6.1.4: Властивості ґрунту та реакція людини на підвищення виробництва продуктів харчування

Поживні речовини, рН, ґрунтові води, ерозія та засолення

При вирощуванні сільськогосподарських культур для продовольства фермери по всьому світу мають справу з місцевими властивостями ґрунту, які ми почали описувати на попередній сторінці. Ці властивості можуть бути або позитивним ресурсом для рослинництва, або обмеженнями, з якими стикаються за допомогою методів управління, що проводяться фермерами. Перший з них, стан поживних речовин ґрунту, докладніше описано в модулі 5.2. Щодо поживних речовин важливо лише підкреслити, що більшість поживних речовин, що споживаються рослинами (крім газу CO ₂), надходять до коренів рослин із ґрунту, і що надходження цих поживних речовин часто пов'язане з кількістю мертвих рослинних залишків, гною або іншої органічної речовини, яка повертається до ґрунт фермерами, а також добрива, які вносять у ґрунти для безпосереднього стимулювання росту сільськогосподарських культур. Ось інші основні властивості ґрунту, на які фермери звертають увагу, щоб підтримувати виробництво продовольчих та кормових культур:

РН ґрунту або кислотність: Найкраще майже нейтральне

Більшість сільськогосподарських культур віддають перевагу грунтам, які мають рН від 5 до 8, м'яко кислі до злегка лужні (щоб зрозуміти ці показники рН, пам'ятайте, що водні розчини можуть бути як кислими, так і основними (лужними), і що рН 7 нейтральний, оцет має рН близько 2,5, а харчова сода у воді створює рН близько 8). Як обговорювалося вище в розділах клімату та батьківського матеріалу, що описують ґрунтоутворення, ґрунти в дощових регіонах, як правило, з часом стають більш кислими. & Грунти із занадто низьким рН матимуть проблеми з вирощуванням рясної їжі або корму для тварин. Фермери керують ґрунтами з низьким рН, додаючи до своїх ґрунтів подрібнений вапняк (вапно) та інші основні (тобто нейтралізують кислоту) матеріали, такі як деревна зола. Як альтернатива, фермери іноді пристосовуються до рН ґрунту, вибираючи або навіть створюючи культури або сорти культур, які адаптувалися до низького рН, кислих ґрунтів. Наприклад, картопля добре справляється на високих висотах, кислих грунтах Анд і інших районах по всьому світу. Люцерна для худоби краще справляється в нейтральних і лужних грунтах, тоді як конюшина для тваринної їжі краще росте в більш кислих грунтах.

Ємність для утримання ґрунтової води та дренаж: найкраще глибоко, суглинні та пухкі

У модулі 4 описано важливість води для виробництва продуктів харчування та спосіб, яким люди йдуть на великі зусилля, щоб забезпечити зрошувальну воду сільськогосподарським культурам у деяких регіонах. Властивості ґрунту також відіграють певну роль у кількості води, яка може зберігатися в ґрунтах (від днів до тижнів), яка потім доступна сільськогосподарським культурам. Грунт, який містить більше води для сільськогосподарських культур, є більш цінним для фермера порівняно з ґрунтом, який швидко закінчується водою. Серед властивостей, які створюють зберігання води в грунтах, є глибина або товщина ґрунту, де глибокий грунт - це в основному більший резервуар для води для доступу коренів рослин, ніж тонкий грунт. Пропорції дрібних частинок (глини) проти грубих частинок (піску) у ґрунті, звані текстурою ґрунту, також впливають на воду, доступну рослинам: ні чиста глина, ні чистий пісок не містять багато доступної для рослин води, оскільки глина занадто щільно утримує воду в дуже малих порах (менше 1 мкм або 0,001 мм), або менше, ніж більшість бактерій), тоді як пісок занадто швидко стікає через великі пори і залишає дуже мало води. Тому рівномірна суміш піску, глини та середніх частинок мулу утримує максимальну кількість доступної для рослин води. Цей тип грунту відомий як суглинні, що для багатьох фермерів є синонімом «продуктивного». На додаток до цих властивостей ґрунту фермери намагаються підтримувати хорошу структуру ґрунту (її також називають «нахилом»), яка є агрегацією частинок ґрунту в крихтиподібні структури, що сприяє подальшому збільшенню здатності ґрунтів утримувати воду. Агрегація або структура ґрунту та її численні переваги для виробництва продуктів харчування додатково описані в Модулі 7 щодо якості ґрунту.

Глинисті ґрунти та ґрунти, які були ущільнені тваринництвом або сільськогосподарською технікою («щільні» проти «пухкі» ґрунти), також можуть мати проблеми, що дозволяють достатній кількості води стікати через них (поганий дренаж), що може призвести до надлишку води та дефіциту повітря в порах ґрунту (див. малюнок 5.1.1 та приблизно рівну частку повітря і води в порах сільськогосподарського грунту). Занадто багато води та занадто мало повітря в ґрунті призводять до низького вмісту кисню в ґрунті та нездатності коріння та ґрунтових мікробів функціонувати в забезпеченні рослин поживними речовинами та водою. Частина хорошого нахилу, описаної вище, полягає в підтримці пухкої структури грунту.

Зважаючи на ці важливі властивості ґрунту для зберігання води, фермери шукають відповідні ґрунти з достатньою вологістю (наприклад, глибокі та суглинні, див. Рис. 5.1.3 та 5.1.4), але також достатній дренаж. Виробники харчових продуктів також змінюють та підтримують умови вологості ґрунтів шляхом зрошення, а також завдяки підтримці хорошої агрегації ґрунту або нахилу (див. Модулі 5.2 та 7), а також уникаючи ущільнення ґрунтів, що також призводить до поганого дренажу та ґрунтів, які ефективно менші, оскільки коріння не можуть досягти вниз через ущільнені грунти, щоб досягти глибшої води.

Малюнок 5.1.3. : Неглибокий грунт з урожаєм вівса знаходиться в гірській місцевості, яка, ймовірно, зазнала ерозії, а особливості основи породи можна побачити в межах 50 см від поверхні (жовта лінія), де грунт стає набагато біднішою. Загальний обсяг, доступний для зберігання поживних речовин і води в цьому грунті, низький. Головка сокири кирки показана для масштабу. Кредит: Стівен Ванек

Малюнок 5.1.4. : Цей суглинний глибокий ґрунт, ймовірно, знаходиться в більш рівному регіоні і має багатий на органічну речовину шар, який простягається приблизно на 40 см нижче поверхні та можливості зберігання води на глибину понад один метр (цифри на стрічці - см), відмінний поживний та водний ресурс для виробництва продуктів харчування. Кредит: Стен Буол, ґрунтознавство університету штату Північна Кароліна, на Flickr Creative Commons (CC BY 2.0)

Засолення та сухий клімат: утримуйте сіль

Сухі кліматичні ґрунти мають менше опадів, щоб вилуговувати їх мінералів. Отже, вони можуть бути з високим вмістом поживних речовин, але також несуть ризики накопичення шкідливих солей, оскільки опади їх також не забирають. Постраждалі від солі ґрунти можуть бути або занадто солоними для ведення господарства взагалі, або можуть нести ризик того, що якщо зрошувальна вода буде занадто високим вмістом солей або внесена в недостатній кількості для постійного «повторного промивання» грунту від солей, то солі можуть накопичуватися в грунтах, поки культури не будуть рости. Спосіб управління посушливими ґрунтами є ключовою частиною людських знань про виробництво продуктів харчування в сухих регіонах.

Рельєф і ерозія: не дозволяйте ґрунту змивати пагорб

Ухил і рельєф ґрунту описані на попередній сторінці як створюють більш високі ризики ерозії (рис.5.1.5). Для вирішення цього обмеження виробники харчових продуктів мають або (а) не вирощували вразливі похилі землі з однорічними культурами, залишаючи їх у лісі, деревних культурах та цілорічному трав'яному покриві та іншій рослинності, яка утримує ґрунти на схилах; (б) побудували тераси та малювали їх посіви та поділи полів уздовж контурів поля (рис.5.1.6). Терасові та терасові ландшафти можна побачити від Перу до Південно-Східної Азії до Греції та Руанди. Тим не менш, хоча похилі ґрунти розглядаються як ахіллесова п'ята екологічної стійкості в гірських районах, надзвичайні перепади висот, присутні в гірських районах, також можна розглядати як користь цим харчовим системам. Переваги виникають через те, що ґрунти з дуже різною висотою визначаються кліматом та властивостями ґрунту в безпосередній близькості, що дозволяє виробляти більшу різноманітність культур. Одночасне виробництво в одних і тих же громадах холодно- та кислого ґрунтового толерантного гіркого картоплі та теплолюбної кукурудзи та цукрової тростини в нижчих, більш нейтральних ґрунтах в перуанських Андах є прикладом цієї користі в гірських регіонах з високим рельєфом.

Малюнок 5.1.5. : Ерозія ґрунту в гірському ландшафті. Кредит: Стівен Ванек

Малюнок 5.1.6. : Тераси в гірському ландшафті. Кредит: Куїнн Комендент, використовується з дозволу за ліцензією Creative Commons.

Здоров'я ґрунту: розуміння ґрунтів як інтегрованого цілого для виробництва продуктів харчування

Ми сподіваємось, що ви починаєте розуміти, що відповідне управління ґрунтами наголошується на інтеграції принципів управління, подібних до тих, які представлені тут як відповіді людини, а також розуміння основних властивостей ґрунтів, а також представлених потоків поживних речовин. далі в модулі 5.2. Ґрунти є дуже складною системою, і управління ними для виробництва продуктів харчування та екологічної стійкості означає, що ми повинні розуміти численні компоненти та взаємодії цієї системи. Спосіб, яким це досягається, був узагальнений як концепція здоров'я ґрунту, яка включає кілька компонентів, які більш повно розглядаються в модулі 7. Здоров'я ґрунту - це прагнення ефективного управління і означає, що управління підтримувало або сприяло таким властивостям, як наявність поживних речовин, корисна фізична структура та різноманітність функціонально важливих та «оздоровчих» мікробів та фауни в ґрунтах, а також достатня кількість органічних речовин для живлення ґрунтова екосистема. Ці інтегровані властивості потім дозволяють виробництву уникнути деградації ґрунту, виробляти достатню кількість їжі та засобів до існування, а також зберігати біорізноманіття в ґрунтах, а також інші значні екосистемні послуги, такі як буферизація річкових потоків та зберігання вуглецю з атмосфери.

---

³ Це не завжди вірно; Молібден, Сірка, Бор та інші мікроелементи іноді обмежують рослини, але складність їх аналізу виходить за рамки цього курсу обстеження.