропогенной деятельности. Кроме того, изменение климата в сочетании с деятельностью человека продолжает усугублять деградацию почвы.

Факторы, вызывающие деградацию земель

Причины деградации земель:

1. Физические факторы, которые изменяют естественный состав и структуру почвы.  Дожди, поверхностный сток, наводнения, ветровая эрозия, обработка земли и массовые перемещения приводят к потере плодородного верхнего слоя, что ухудшает качество почвы.
2. Биологические факторы, которые непосредственно зависят от деятельности людей и растений, из-за чего снижается качество земли. Определенные вилы бактерий и грибков оказывают сильное влияние на микробную активность почвы через биохимические реакции. По этой причине снижается урожайность и продуктивная пригодность почвы. Человеческая деятельность, например, плохие методы ведения сельского хозяйства, может также истощать питательные вещества в земле, тем самым снижая ее плодородие. Биологические факторы влияют в основном на снижение ее микробной активности;
3. Химические факторы. По причине чрезмерной щелочности, кислотности или заболачивания воды происходит сокращение питательных веществ в почве. Из-за этого меняются ее химические свойства, которые определяют наличие питательных веществ.  Вызвано накоплением соли и вымыванием питательных веществ, которые ухудшают качество почвы, вызывая нежелательные изменения в основных химических компонентах почвы. Эти химические факторы обычно приводят к необратимой потере почвенных питательных веществ и производительности, такой как упрочнение глинистых почв, богатых железом и алюминием, в жесткие лотки.

Все указанные выше физические факторы приводят к различным типам
эрозии почвы (главным образом, водной и ветровой эрозии) и действиям по
отслоению почвы, и их физические силы в конечном итоге изменяют состав и
структуру почвы, изнашивая верхний слой почвы, а также органическое
вещество. В долгосрочной перспективе физические силы и процессы
выветривания приводят к снижению плодородия почвы и неблагоприятным изменениям
в составе / структуре почвы.

Кроме того, деградация земель сельскохозяйственного назначения непосредственно связано с чрезмерным и неправильным использованием пестицидов и химических удобрений убивают организмы, которые способствуют связыванию почвы.  Большинство методов ведения сельского хозяйства непосредственно касаются применения удобрений и пестицидов. Нередко это сопровождается их неправильным или чрезмерным применением. Результат – уничтожение полезных бактерий и других микроорганизмов, которые помогают в формировании почвы.

Причины деградации земель по вине человека

Другие причины деградации земель:

1. Вырубка лесов – из-за воздействия на почву минералов путем удаления деревьев и растительного покрова, которые поддерживают наличие слоев гумуса и подстилки на поверхности почвы;
2. Промышленная и горнодобывающая деятельность – за счет загрязнения, уничтожения растительного покрова и выпуска в почву множество токсичных химикатов, таких как ртуть, отравляя и делая земли непродуктивными для любых других целей;
3. Неправильная практика выращивания – разбивает почву на более мелкие частицы, которые увеличивают скорость эрозии;
4. Урбанизация – денудирует (сносит, переносит) растительный покров почвы, уплотняет почву во время строительства и изменяет схему дренажа, покрывает почву непроницаемым слоем бетона, который усиливает поверхностный сток, что приводит к большей эрозии верхнего слоя почвы;
5. Перевыпас – разрушает поверхностный растительный покров и частицы почвы, увеличивая темпы ее эрозии.

Сложные формы химических веществ удобрения также ответственны за денатурирование основных минералов почвы, вызывая потери питательных веществ из почвы. Следовательно, неправильное или чрезмерное использование удобрений увеличивает скорость деградации почвы, разрушая биологическую активность почвы и накапливая токсичность из-за неправильного использования удобрений.

Все это приводит в тому, что запускаются необратимые процессы деградации земель, снижение биоразнообразия стимулирует следующий виток деструктивных процессов.

Решение проблемы деградации земель

Изображение от jcomp на Freepik

Снижение качества почвы является одной из
основных причин деградации земель и считается причиной 84% постоянно
уменьшающихся площадей. Год за годом огромные акры земли теряются из-за
эрозии почвы и загрязнения. Около 40% сельскохозяйственных угодий в мире
значительно ухудшается по качеству из-за эрозии и использования химических
удобрений, которые препятствуют регенерации земли.  Снижение качества почвы
в результате чрезмерного применения сельскохозяйственных химических
удобрений также приводит к загрязнению воды и земли.

Пути решения этой проблемы:

1. Сокращение
   вырубки леса;
2. Мелиорация
   земель;
3. Предотвращение
   их засоления;
4. Правильные
   механизмы обработки почвы являются одним из наиболее устойчивых способов
   избежать ухудшения ее качества.

Все эти меры требуют взвешенного и грамотного решения со стороны государственных властей разных государств. Они затронут не только сельское хозяйство, доля которого в развитых странах около 1%, но и строительный, промышленный комплекс, обеспечивающий в значительной степени благосостояние граждан. Поэтому такие решения не вызовут массового одобрения со стороны населения, особенно развитых стран. Но они необходимы, чтобы остановить деградацию земель в глобальном масштабе.

Читайте также

Снижение плодородия почвы: почему это происходит?

Снижение плодородия почвы происходит, когда количество питательных веществ, извлеченных из почвы в продуктах сбора урожая, превышает количество питательных веществ, которые вносятся. В этой ситуации потребности культуры в питательных веществах извлекаются из запасов почвы, пока эти запасы не могут удовлетворить потребности культуры. Это основное определение плодородия почвы . Лучшим решением проблемы деградации почвы является обработка почвы.

Таким образом, целью данной статьи является обзор потеря плодородия почвы и варианты управления ею в соответствии с перспективами растениеводства в Эфиопии. Основными причинами неплодородности почвы являются демографическое давление, модели землепользования, свободный выпас животных, нехватка источников энергии, владение землей и неэффективная государственная политика.

Что вызывает снижение плодородия почвы?

Такие факторы, как вырубка лесов, плохое обращение с промышленными отходами, чрезмерное земледелие, , чрезмерный выпас скота, деградация почвы, и рост городов, также вносят значительный вклад. Органические вещества играют важную роль в поддержании плодородия почвы, сохраняя питательные вещества.

Управление снижением плодородия почвы

Управление снижением плодородия почвы направлено на поддержание органического вещества почвы, структуры почвы, питания почвы и удовлетворительного ph почвы.

Это может быть достигнуто в системах земледелия путем:

• На стадии травы и бобовых
• Добавить почвенный кондиционер или удобрение
• Использовать систему обработки почвы
• Держите пожнивные остатки на месте.

Однако для управления расслоением питательных веществ в системах с уменьшенной обработкой почвы/пожнивными остатками может потребоваться стратегическая обработка почвы для перераспределения питательных веществ с поверхности почвы в недра и более глубокое внесение калийных и фосфорных удобрений.

Передовые методы управления, такие как нормы внесения удобрений, часто используются производителями, но из-за отсутствия подтверждающих исследований эти методы иногда не имеют четкого определения.

Эффекты                                                                       

Он содержит азот и серу в органических формах и другие необходимые питательные вещества, такие как калий и кальций. Потеря органического вещества происходит в основном при непрерывной культивации с удалением или сжиганием стерни и ускоряется при частой обработке почвы.

Во всех сельскохозяйственных системах питательные вещества со временем теряются при сборе урожая, например, зерновых. Потери питательных веществ за пределы участка также могут происходить из-за эрозии почвы, стока, выщелачивания и сжигания растительных остатков.

В кислых почвах чаще всего встречаются следующие пункты:

• Полезные почвенные микроорганизмы могут препятствовать повторному использованию питательных веществ.
• Фосфор в почве может стать менее доступным для растений
• Может возникнуть дефицит кальция, магния и молибдена
• Возможно ограничение способности растений использовать подпочвенную влагу.
• Алюминий, токсичный для растений и микроорганизмов, может выделяться из почвы
• Уровни марганца могут достигать токсичных уровней
• Может увеличить поглощение сельскохозяйственными культурами и травами загрязнителя тяжелым металлом, кадмия.

Содействующие факторы

Некоторые факторы, способствующие снижению плодородия почвы, включают:

• Внесение высоких доз азотных удобрений на основе аммония в естественно кислые почвы
• Азотное выщелачивание, первоначально применявшееся в качестве удобрений на основе аммония
• Сбор растительного сырья (растительный материал щелочной, поэтому при его удалении почва становится более кислой, чем если бы растительный материал возвращался в почву).

Меры борьбы

Здесь у нас есть решения по деградации почвы для вас. Кислотность почвы необходимо лечить на ранней стадии. Если кислотность распространяется в недра, может произойти серьезное снижение урожайности. Кроме того, подповерхностную кислотность сложно и дорого контролировать. Существует несколько способов минимизировать процесс закисления почвы, в том числе:

• Использование менее подкисляющих методов ведения сельского хозяйства рассматривается, когда в почве появляются признаки подкисления.
• Применение извести в сельском хозяйстве для противодействия закислению, вызванному растущими системами.

Биологические добавки к почве

Почвенные кондиционеры используются главным образом в сельском хозяйстве для поддержки роста и развития растений путем добавления в почву органических и неорганических питательных веществ и улучшения водоудерживающей способности, органического вещества и способности почвы удерживать. Кроме того, органические производители могут столкнуться с проблемами безопасности пищевых продуктов на ферме, связанными с использованием почвенных добавок.

Это может быть связано с ограничениями NOP на входные данные и методы или по личным или культурным причинам, которые противоречат стандартным методам обеспечения безопасности пищевых продуктов. Одно из основных ограничений, которое соблюдают производители органической продукции, — ограниченное использование синтетических веществ для производства продуктов питания.

Содержание соли и рН Поправки

Почвенная добавка Высокое содержание соли и высокий рН. уровни являются общей проблемой в почвах Колорадо. Поэтому избегайте калибровки с высокой соленостью или высоким рН. Высокая соленость и/или ph. поправки часто включают компост на основе навоза, твердые биологические вещества и компост на основе твердых биологических веществ, а также древесную золу, кислый торф и навоз Колорадо.

Компенсация общей солености до 10 мм вод. Ст./см допустимо, если хорошо смешать с почвой с низким содержанием солей (менее 1 мм фитиля/см) Туалет. Модификация ст./см вызывает сомнения при содержании солей более 10 мм.

Выберите малосолевое удобрение для почв с высоким содержанием солей. Запросите анализ органических поправок, которые вы рассматриваете, и выбирайте поправки с умом. Если тест недоступен, попробуйте небольшое количество поправки, прежде чем покупать большое количество.

Советы Снижение бесплодия почвы

• Стадия трав и бобовых.
• Уменьшенная система обработки почвы.
• Пожнивные остатки.

Стадия трав и бобовых культур

Пастбищная обработка почвы – это сельскохозяйственный метод, при котором однолетние культуры высаживаются на постоянных пастбищах, находящихся в состоянии покоя или подготовленных для выпаса скота, чтобы лишить многолетние растения их конкурентных пастбищных преимуществ. Они хотели иметь пастбища и сельскохозяйственные угодья в одном месте.

Уменьшенная система обработки почвы

Этот тип обработки почвы снижает зависимость от неблагоприятной обработки почвы. Это означает область с меньшей интенсивностью, меньшей глубиной и меньшим количеством нарушений в вашем саду, поле или ферме. Однако его можно применить ко всей системе, ко всей ферме или просто как часть цикла для конкретной культуры.

Остатки урожая

Остатки растений улучшают биологические, физические и химические свойства почвы. Повторное использование питательных веществ также является причиной сохранения растительных остатков за счет исключения или сведения к минимуму обработки почвы. Пожнивные остатки давно известны как инокулят для распространения болезней.

Какие факторы способствуют потере плодородия почвы?

Культуры посредством сельскохозяйственных продуктов и сельскохозяйственных отходов извлекают питательные вещества из почвы. Если поступления неорганических или органических питательных веществ недостаточны, потеря питательных веществ может привести к снижению плодородия.

Заключение

Когда количество питательных веществ, извлеченных из почвы в собранных продуктах, превышает количество обеспеченных питательных веществ, плодородие почвы снижается. В этом случае пищевые потребности культуры удовлетворяются за счет запасов почвы до тех пор, пока эти запасы не перестанут удовлетворять потребности культуры. Снижение плодородия почвы действительно вредно для ваших культур, поэтому мы должны быть очень осторожны и уделять должное внимание земле и ее почве.

Почему плодородная земля деградирует и теряется

Follow The Food

Ричард Грей

В Айове его называют «черным золотом» — плодородным покрывалом, покрывающим не имеющий выхода к морю штат Среднего Запада. Тысячи лет роста, смерти и разложения степной травы оставили на обширных равнинах толстый слой темного органического вещества.

Когда европейско-американские поселенцы впервые начали вспахивать землю в Айове, они обнаружили, что погода и местная геология объединили эту органическую мульчу с песком и илом, чтобы сформировать богатую питательными веществами почву, называемую суглинком. Это дало Айове одну из самых плодородных почв на планете и позволило ей стать одним из крупнейших производителей кукурузы, соевых бобов и овса в Соединенных Штатах за последние 160 или около того лет.

Но под ногами фермеров Айовы разворачивается кризис. Средняя глубина верхнего слоя почвы в Айове уменьшилась примерно с 14-18 дюймов (35-45 см) в начале 20-го века до 6-8 дюймов (15-20 см) к его концу. Неустанная обработка почвы и беспокойство от сельскохозяйственных машин позволили ветру и воде унести этот бесценный ресурс.

Та же картина наблюдается на фермах по всему миру. Почвы сильно деградируют из-за сочетания интенсивных методов ведения сельского хозяйства и естественных процессов. По мере того, как плодородный слой почвы истончается, становится все труднее выращивать сельскохозяйственные культуры для еды. Без изменения методов ведения сельского хозяйства и срочного поиска способов сохранения почвы глобальное снабжение продовольствием начинает выглядеть ненадежным.

Даже на все еще плодородных полях Айовы потеря почвы вызывает тревогу. По данным экологических групп, всего за одну весну 2014 года Айова потеряла почти 14 миллионов тонн почвы со своих пахотных земель в результате серии штормов. Исследование 82 участков в 21 округе, проведенное Университетом штата Айова, показало, что за 50 лет, начиная с 1959 года, структура почвы и уровень органического вещества ухудшились, а кислотность увеличилась.

«Ветровая эрозия не так серьезна, как это было в эпоху пыльных котлов, но за последние 20 лет характер осадков изменился», — говорит Паула Эллис, фермер из округа Ли на юго-востоке Айовы. «Раньше у нас выпадало от одного до двух дюймов дождя каждую неделю, но теперь у нас случаются более сильные дожди, когда выпадает шесть дюймов, и это попадает на почву на фермах».

Проблемы, с которыми сталкивается Айова, отнюдь не уникальны. По данным Продовольственной и сельскохозяйственной организации Объединенных Наций (ФАО), треть почв в мире в настоящее время деградирована от умеренной до высокой.

Процессы, которые создают высококачественный плодородный верхний слой почвы, могут длиться веками. Но мир расходует этот ресурс с угрожающей скоростью. Около 40% земель в мире уже занято сельским хозяйством, в то время как выпас скота и расширение городских территорий сокращают оставшиеся куски.

На первый взгляд может показаться, что в мире нет недостатка в грязи и грязи. Но это качество, которое действительно имеет значение.

«Многие виды деградации почвы невидимы», — говорит Рональд Варгас, секретарь глобального почвенного партнерства в ФАО в Риме. «Вы просто не увидите потери органического углерода из почвы или накопления в ней загрязнения, пока не попытаетесь посадить там сельскохозяйственные культуры».

Эрозия, уплотнение, дисбаланс питательных веществ, загрязнение, подкисление, заболачивание, утрата биоразнообразия почвы и повышение засоления влияют на почву во всем мире, уменьшая ее способность поддерживать жизнь растений и, следовательно, выращивать сельскохозяйственные культуры.

В крайнем случае, 12 миллионов гектаров земли — площади, которая может производить эквивалент 20 миллионов тонн зерна в год — ежегодно теряются из-за опустынивания. Между тем, распространение наших городов и дорожных сетей запечатывает почвы вне досягаемости под слоями асфальта и бетона.

По некоторым оценкам, от одного миллиарда до шести миллиардов гектаров земли в настоящее время считаются деградировавшими. Но проблемы сильно различаются от региона к региону. По словам Варгаса, в нескольких местах такая деградация произошла естественным образом.

«Есть места, пейзажи которых можно сравнить с Луной, — говорит он. «Но деятельность человека привела к неприемлемому уровню деградации».

Изменение климата, распространение интенсивного земледелия, вырубка лесов и промышленная деятельность ускорили потерю почв почти во всех странах мира. Сельскохозяйственные методы, такие как вспашка, разрыхляют почву и разрушают ее естественную структуру, убивая многие жизненно важные бактерии и грибки, которые там живут, и делая ее уязвимой для смывания.

«Почва полезна не только тем, что помогает нам выращивать пищу, — говорит Варгас. «[Почвы] являются ключевыми для хранения воды — хорошая почва подобна губке, которая впитывает дождь и удерживает его там. Это важно для повторного использования питательных веществ и хранения углерода, который в противном случае попал бы в атмосферу».

Если мы хотим и впредь наслаждаться богатством наших земель, необходимо срочно что-то предпринять.

Ваш браузер не поддерживает видео HTML5.

00:00 / 00:00

Реклама

   секунд

Рейчел Строер указывает на две культуры, растущие рядом. Оба сорта пшеницы, каждый с характерными жесткими травянистыми стеблями и колосьями, полными семян. Для неопытного глаза, пожалуй, единственная разница в том, что один из них кажется более коренастым и имеет более плотную шапку.

Под землей, однако, различия более очевидны. Одна из трав выпускает тонкие усики корней, которые проникают под поверхность всего на пару футов (0,5 м). Другой представляет собой толстый переплетенный мат, простирающийся почти на 10 футов (3 м) вниз.

Эта вторая пшеница представляет собой одомашненный сорт дикого пырея, известного как Thinopyrum intermedium, который естественным образом растет в Центральной Европе и Западной Азии. Она крупнее обычной пшеницы и имеет более мелкие семена, менее плотно упакованные в гораздо более вытянутую головку. Однако самое большое отличие заключается в том, что он многолетний.

Это означает, что в отличие от обычной пшеницы, которая отмирает каждый год и поэтому требует повторного посева свежими семенами перед каждым вегетационным периодом, этот пырей вырастет без повторного посева. Это могло бы стать решением одной из основных причин деградации почвы.

«Каждый раз, когда вы возделываете почву, она разрушает существующую в ней естественную экосистему», — говорит Строер, главный специалист по стратегии Land Institute, сельскохозяйственной исследовательской организации, базирующейся в Салине, штат Канзас, которая одомашнивает дикий пырей в продукт. по имени Кернза. «С многолетними растениями требуется гораздо меньше обработки почвы».

Есть и другие преимущества. По словам Строера, прижившиеся многолетние травы дают меньше возможностей для роста сорняков на поле.

«Вспашка почвы разрыхляет ее и служит благоприятным ковриком для сорняков», — говорит она. Обладая обширной корневой сетью, многолетники часто лучше справляются с периодами засухи и помогают удерживать почву, предотвращая эрозию этого драгоценного ресурса.

«Мы считаем, что многолетние насаждения — это самое близкое, что мы можем сделать для восстановления почвы до состояния, которое существовало на нашей планете миллионы лет», — говорит Строер. «В каждом родном ландшафте на планете есть смесь многолетников, растущих на нем по уважительной причине».

Земельный институт пытается разработать новое поколение многолетних культур, которые могут дополнить и даже заменить наши существующие однолетние культуры. Помимо Kernza, компания также занимается выращиванием многолетнего риса, бобовых культур и сорго, популярных зерновых культур в Африке и Южной Азии.

Ваш браузер не поддерживает видео HTML5.

00:00 / 00:00

Реклама

   секунд

Многолетние культуры — далеко не идеальное решение. Возраст самых старых нитей Kernza на тестовых полях Института Земли составляет 10 лет. Теперь они производят мало семян.

«Урожайность начинает падать примерно через три-четыре года, — говорит Строер. Это означает, что после этого растения необходимо будет заменить, чтобы обеспечить достойную урожайность. «Это то, над чем мы работаем.

«Но мы видели некоторые многолетние культуры риса в Китае, которые продержались пять лет и дали 10 урожаев. Такие временные рамки могут иметь большое значение для почвы».

Настоящим испытанием, конечно же, станет то, как потребители воспримут эти новые культуры. Уже есть некоторые обнадеживающие признаки. Хотя Kernza по вкусу больше похожа на ржаную, чем на традиционную пшеничную муку, она привлекла внимание тех, кто занимается изготовлением домашнего хлеба, а ряд производителей продуктов питания начали использовать ее для приготовления основы для пасты и пиццы. Он даже был принят в крафтовом пивоварении, производя эль с ореховым вкусом.

«В настоящее время он хорошо работает при смешивании с обычной пшеницей, — говорит Строер. «Но мы надеемся, что с помощью нашей программы селекции она будет больше похожа на пшеницу за последние 100 лет или около того».

Тем временем существуют другие подходы, которые могут помочь восстановить часть жизненной силы, утраченной в почвах сельскохозяйственных угодий.

«Речь идет о тщательном ведении хозяйства, которое включает в себя внимание к химическим, физическим и биологическим аспектам почвы, чтобы они поддерживались в равновесии», — говорит Элизабет Стокдейл, руководитель отдела систем земледелия в Национальном институте сельскохозяйственной ботаники в Кембридже. ВЕЛИКОБРИТАНИЯ. Она разрабатывает инструменты, помогающие фермерам оценивать и улучшать здоровье своих почв.

«Мы хотим увеличить долю года, в течение которого почва активно пускает корни и растения, растущие над ней», — говорит Стокдейл. Поначалу это может показаться нелогичным, но посадка растительности в почву между культурами может помочь скрепить ее и предотвратить эрозию. Он также может обеспечить жизненно важные питательные вещества для организмов, живущих на земле. «Фотосинтез от покровных культур и промежуточных культур помогает питать почвенную систему и поддерживать в ней активность биологии».

Но в то время как это работает в областях, которые все еще сохраняют часть своего первоначального плодородия, что вы делаете в районах, где почва полностью истощена?

Почва в основном состоит из зерен выветренной породы и остатков мертвых, разложившихся растений. Но это далеко не инертное, безжизненное вещество. Почва — это живая система, изобилующая микробами, грибками, насекомыми, червями и другими беспозвоночными. Все они играют важную роль в разрушении материала, доставке питательных веществ растениям и поддержании плодородия почвы.

Закачайте пестициды или чрезмерное количество неорганических удобрений, которые часто содержат тяжелые металлы, способные накапливаться в почве, и эта живая система начнет страдать.

Мэтью Валленштейн, глава отдела почвоведения в Университете штата Колорадо, считает, что у него есть способ решить эту проблему. С помощью современной робототехники он и его коллеги проводят скрининг миллионов микробов, встречающихся естественным образом в почвах по всему миру, чтобы идентифицировать бактерии, которые могут вернуть деградировавшие почвы к жизни.

«Многие сельскохозяйственные почвы содержат огромное количество фосфора, который был добавлен в удобрения, а затем заперт», — говорит он. «Моя группа идентифицировала микробы, которые особенно хорошо делают этот фосфор в почве доступным для растений».

Они обнаружили смесь микробов, способных улучшать естественную ризосферу — сообщества микроорганизмов, которые живут в почве вокруг корней растений, поглощая выделения растений и взамен отдавая им питательные вещества. Эта невидимая экосистема является часто упускаемым из виду аспектом роста растений, и большинство растений не могут расти без нее.

Валленштейн и его коллеги создали компанию под названием Growcentia, которая занимается разработкой коктейлей почвенных микробов для улучшения почвы и здоровья растений. «Эти микробные продукты могут запустить процессы, ведущие к регенерации», — говорит Валленштейн.

Одной из компаний, использующих этот подход, является Indigo Agriculture. Фирма из Бостона покрывает семена полезными микробами в надежде дать молодым растениям собственный готовый микробиом, который увеличит количество питательных веществ, которые они получают по мере роста, а также станет первой линией защиты от болезней.

Покрытие семян пестицидами или микроэлементами уже является довольно распространенным, хотя и относительно новым подходом в сельскохозяйственной отрасли. Но добавление микроорганизмов является более необычным, отчасти потому, что они имеют ограниченный срок хранения.

Indigo утверждает, что, высушивая микробы и смешивая их с полимером на поверхности семян, они могут храниться месяцами, если не годами, до момента посева. На данный момент компания говорит, что результаты были хорошими.

«Мы наблюдаем увеличение производства хлопка на 14% и улучшение производства пшеницы на 13%», — говорит Джеффри фон Мальтцан, соучредитель и директор по инновациям Indigo. «Урожай также требует меньше усилий от фермеров, что создает меньше отходов и загрязняющих веществ в системе».

Добавление микробов и питательных веществ может омолодить почву только в том случае, если на земле еще осталось немного. Что произойдет, если вода и ветер полностью сметут почву?

Ваш браузер не поддерживает видео HTML5.

00:00 / 00:00

Реклама

   секунд

В тени гор Санта-Каталина, примерно в 24 милях (38 км) к северу от Тусона, штат Аризона, находится огромное стеклянное сооружение. Застекленные купола и пирамиды выглядят так, будто их пересадили в засушливые горные предгорья со съемочной площадки фантастического фильма.

Снаружи зданий растут характерные бочкообразные кактусы и опунции, которые усеивают засушливый ландшафт Аризоны. Однако внутри тропические леса, мангровые заросли, луга саванны и даже коралловый риф процветают в своих отдельных биосферах.

Построенная в начале 1990-х структура, известная как Биосфера 2, изначально предназначалась для проверки того, смогут ли люди выжить в закрытой экосистеме, подобной той, которая может понадобиться для колонизации других планет. Сегодня он принадлежит и управляется Аризонским университетом.

Здесь ученые изучают условия, необходимые для создания новой почвы, в эксперименте под названием «Обсерватория эволюции ландшафта». Внутри биосферы созданы три независимых ландшафта, каждый из которых создан из 500 тонн измельченной базальтовой породы, извлеченной из вулканического кратера в северной Аризоне. Эти ландшафты, лишенные живых организмов, представляют собой чистый холст для исследователей.

Каждый из них занимает площадь 3500 кв. футов (325 кв. м) и имеет 10-градусный уклон, который сходится в овраг — ландшафт, подобный тем, что встречаются на возвышенностях юго-запада США. Более 1800 датчиков и устройств для отбора проб установлены на ландшафте, над ним и внутри него для наблюдения за физическими и химическими изменениями в каждом из них.

Верхние спринклерные системы имитируют ливень и выветривание голой базальтовой почвы. Со временем ученые будут добавлять в почву микроорганизмы и растения, чтобы наблюдать, как их корни, опавшие листья и разлагающийся материал изменяют почву. Они надеются понять, как ландшафты и их почвы изменяются с течением времени в различных климатических условиях. Они также надеются измерить, сколько углекислого газа способны поглощать почвы при погоде.

«Эволюция плодородной почвы либо из материнской породы, либо из деградировавшей системы опосредована сложным набором тесно переплетенных гидрологических, геохимических, геоморфологических и биологических процессов», — говорит Джон Адамс, заместитель директора Биосферы 2 в Университет Аризоны.

Понимание их от микроскопического до ландшафтного масштаба в течение от нескольких секунд до тысячелетий является ключом к «экоинженерии» деградированных почв, говорит он.

Ваш браузер не поддерживает видео HTML5.

00:00 / 00:00

Реклама

   секунд

Вернувшись в Айову, многие фермеры пытаются защитить и восстановить свое драгоценное черное золото. Исследователи из Университета штата Айова работают с фермерами над созданием «полос прерий» на части их полей. В обмен на субсидию фермеры выделяют 10% площади каждого посевного поля под местные многолетние травы и растения, которые обеспечивают ценную среду обитания для диких животных и опылителей. Полоски также помогают восстановить почву.

Исследования показали, что полосы прерий могут привести к 20-кратному сокращению количества наносов, смываемых с полей. Они также удерживают больше азота и фосфора, помогая уменьшить количество воды, стекающей с поверхности.

«Основная идея, стоящая за полосами прерий, заключается в использовании природной экосистемы Среднего Запада для улучшения наших доминирующих в настоящее время кукурузно-соевых агроэкосистем», — говорит Лиза Шульте-Мур, соруководитель проекта по их испытанию.

Около 600 акров (242 га) полос прерий были созданы примерно на 65 фермах в Айове и некоторых близлежащих штатах. Чтобы создать полосу прерий, фермеры высаживают смесь видов растений на части своих полей и оставляют ее на два-три года, чтобы она укоренилась.

После этого они должны активно поддерживать целостность прерии, сжигая, кося или выпасая скот, чтобы предотвратить захват однолетних сорняков и инвазивных древесных растений.

В настоящее время исследователи наблюдают, как полосы прерий могут изменить состояние почвы в долгосрочной перспективе.

«Если фермер прекращает полосу прерий после того, как она была на месте в течение пяти-десяти лет, мы знаем, что здоровье почвы улучшилось. Но мы хотим знать, принесет ли это пользу урожаю и как долго это продлится», — говорит Рик Круз, эксперт по управлению почвой из Университета штата Айова, который также участвует в проекте.

«Мы предполагаем, что фермер переместит полосу в другую часть поля, и она будет обогащена. Это может изменить правила игры для некоторых фермеров».

На ферме Паулы Эллис в округе Ли, штат Айова, она и ее муж продолжают использовать метод нулевой обработки земли, который ее отец начал почти 40 лет назад. Они также используют покровные культуры, такие как рожь, чтобы растения постоянно росли на почве, и имеют буферные полосы, похожие на полосы прерий, рядом с ручьями на их полях, чтобы уменьшить сток.

«Вы действительно можете увидеть разницу в здоровье почвы, — говорит Эллис. «У него более совершенная структура. На близлежащих фермах, которые все время обрабатывают землю, вы просто не видите этой хорошей богатой почвы, и она становится очень твердой и каменистой.

«Предстоит еще много работы. Мы должны сделать все возможное, чтобы сохранить нашу землю».

Изображение предоставлено: Джим Ричардсон, Катя Шульц, Мэтью Валленштейн, Indigo Agriculture, The Land Institute, Getty Images

Источники графики: Продовольственная и сельскохозяйственная организация Объединенных Наций, Конвенция Организации Объединенных Наций по борьбе с опустыниванием

—

Эта статья является частью новой мультимедийной серии «Следуй за едой» BBC Future и BBC World News. Follow the Food исследует, как сельское хозяйство реагирует на серьезные проблемы, связанные с изменением климата, ухудшением состояния окружающей среды и быстро растущим населением планеты.

Наши цепочки поставок продовольствия становятся все более глобальными: урожай, выращенный на одном континенте, потребляется на другом.