Накопление органического вещества почвы: Глобальное руководство по оздоровлению почв

Органическое вещество почвы (ОВП) — это основа здоровых и продуктивных экосистем. Это жизненная сила наших почв, влияющая на всё: от инфильтрации воды и доступности питательных веществ до секвестрации углерода и устойчивости к изменению климата. Это руководство представляет собой всесторонний обзор ОВП, его значения и практических стратегий для его накопления и поддержания в различных сельскохозяйственных и экологических контекстах по всему миру.

Что такое органическое вещество почвы?

Органическое вещество почвы — это органический компонент почвы, состоящий из растительных и животных остатков на разных стадиях разложения, живых организмов (микробов и макрофауны) и стабильного гумуса. Это сложная смесь, играющая жизненно важную роль в функционировании почвы.

Ключевые компоненты органического вещества почвы:

• Живая биомасса: Включает бактерии, грибы, простейших, нематод, дождевых червей и другие организмы, которые способствуют разложению и круговороту питательных веществ.
• Разлагающееся органическое вещество: Свежие остатки растений, животных и микроорганизмов, находящиеся в процессе разложения. Эта фракция активно изменяется и высвобождает питательные вещества.
• Гумус: Стабильное, разложившееся органическое вещество, устойчивое к дальнейшему распаду. Гумус улучшает структуру почвы, удержание воды и доступность питательных веществ.

Почему органическое вещество почвы так важно?

ОВП имеет решающее значение для широкого спектра почвенных функций и экосистемных услуг. Его преимущества выходят за рамки сельскохозяйственной продуктивности и включают устойчивость к воздействию окружающей среды и климата.

Преимущества здорового уровня ОВП:

• Улучшение структуры почвы: ОВП действует как связующее вещество, создавая агрегаты, которые улучшают структуру, пористость и аэрацию почвы. Это усиливает инфильтрацию и дренаж воды, уменьшая эрозию.
• Повышенное удержание воды: ОВП увеличивает способность почвы удерживать воду, делая ее более засухоустойчивой и снижая потребность в орошении. Это особенно важно в засушливых и полузасушливых регионах.
• Повышение доступности питательных веществ: ОВП является резервуаром основных питательных веществ для растений, включая азот, фосфор и серу. По мере разложения органического вещества эти питательные вещества высвобождаются в формах, которые растения могут легко усваивать.
• Усиление биологической активности: ОВП предоставляет пищу и среду обитания для полезных почвенных организмов, которые способствуют разложению, круговороту питательных веществ и подавлению болезней. Разнообразный и активный почвенный микробиом необходим для здорового роста растений.
• Секвестрация углерода: ОВП является значительным поглотителем углерода, помогая смягчить изменение климата путем удаления углекислого газа из атмосферы и его хранения в почве. Увеличение уровня ОВП является ключевой стратегией сокращения выбросов парниковых газов.
• Снижение эрозии: Улучшенная структура почвы и повышенная инфильтрация воды снижают риск почвенной эрозии под действием ветра и воды. Это защищает ценный верхний слой почвы и предотвращает заиливание водоемов.
• Повышение плодородия почвы: Более высокие уровни ОВП способствуют общему плодородию почвы, что приводит к более здоровым растениям, более высоким урожаям и снижению зависимости от синтетических удобрений.
• Буферная способность: ОВП помогает буферизовать почву от изменений pH, солености и других факторов, которые могут вызывать стресс у растений.

Факторы, влияющие на уровень органического вещества в почве

На уровни ОВП влияет сложное взаимодействие факторов, включая климат, тип почвы, методы управления земельными ресурсами и растительный покров. Понимание этих факторов имеет решающее значение для разработки эффективных стратегий по накоплению и поддержанию ОВП.

Ключевые факторы, влияющие на ОВП:

• Климат: Температура и количество осадков играют значительную роль в скорости разложения. В теплом и влажном климате, как правило, более высокие скорости разложения и более низкие уровни ОВП по сравнению с прохладным и сухим климатом. Однако чрезмерные осадки также могут привести к эрозии и потере ОВП.
• Тип почвы: Текстура и минералогия почвы влияют на накопление ОВП. Глинистые почвы, как правило, удерживают больше ОВП, чем песчаные, благодаря их большей площади поверхности и способности связывать органические молекулы.
• Методы управления земельными ресурсами: Сельскохозяйственные практики, такие как обработка почвы, внесение удобрений и севооборот, оказывают глубокое влияние на уровни ОВП. Интенсивная обработка почвы может ускорить разложение и снизить ОВП, в то время как почвозащитные методы обработки могут способствовать его накоплению.
• Растительный покров: Тип и количество растительного покрова влияют на поступление органического вещества в почву. Такие практики, как использование покровных культур и агролесоводство, могут значительно повысить уровень ОВП.
• Эрозия: Эрозия почвы удаляет верхний слой, который обычно является самым богатым ОВП. Предотвращение эрозии необходимо для поддержания ОВП.
• Органические добавки: Внесение органических добавок, таких как компост, навоз и биочар, может напрямую повысить уровень ОВП.

Стратегии накопления органического вещества в почве

Накопление ОВП — это долгосрочный процесс, требующий целостного подхода к управлению земельными ресурсами. Следующие стратегии могут быть реализованы в различных сельскохозяйственных и экологических условиях для повышения уровня ОВП.

Ключевые стратегии увеличения ОВП:

• Почвозащитная обработка: Сокращение или отказ от обработки почвы минимизирует ее нарушение, уменьшает эрозию и способствует накоплению ОВП. Нулевая обработка (no-till), которая предполагает посев непосредственно в необработанную почву, является высокоэффективной практикой почвозащитной обработки. Примеры: производство сои по технологии no-till в Бразилии, почвозащитное земледелие в Замбии.
• Использование покровных культур: Посев покровных культур между основными культурами обеспечивает непрерывное покрытие почвы, снижает эрозию и добавляет органическое вещество в почву. Покровные культуры также могут фиксировать азот, подавлять сорняки и улучшать структуру почвы. Примеры: покровные культуры ржи в США, бобовые покровные культуры в Нигерии.
• Севооборот: Чередование культур с различными корневыми системами и потребностями в питательных веществах улучшает здоровье почвы и увеличивает ОВП. Включение бобовых в севооборот может фиксировать азот и повышать плодородие почвы. Примеры: севооборот кукурузы и бобовых в Кении, ротация риса и пшеницы в Индии.
• Органические добавки: Внесение органических добавок, таких как компост, навоз и биочар, напрямую добавляет органическое вещество в почву. Компост и навоз также обеспечивают растения необходимыми питательными веществами. Примеры: компостирование пищевых отходов в городских садах в Европе, использование навоза животных в органическом земледелии в Аргентине.
• Агролесоводство: Интеграция деревьев и кустарников в сельскохозяйственные системы повышает ОВП, снижает эрозию и предоставляет дополнительные преимущества, такие как тень, древесина и плоды. Примеры: аллейные посадки в Юго-Восточной Азии, агролесопастбищные системы (silvopasture) в Южной Америке.
• Управляемый выпас: Внедрение систем ротационного выпаса может улучшить здоровье почвы и увеличить ОВП за счет стимулирования роста корней и равномерного распределения навоза по пастбищу. Примеры: холистический менеджмент в Зимбабве, управляемый выпас в Новой Зеландии.
• Сокращение использования удобрений: Хотя удобрения могут повысить урожайность, их чрезмерное использование может негативно сказаться на здоровье почвы и снизить ОВП. Оптимизация внесения удобрений на основе анализа почвы и потребностей культур может помочь минимизировать эти негативные последствия. Рассмотрите возможность использования удобрений с медленным высвобождением или органических удобрений.
• Управление водными ресурсами: Правильное управление водными ресурсами имеет решающее значение для поддержания ОВП. Чрезмерное орошение может привести к заболачиванию и анаэробным условиям, которые могут подавлять разложение и снижать ОВП. Эффективные методы орошения, такие как капельное орошение, могут помочь сэкономить воду и улучшить здоровье почвы.
• Контурная обработка и террасирование: На склонах контурная обработка и террасирование могут помочь уменьшить эрозию и сохранить почву и воду. Эти методы включают вспашку и посадку вдоль контура местности и создание ровных платформ для замедления стока.
• Лесовосстановление и лесоразведение: Посадка деревьев на деградированных или маргинальных землях может увеличить ОВП, уменьшить эрозию и секвестрировать углерод. Лесовосстановление включает повторную посадку деревьев на территориях, которые ранее были покрыты лесом, в то время как лесоразведение — это посадка деревьев на территориях, где их раньше не было.

Оценка органического вещества в почве

Регулярная оценка уровня ОВП необходима для мониторинга эффективности практик управления почвой и выявления областей, где необходимы улучшения. Для оценки ОВП можно использовать несколько методов, от простых визуальных оценок до лабораторных анализов.

Методы оценки ОВП:

• Визуальная оценка: Наблюдение за цветом, структурой и агрегацией почвы может дать быструю и простую оценку ОВП. Более темные почвы обычно имеют более высокий уровень ОВП, чем светлые.
• Определение текстуры почвы на ощупь: Оценка пропорций песка, ила и глины в образце почвы может дать представление о ее влагоудерживающей способности и потенциале для накопления ОВП.
• Тест на размокание (slake test): Этот простой тест включает погружение почвенного агрегата в воду для оценки его стабильности. Агрегаты, которые стабильны в воде, как правило, имеют более высокий уровень ОВП и лучшую структуру почвы.
• Тест на дыхание почвы: Измерение скорости выделения углекислого газа из почвы может указывать на уровень микробной активности и разложения ОВП.
• Лабораторный анализ: Отправка образцов почвы в лабораторию для анализа может обеспечить точные измерения содержания ОВП, уровней питательных веществ и других свойств почвы. Распространенные методы измерения ОВП включают потери при прокаливании (LOI) и окисление по методу Уокли-Блэка.

Проблемы и соображения

Накопление и поддержание ОВП может быть сложной задачей, особенно на деградированных или интенсивно используемых почвах. Несколько факторов могут ограничивать накопление ОВП, в том числе:

• Климатические ограничения: В засушливых и полузасушливых регионах часто ограничена доступность воды, что может сдерживать рост растений и поступление ОВП.
• Деградация почвы: Эродированные или деградированные почвы могут иметь низкий уровень ОВП и плохую структуру, что затрудняет укоренение растительности и накопление ОВП.
• Конфликты землепользования: Конкурирующие виды землепользования, такие как сельское хозяйство, лесное хозяйство и урбанизация, могут ограничивать доступность земель для практик, направленных на накопление ОВП.
• Социально-экономические факторы: Отсутствие доступа к ресурсам, техническим знаниям и рынкам сбыта может препятствовать внедрению устойчивых практик управления почвой.
• Политическая и институциональная поддержка: Необходимы поддерживающие политики и институты для продвижения практик накопления ОВП и предоставления стимулов для фермеров и землеустроителей.

Глобальные примеры успешных инициатив по накоплению ОВП

Многочисленные успешные инициативы по всему миру демонстрируют потенциал для накопления ОВП и улучшения здоровья почвы. Эти примеры подчеркивают важность контекстно-специфических подходов и совместных партнерств.

Примеры инициатив по накоплению ОВП:

• Инициатива "4 per 1000" (Глобальная): Международная инициатива, направленная на увеличение мировых запасов органического углерода в почве на 0,4% в год как средство улучшения продовольственной безопасности и смягчения последствий изменения климата.
• Великая зеленая стена (Африка): Инициатива по борьбе с опустыниванием и деградацией земель в регионе Сахель путем посадки мозаики из деревьев, кустарников и трав по всему континенту.
• Почвы Терра Прета (Бассейн Амазонки): Древние антропогенные почвы, обогащенные биочаром и другими органическими добавками, демонстрирующие долгосрочный потенциал для накопления ОВП.
• Устойчивая интенсификация в мелкотоварном сельском хозяйстве (Азия и Африка): Продвижение внедрения практик почвозащитного земледелия, таких как нулевая обработка, покровные культуры и севооборот, для улучшения здоровья почвы и увеличения урожайности.
• Движение за регенеративное сельское хозяйство (Глобальное): Движение, которое подчеркивает здоровье почвы как основу устойчивого сельского хозяйства, продвигая практики, которые накапливают ОВП, повышают биоразнообразие и секвестрируют углерод.

Заключение

Накопление органического вещества в почве необходимо для создания устойчивых и жизнеспособных экосистем. Применяя соответствующие методы управления земельными ресурсами, мы можем улучшить здоровье почвы, повысить производительность сельского хозяйства, смягчить последствия изменения климата и защитить окружающую среду для будущих поколений. Это требует глобальных усилий с участием фермеров, ученых, политиков и потребителей, работающих вместе для содействия здоровью почвы и устойчивому управлению земельными ресурсами. Понимание принципов и практик, изложенных в этом руководстве, обеспечивает прочную основу для начала пути к более здоровым почвам во всем мире.