Відновлення ґрунту: Збагачення органічною речовиною та здоров'я мікробіому для світового сільського господарства

Здоровий ґрунт — це основа процвітаючих екосистем і сталого сільського господарства. Це не просто земля; це складна жива система, сповнена життя, зокрема органічної речовини та різноманітної спільноти мікроорганізмів. Ці компоненти нерозривно пов'язані між собою та відіграють вирішальну роль у кругообігу поживних речовин, утриманні води, пригніченні хвороб та загальному здоров'ї ґрунту. Цей посібник розглядає важливість органічної речовини та здоров'я мікробів у ґрунті, досліджуючи практики, що сприяють їхньому росту та активності для підвищення сільськогосподарської продуктивності та екологічної стійкості в глобальному масштабі.

Важливість органічної речовини ґрунту (ОРГ)

Органічна речовина ґрунту (ОРГ) — це фракція ґрунту, що складається з усього, що колись було живим, включаючи рослинні та тваринні рештки, організми, що розкладаються, та гумус. Це життєво важливий показник якості ґрунту, що впливає на різноманітні фізичні, хімічні та біологічні властивості. ОРГ має вирішальне значення для:

• Утримання води: ОРГ діє як губка, утримуючи воду в кількості, що в кілька разів перевищує її власну вагу, роблячи її доступною для рослин у посушливі періоди. Це особливо важливо в посушливих та напівпосушливих регіонах.
• Доступність поживних речовин: ОРГ слугує резервуаром основних поживних речовин для рослин, таких як азот, фосфор і калій. У процесі розкладання ці поживні речовини вивільняються у формах, які рослини можуть легко засвоїти.
• Структура ґрунту: ОРГ зв'язує частинки ґрунту, створюючи агрегати, які покращують структуру ґрунту, аерацію та дренаж. Це зменшує ущільнення та ерозію.
• Секвестрація вуглецю: ОРГ є значним поглиначем вуглецю, що допомагає пом'якшити зміни клімату шляхом зберігання атмосферного вуглецю в ґрунті.
• Контроль ерозії: Покращена структура ґрунту завдяки ОРГ зменшує вплив дощу та вітру, мінімізуючи ерозію ґрунту та втрату поживних речовин.

Глобальна перспектива: У таких регіонах, як Сахель в Африці, де деградація ґрунтів і дефіцит води є основними проблемами, збільшення ОРГ має вирішальне значення для відновлення родючості ґрунтів і підвищення продуктивності сільського господарства. Аналогічно, в інтенсивних сільськогосподарських системах Європи та Північної Америки підтримання рівня ОРГ є важливим для запобігання ерозії ґрунту та виснаження поживних речовин.

Роль ґрунтових мікроорганізмів

Ґрунт є домівкою для величезної та різноманітної спільноти мікроорганізмів, включаючи бактерії, гриби, найпростіші, нематоди та археї. Ці організми відіграють важливу роль у:

• Розкладання: Мікроорганізми розкладають органічну речовину, вивільняючи поживні речовини для засвоєння рослинами та утворюючи гумус.
• Кругообіг поживних речовин: Вони беруть участь у різноманітних циклах поживних речовин, таких як фіксація азоту (перетворення атмосферного азоту в доступні для рослин форми), солюбілізація фосфору (перетворення фосфору в доступну для рослин форму) та окислення сірки.
• Пригнічення хвороб: Корисні мікроорганізми можуть пригнічувати хвороби рослин, конкуруючи з патогенами, виробляючи антибіотики або індукуючи системну стійкість у рослин.
• Покращення структури ґрунту: Гриби, зокрема, виробляють гломалін — клейку речовину, яка допомагає зв'язувати частинки ґрунту, покращуючи його структуру.
• Стимулювання росту рослин: Деякі мікроорганізми, такі як мікоризні гриби та ризобактерії, що стимулюють ріст рослин (PGPR), посилюють ріст рослин, покращуючи поглинання поживних речовин, водопоглинання та стійкість до стресів.

Глобальна перспектива: На рисових полях Південно-Східної Азії азотфіксуючі бактерії відіграють вирішальну роль у забезпеченні рослин рису азотом. У тропічних лісах Амазонки мікоризні гриби є важливими для поглинання поживних речовин на бідних ґрунтах. Розуміння та використання сили ґрунтових мікроорганізмів є життєво важливим для сталого сільського господарства в різноманітних екосистемах світу.

Практики для накопичення органічної речовини в ґрунті та зміцнення здоров'я мікробів

Кілька сільськогосподарських практик можуть значно підвищити вміст органічної речовини в ґрунті та сприяти розвитку процвітаючої мікробної спільноти. Ці практики застосовні в різних системах землеробства та регіонах по всьому світу:

1. Покривні культури

Покривні культури — це рослини, що вирощуються переважно для поліпшення здоров'я ґрунту, а не для отримання врожаю. Вони пропонують численні переваги:

• Збільшення ОРГ: Покривні культури додають органічну речовину в ґрунт під час свого розкладання.
• Кругообіг поживних речовин: Деякі покривні культури, як-от бобові, фіксують атмосферний азот, збагачуючи ґрунт цією важливою поживною речовиною.
• Контроль ерозії: Покривні культури захищають ґрунт від ерозії, забезпечуючи рослинний покрив.
• Пригнічення бур'янів: Вони можуть пригнічувати бур'яни, конкуруючи за ресурси.
• Покращення структури ґрунту: Кореневі системи покривних культур покращують структуру ґрунту та аерацію.

Приклад: На Середньому Заході США фермери зазвичай використовують покривні культури, такі як жито, овес і конюшина, після збору врожаю кукурудзи або сої. В Європі як покривну культуру часто використовують гірчицю. У Південній Америці для поліпшення родючості ґрунтів у тропічних регіонах використовують такі покривні культури, як кроталярія та мукуна.

2. Компостування та внесення гною

Компост і гній — це цінні органічні добрива, які додають у ґрунт органічну речовину та поживні елементи. Вони також вносять корисні мікроорганізми.

• Збільшення ОРГ: Компост і гній багаті на органічну речовину, що покращує структуру ґрунту, утримання води та доступність поживних речовин.
• Постачання поживних речовин: Вони забезпечують рослини основними поживними речовинами у формах з повільним вивільненням.
• Мікробна інокуляція: Компост і гній містять різноманітну спільноту корисних мікроорганізмів.

Приклад: У Китаї традиційні системи землеробства здавна покладалися на компостування та внесення гною для підтримки родючості ґрунту. У багатьох частинах Африки фермери використовують тваринний гній для поліпшення здоров'я ґрунту на дрібних фермерських господарствах. Вермикомпостування (використання дощових черв'яків для розкладання органічних відходів) набуває популярності в усьому світі як сталий спосіб виробництва високоякісного компосту.

3. Мінімальний або нульовий обробіток ґрунту (No-Till)

Обробіток ґрунту — це механічне порушення його структури для сівби та боротьби з бур'янами. Мінімальний або нульовий обробіток ґрунту мінімізує його порушення, що призводить до низки переваг:

• Збільшення ОРГ: Мінімальний обробіток дозволяє органічній речовині накопичуватися на поверхні ґрунту.
• Покращена структура ґрунту: Мінімальне порушення зберігає ґрунтові агрегати та покращує структуру ґрунту.
• Зменшення ерозії: Менше порушення знижує ризик ерозії ґрунту.
• Посилена мікробна активність: Мінімальний обробіток сприяє створенню більш стабільного ґрунтового середовища, сприятливого для корисних мікроорганізмів.

Приклад: Нульовий обробіток ґрунту широко практикується в Америці, особливо в Бразилії та Аргентині, де він відіграв важливу роль у зменшенні ерозії та поліпшенні здоров'я ґрунту. В Австралії консервативні методи обробітку використовуються для боротьби з деградацією ґрунтів у посушливих регіонах. Впровадження практик нульового обробітку часто вимагає спеціалізованого обладнання та стратегій управління.

4. Сівозміна

Сівозміна передбачає висаджування різних культур у запланованій послідовності на одній і тій самій ділянці. Це допомагає:

• Поліпшити здоров'я ґрунту: Різні культури мають різні кореневі системи та потреби в поживних речовинах, що призводить до більш збалансованого кругообігу поживних речовин і покращення структури ґрунту.
• Перервати цикли розвитку шкідників та хвороб: Чергування культур може порушити життєві цикли шкідників та хвороб.
• Збільшити ОРГ: Включення покривних культур або сидератів у сівозміну може збільшити вміст ОРГ.

Приклад: В Європі традиційні системи сівозміни часто включають зернові, бобові та коренеплоди. В Індії фермери можуть чергувати рис із бобовими або олійними культурами. Конкретна система сівозміни залежить від клімату, типу ґрунту та ринкового попиту.

5. Агролісівництво

Агролісівництво інтегрує дерева та чагарники в сільськогосподарські системи. Це надає численні переваги:

• Збільшення ОРГ: Дерева та чагарники сприяють накопиченню ОРГ через листовий опад та розкладання коренів.
• Покращення структури ґрунту: Корені дерев покращують структуру ґрунту та запобігають ерозії.
• Кругообіг поживних речовин: Дерева можуть отримувати поживні речовини з глибших шарів ґрунту і робити їх доступними для інших рослин.
• Зміна мікроклімату: Дерева можуть створювати тінь і зменшувати швидкість вітру, створюючи сприятливіший мікроклімат для культур та мікроорганізмів.

Приклад: В Африці поширеною практикою агролісівництва є алейне землеробство, коли культури вирощують між рядами дерев. У Південно-Східній Азії присадибні ділянки, що поєднують дерева, чагарники та сільськогосподарські культури, є традиційною формою агролісівництва. Сильвопасовищна система, що поєднує дерева та випас худоби, практикується в багатьох частинах світу.

6. Інокуляція мікоризою

Мікоризні гриби утворюють симбіотичні відносини з корінням рослин, покращуючи поглинання поживних речовин та води. Інокуляція ґрунтів корисними мікоризними грибами може поліпшити ріст та стійкість рослин, особливо на бідних або порушених ґрунтах.

Приклад: Інокуляція мікоризними грибами все частіше використовується в садівництві та лісівництві для покращення приживлюваності та росту саджанців. Тривають дослідження з вивчення потенціалу інокуляції мікоризою в ширших сільськогосподарських системах. Різні види мікоризних грибів підходять для різних видів рослин та умов ґрунту.

7. Зменшення використання хімікатів

Надмірне використання синтетичних добрив та пестицидів може завдати шкоди ґрунтовим мікроорганізмам та порушити здоров'я ґрунту. Зменшення використання хімікатів та впровадження стратегій інтегрованого захисту рослин (ІЗР) може допомогти захистити мікробіом ґрунту.

Приклад: Системи органічного землеробства надають пріоритет природним методам боротьби зі шкідниками та хворобами, таким як сівозміна, покривні культури та біологічний контроль, мінімізуючи використання синтетичних хімікатів. ІЗР передбачає використання комбінації методів для управління шкідниками та хворобами, включаючи моніторинг, біологічний контроль та цілеспрямоване застосування пестицидів за необхідності.

Оцінка здоров'я ґрунту

Регулярна оцінка здоров'я ґрунту має вирішальне значення для моніторингу ефективності практик відновлення ґрунту та виявлення напрямків для вдосконалення. Для оцінки здоров'я ґрунту можна використовувати кілька методів, зокрема:

• Візуальна оцінка: Спостереження за структурою ґрунту, його кольором та агрегацією може надати цінну інформацію про його здоров'я.
• Аналіз ґрунту: Хімічний аналіз зразків ґрунту може визначити рівень поживних речовин, pH та вміст органічної речовини.
• Біологічна оцінка: Аналіз складу та активності мікробної спільноти ґрунту може надати інформацію про здоров'я та функціонування мікробіому ґрунту.
• Фізична оцінка: Вимірювання щільності ґрунту, швидкості інфільтрації води та стабільності агрегатів дозволяє оцінити фізичні властивості ґрунту.

Глобальна перспектива: Методи оцінки здоров'я ґрунту постійно розвиваються, причому все більша увага приділяється біологічним показникам. Стандартизовані протоколи оцінки здоров'я ґрунту розробляються та впроваджуються в різних регіонах для створення єдиної основи для моніторингу тенденцій у здоров'ї ґрунтів.

Виклики та міркування

Хоча накопичення органічної речовини в ґрунті та сприяння здоров'ю мікробів пропонує численні переваги, існують також виклики та міркування, які слід враховувати:

• Час та інвестиції: Створення здорових ґрунтів потребує часу та може вимагати початкових інвестицій у покривні культури, компост або обладнання.
• Знання та досвід: Ефективне впровадження практик відновлення ґрунту вимагає знань та досвіду в галузі ґрунтознавства, агрономії та мікробіології.
• Клімат та тип ґрунту: Ефективність різних практик відновлення ґрунту може варіюватися залежно від клімату та типу ґрунту.
• Ринковий попит: Фермери повинні враховувати ринковий попит та рентабельність при впровадженні практик відновлення ґрунту.
• Політична підтримка: Державна політика та стимули можуть відігравати вирішальну роль у сприянні впровадженню сталих практик управління ґрунтами.

Висновок

Створення здорового ґрунту є важливим для сталого сільського господарства та здорової планети. Зосереджуючись на збільшенні органічної речовини ґрунту та сприянні процвітаючій мікробній спільноті, ми можемо покращити родючість ґрунту, підвищити врожайність, пом'якшити зміни клімату та захистити наші природні ресурси. Впровадження практик, викладених у цьому посібнику, з урахуванням конкретних викликів та можливостей у різних регіонах, сприятиме створенню більш стійкої та сталої продовольчої системи для майбутніх поколінь. Подальші дослідження та співпраця мають вирішальне значення для поглиблення нашого розуміння ґрунтових екосистем та розробки інноваційних рішень для управління здоров'ям ґрунтів у глобальному масштабі. Довгострокове здоров'я нашої планети залежить від здоров'я наших ґрунтів. Інвестування у здоров'я ґрунту — це інвестиція у наше майбутнє.