Улучшение здоровья почвы: Глобальное руководство по улучшению структуры почвы

Почва, которую часто недооценивают, является основой наземных экосистем и жизненно важным ресурсом для глобальной продовольственной безопасности. Структура почвы – то, как расположены ее частицы – оказывает огромное влияние на ее способность поддерживать жизнь растений, регулировать поток воды и связывать углерод. Плохая структура почвы приводит к снижению урожайности, усилению эрозии и ухудшению состояния окружающей среды. В этом всеобъемлющем руководстве рассматривается решающая роль структуры почвы и предлагаются практические стратегии ее улучшения, применимые в различных сельскохозяйственных условиях по всему миру.

Понимание структуры почвы

Структура почвы относится к расположению частиц почвы (песка, ила и глины) в агрегаты, также известные как педы. Эти агрегаты, удерживаемые вместе органическим веществом, микробной активностью и другими связующими веществами, создают поры, которые обеспечивают движение воздуха и воды. Хорошо структурированная почва имеет баланс крупных и мелких пор, обеспечивая оптимальные условия для роста корней, доступности питательных веществ и биологической активности.

Ключевые компоненты здоровой структуры почвы:

• Агрегация: Склеивание частиц почвы в стабильные агрегаты.
• Пористость: Наличие пор различного размера, облегчающих движение воздуха и воды.
• Органическое вещество: Важнейший связующий агент, который улучшает агрегацию почвы и удержание воды.
• Биологическая активность: Присутствие полезных организмов, таких как дождевые черви и грибы, которые способствуют развитию структуры почвы.

Последствия плохой структуры почвы:

• Уплотнение: Уменьшение порового пространства из-за чрезмерного давления, ограничивающее рост корней и инфильтрацию воды.
• Эрозия: Повышенная восприимчивость к ветровой и водной эрозии, приводящая к потере почвы и деградации земель.
• Плохой дренаж: Переувлажнение и анаэробные условия, препятствующие дыханию корней и усвоению питательных веществ.
• Снижение доступности питательных веществ: Ограниченный доступ к необходимым питательным веществам для роста растений.

Факторы, влияющие на структуру почвы

На структуру почвы влияют несколько факторов, как природных, так и антропогенных (вызванных деятельностью человека). Понимание этих факторов имеет решающее значение для разработки эффективных стратегий управления почвой.

Природные факторы:

• Материнская порода: Геологический материал, из которого образовалась почва. Например, почвы, образованные из вулканического пепла (андисоли), часто имеют естественно хорошую структуру из-за своего уникального минерального состава.
• Климат: Температура и количество осадков влияют на процессы выветривания и скорость разложения органического вещества. Высокое количество осадков может привести к подкислению почвы и разрушению агрегатов.
• Рельеф: Склон и экспозиция влияют на эрозию почвы и отвод воды.
• Организмы: Местная растительность и почвенная биота играют роль в формировании почвы и развитии ее структуры. Например, на лугах часто развиваются почвы с высоким содержанием органического вещества и стабильными агрегатами.

Антропогенные факторы:

• Практика обработки почвы: Традиционная обработка почвы может разрушить почвенные агрегаты, что приведет к уплотнению и эрозии.
• Перевыпас: Чрезмерный выпас скота может привести к удалению растительного покрова и уплотнению почвы.
• Вырубка лесов: Удаление лесов подвергает почву эрозии и уменьшает поступление органического вещества.
• Практика орошения: Неправильное орошение может привести к засолению почвы и ухудшению ее структуры.
• Использование тяжелой техники: Повторные проходы тяжелой техники могут уплотнить почву, особенно во влажном состоянии.
• Монокультурное выращивание: Непрерывное выращивание одного и того же вида может истощить питательные вещества в почве и уменьшить биоразнообразие почвы, что повлияет на ее структуру.

Стратегии улучшения структуры почвы: Глобальная перспектива

Улучшение структуры почвы необходимо для устойчивого сельского хозяйства и защиты окружающей среды. Следующие стратегии могут быть адаптированы к различным системам земледелия и климатическим условиям во всем мире.

1. Минимизация обработки почвы:

Практика уменьшенной обработки почвы и земледелия без обработки почвы имеет основополагающее значение для улучшения структуры почвы. Минимизируя нарушение почвы, эти методы способствуют агрегации, уменьшают эрозию и улучшают инфильтрацию воды. Примеры включают:

• Земледелие без обработки почвы: Посадка сельскохозяйственных культур непосредственно в нетронутую почву, оставляя растительные остатки на поверхности. Эта практика широко распространена в Северной и Южной Америке, Австралии и некоторых частях Европы. В Бразилии системы без обработки почвы в сочетании с покровными культурами значительно улучшили здоровье почвы и уменьшили эрозию в районах производства сои.
• Почвозащитная обработка почвы: Использование методов обработки почвы, которые оставляют на поверхности почвы не менее 30% растительных остатков.
• Прямой посев: Посев семян непосредственно в почву без предварительной обработки почвы.

Практический совет: Оцените целесообразность перехода к методам без обработки почвы или уменьшенной обработки почвы на вашей ферме. Начните с небольшого эксперимента, чтобы оценить влияние на здоровье почвы и урожайность.

2. Внесение органического вещества:

Органическое вещество – это клей, который скрепляет почвенные агрегаты. Увеличение содержания органического вещества в почве улучшает структуру почвы, удержание воды и доступность питательных веществ. Стратегии увеличения органического вещества включают:

• Покровные культуры: Посадка нетоварных культур для улучшения здоровья почвы. Покровные культуры могут добавлять органическое вещество, подавлять сорняки и предотвращать эрозию. В Европе использование покровных культур все чаще стимулируется посредством агроэкологических схем.
• Компостирование: Добавление компостированных органических материалов в почву. Компост улучшает структуру почвы, плодородие и влагоудерживающую способность. Многие муниципалитеты во всем мире предлагают программы компостирования.
• Внесение навоза: Внесение навоза в почву. Навоз является богатым источником органического вещества и питательных веществ. Надлежащее управление необходимо для предотвращения стока питательных веществ и проблем с запахом.
• Зеленое удобрение: Внесение свежескошенной или растущей зеленой растительности в почву.
• Внесение биоугля: Добавление биоугля (древесного угля, произведенного из биомассы) в почву. Биоуголь может улучшить структуру почвы, удержание воды и доступность питательных веществ, особенно в песчаных почвах. Исследования в бассейне Амазонки показали благотворное влияние биоугля на плодородие почвы.

Практический совет: Начните программу компостирования дома или на своей ферме. Изучите использование местных органических материалов в качестве поправок для почвы.

3. Внедрение севооборота:

Севооборот включает в себя посадку разных культур в последовательности для улучшения здоровья почвы и прерывания циклов вредителей и болезней. Разные культуры имеют разные корневые системы и потребности в питательных веществах, что может улучшить структуру почвы и доступность питательных веществ. Примеры включают:

• Севооборот бобовых и зерновых: Чередование бобовых (например, сои, фасоли, чечевицы) с зерновыми (например, пшеницей, кукурузой, рисом) для фиксации азота в почве. Это обычная практика во многих системах земледелия по всему миру. В Индии чередование бобовых с зерновыми является традиционным методом поддержания плодородия почвы.
• Севооборот культур с глубокими и мелкими корнями: Чередование культур с разной глубиной корней для улучшения структуры почвы и поглощения питательных веществ на разных почвенных слоях.
• Севооборот товарных культур и покровных культур: Интеграция покровных культур в севооборот для обеспечения дополнительных преимуществ для здоровья почвы.

Практический совет: Разработайте план севооборота, который включает бобовые и покровные культуры для улучшения плодородия и структуры почвы.

4. Содействие биологической активности:

Почвенные организмы, такие как дождевые черви, грибы и бактерии, играют решающую роль в развитии структуры почвы. Содействие биологической активности может улучшить агрегацию почвы, круговорот питательных веществ и инфильтрацию воды. Стратегии содействия биологической активности включают:

• Сокращение химических затрат: Минимизация использования синтетических удобрений и пестицидов, которые могут нанести вред полезным почвенным организмам.
• Добавление органического вещества: Обеспечение пищей и средой обитания для почвенных организмов.
• Использование компостного чая: Применение компостного чая (жидкого экстракта компоста) в почву для инокуляции ее полезными микроорганизмами.
• Микоризная инокуляция: Инокуляция культур микоризными грибами, которые могут улучшить поглощение питательных веществ и улучшить структуру почвы.

Практический совет: Уменьшите свою зависимость от синтетических удобрений и пестицидов. Изучите использование компостного чая или микоризных инокулянтов для содействия биологической активности почвы.

5. Управление выпасом скота:

Правильное управление выпасом скота необходимо для предотвращения уплотнения почвы и эрозии в пастбищных и пастбищных системах. Стратегии устойчивого управления выпасом скота включают:

• Ротационный выпас: Перемещение скота на разные пастбища на ротационной основе, чтобы дать растительности восстановиться. Эта практика широко используется в Новой Зеландии и других сельскохозяйственных системах, зависящих от выпаса скота.
• Управление плотностью поголовья: Поддержание соответствующей плотности поголовья для предотвращения перевыпаса.
• Отдых пастбищ: Предоставление пастбищам возможности периодически отдыхать для содействия росту растительности и восстановлению почвы.
• Прибрежные буферные зоны: Создание засаженных буферных зон вдоль водных путей для предотвращения эрозии и стока питательных веществ.

Практический совет: Внедрите методы ротационного выпаса на своей ферме. Следите за плотностью поголовья, чтобы предотвратить перевыпас и уплотнение почвы.

6. Устранение уплотнения почвы:

Уплотнение почвы может серьезно ограничить рост корней и инфильтрацию воды. Стратегии устранения уплотнения почвы включают:

• Глубокое рыхление: Использование глубокорыхлителя для разрушения уплотненных слоев почвы. Считается более интенсивным подходом к управлению.
• Контролируемое земледелие: Ограничение движения техники определенными полосами для минимизации уплотнения. Это метод точного земледелия, который все чаще используется в крупных сельскохозяйственных операциях.
• Использование покровных культур с глубокими корнями: Посадка покровных культур с глубокими стержневыми корнями для проникновения и разрушения уплотненных слоев почвы. Для этой цели часто используются редис и дайкон.
• Уменьшение веса груза: Использование более легкого оборудования для уменьшения давления уплотнения.

Практический совет: Оцените свою почву на предмет уплотнения с помощью пенетрометра или визуального осмотра. Внедрите контролируемое земледелие или используйте покровные культуры для облегчения уплотнения.

7. Улучшение дренажа:

Плохой дренаж может привести к переувлажнению и анаэробным условиям, которые наносят ущерб структуре почвы и росту растений. Стратегии улучшения дренажа включают:

• Установка дренажных систем: Установка подземных дренажных систем для удаления избыточной воды.
• Контурная вспашка: Вспашка по контурам земли, чтобы замедлить сток воды и предотвратить эрозию.
• Создание приподнятых грядок: Посадка сельскохозяйственных культур на приподнятых грядках для улучшения дренажа в плохо дренированных почвах.
• Добавление органического вещества: Увеличение содержания органического вещества в почве для улучшения инфильтрации воды и дренажа.

Практический совет: Оцените дренаж вашей почвы. Установите дренажные системы или создайте приподнятые грядки для улучшения дренажа в переувлажненных районах.

Глобальные примеры успешного улучшения структуры почвы

Многочисленные примеры во всем мире демонстрируют эффективность стратегий улучшения структуры почвы.

• Регион Сахель в Африке: Фермеры в Сахеле успешно использовали такие методы, как каменные валы (линии камней, размещенные вдоль контуров) и заи-ямы (небольшие посадочные ямы, которые концентрируют воду и питательные вещества) для улучшения структуры почвы и инфильтрации воды на деградированных землях.
• Австралия: Австралийские фермеры широко используют методы земледелия без обработки почвы и почвозащитного сельского хозяйства для борьбы с эрозией почвы и улучшения здоровья почвы в системах богарного земледелия.
• Регион Пампа в Южной Америке: В регионе Пампа фермеры интегрировали покровные культуры и земледелие без обработки почвы в системы производства сои для улучшения структуры почвы и уменьшения эрозии.
• Китай: Проекты террасирования и облесения в Китае сыграли решающую роль в предотвращении эрозии почвы и восстановлении деградированных земель.

Мониторинг структуры почвы

Регулярный мониторинг структуры почвы имеет решающее значение для оценки эффективности методов управления почвой. Простые методы оценки структуры почвы включают:

• Визуальная оценка: Изучение почвенных агрегатов и порового пространства. Почва легко крошится или она твердая и уплотненная?
• Измерение объемной плотности почвы: Измерение массы почвы на единицу объема. Более высокая объемная плотность указывает на уплотнение.
• Измерение скорости инфильтрации воды: Измерение скорости, с которой вода проникает в почву.
• Тест на устойчивость почвенных агрегатов: Оценка устойчивости почвенных агрегатов при воздействии воды.

Практический совет: Проводите регулярные визуальные оценки структуры вашей почвы. Рассмотрите возможность использования простых тестов для измерения объемной плотности и скорости инфильтрации воды.

Заключение

Улучшение структуры почвы необходимо для устойчивого сельского хозяйства и защиты окружающей среды. Внедряя стратегии, изложенные в этом руководстве, фермеры во всем мире могут улучшить здоровье почвы, увеличить урожайность и смягчить последствия изменения климата. Приоритизация здоровья почвы – это инвестиция в будущее сельского хозяйства и благополучие нашей планеты. Не забудьте адаптировать эти стратегии к вашему конкретному климату, типу почвы и системе земледелия для достижения оптимальных результатов. Дальнейшие исследования и сотрудничество имеют решающее значение для разработки инновационных решений по улучшению структуры почвы в различных сельскохозяйственных условиях по всему миру.

Принимая эти методы, мы вносим свой вклад в более устойчивое и устойчивое будущее для сельского хозяйства во всем мире.