Regeneracja gleby
.jpg)
Regeneracja gleby , jako szczególna forma regeneracji ekologicznej w dziedzinie ekologii odbudowy , polega na tworzeniu nowej gleby i odmładzaniu gleby poprzez: minimalizowanie utraty wierzchniej warstwy gleby , zatrzymywanie większej ilości węgla niż jest zubożone, zwiększanie różnorodności biologicznej oraz utrzymywanie prawidłowego obiegu wody i składników odżywczych . Ma to wiele zalet, takich jak: sekwestracja węgla w glebie w odpowiedzi na rosnące zagrożenie zmianami klimatycznymi , zmniejszone ryzyko erozji gleby i zwiększona ogólna odporność gleby .
Podstawy gleby
Jakość gleby
Jakość gleby oznacza zdolność gleby do „pełnienia swoich funkcji”. Gleba jest integralną częścią różnorodnych usług ekosystemowych. Usługi te obejmują produkcję żywności, pasz dla zwierząt i włókien, klimatu , usuwanie odpadów, filtrację wody, obieg pierwiastków i wiele innych. Gleba składa się z materii organicznej (rozkładające się rośliny, zwierzęta i drobnoustroje), biomasy (żywe rośliny, zwierzęta i drobnoustroje), wody, powietrza, minerałów (piasek, muł i glina) oraz składników odżywczych (azot, węgiel, fosfor) . Dla optymalnego wzrostu roślin , właściwy należy zachować stosunek węgla do azotu na poziomie 20–30:1. Promowanie różnorodności biologicznej jest kluczem do utrzymania zdrowej gleby. Można tego dokonać, uprawiając różne rośliny, zawsze utrzymując glebę przykrytą, utrzymując żywy system korzeniowy i minimalizując naruszenie gleby. Makro- i mikroorganizmy pomagają w procesach takich jak rozkład , obieg składników odżywczych, tłumienie chorób i moderacja CO2 w atmosferze . Rośliny mają szczególnie symbiotyczny związek z drobnoustrojami w ryzosferze gleby. Ryzosfera to „obszar skoncentrowanej aktywności drobnoustrojów blisko korzenia”, w którym woda i składniki odżywcze są łatwo dostępne. Rośliny wymieniają węglowodany na składniki odżywcze wydalane przez drobnoustroje, różne węglowodany wspierają różne drobnoustroje. Martwe rośliny i inna materia organiczna również odżywiają różnorodne organizmy w glebie. Organizmy takie jak dżdżownice i termity są przykładami makroorganizmów żyjących w glebie. Dobrym wskaźnikiem jakości gleby jest brak szkodników i chorób. Niska różnorodność biologiczna zwiększa ryzyko występowania szkodników i chorób.
Degradacja gleby
Zbyt duża lub zbyt mała ilość któregokolwiek ze składników gleby może spowodować degradację gleby . Na przykład wysoka zawartość gliny zmniejsza napowietrzanie i przepuszczalność wody . Innym przykładem jest to, że chociaż fosfor i azot są niezbędne do wzrostu roślin, w dużych ilościach są toksyczne . Degradacja gleby oznacza pogorszenie jakości gleby, co powoduje pogorszenie funkcji ekosystemu . Jedna trzecia lądów na świecie ma zdegradowaną glebę; zwłaszcza w tropikach i subtropikach z około 500 milionami hektary . Degradacja gleby następuje pod wpływem sił fizycznych, chemicznych i biologicznych. Siły te mogą być naturalne i antropogeniczne . Uprawa jest fizycznym przykładem powodującym erozję, zagęszczenie i zmniejszoną aktywność drobnoustrojów. Erozja jest „jednym z najpoważniejszych problemów, przed którymi stoi jakość gleby miejskiej”, a problem pogarsza się, gdy gleba jest odkryta. Zagęszczanie występuje, gdy gleba jest spychana i staje się twardsza, więc zdolność zatrzymywania powietrza i wody jest zmniejszona. Zwiększa to erozję i powodzie, zmniejszają zdolność roślin do wzrostu dobrego systemu korzeniowego i zmniejszają różnorodność biologiczną. Nadmierny wypas to kolejny przykład uszkodzenia systemu korzeniowego pod glebą, co zmniejsza przepuszczalność wody. Zakwaszenie , zasolenie , wypłukiwanie składników odżywczych , a zanieczyszczenie toksynami to kilka rodzajów degradacji chemicznej. Toksyny mogą gromadzić się w glebie w wyniku procesów przemysłowych, takich jak wydobycie i gospodarka odpadami . Niektóre przykłady biologiczne obejmują utratę różnorodności biologicznej , emisję gazów cieplarnianych , zmniejszoną zawartość węgla i zmniejszoną zdolność do sekwestracji węgla. Jednym z najbardziej przewidywalnych sposobów ustalenia, czy nastąpiła degradacja gleby, jest pomiar węgla organicznego . Zasoby węgla organicznego w glebie są niezwykle ważne dla żyzności gleby .
Zmiany klimatu i obieg węgla
Istnieje znaczący związek między obiegiem węgla a zmianami klimatycznymi . [ Potrzebne źródło ] Większość gazów cieplarnianych składa się głównie z węgla i powodują one efekt, w którym cieplejsze powietrze ogrzewane przez słońce nie może opuścić atmosfery, tworząc barierę w troposferze . Według Międzyrządowego Zespołu ds. Zmian Klimatu , gazy cieplarniane wytwarzane przez działalność człowieka są najistotniejszą przyczyną globalnych zmian klimatu od lat pięćdziesiątych XX wieku. Bez interakcji człowieka węgiel jest usuwany z gleby i ponownie wprowadzany do gleby poprzez różne procesy ekosystemowe znane jako obieg węgla . Od czasów rewolucji przemysłowej ludzie znacząco wpływali na globalny obieg węgla za pomocą różnych środków, takich jak transport i rolnictwo . Dzięki tym działaniom większość tego węgla przemieściła się w jednym kierunku, z litosfery i biosfery do atmosfery. Dzięki paliwom kopalnym i intensywnemu rolnictwu większość naturalnego węgla w pedosferze Ziemi została uwolniona do atmosfery, przyczyniając się do emisji gazów cieplarnianych.
Praktyki regeneracyjne
„Gleba pracuje dla ciebie, jeśli ty pracujesz dla gleby”. Istnieje wiele sposobów regeneracji gleby i poprawy jej jakości, takich jak zarządzanie gruntami przez rolnictwo konserwujące . Rolnictwo jest jednym z głównych czynników wyczerpywania się bogactwa gleb w historii ludzkości. [ potrzebne źródło ] Niektóre praktyki rolnicze mogą zubożać glebę w węgiel, na przykład monokultura , w której zbierany jest tylko jeden rodzaj upraw w polu sezon po sezonie. To wyczerpuje składniki odżywcze z gleby, ponieważ każdy rodzaj rośliny ma określony zestaw składników odżywczych, których potrzebuje do wzrostu lub które może z powrotem związać w glebie. Przy braku różnorodności roślin wchłaniane będą tylko niektóre składniki odżywcze. Z biegiem czasu te składniki odżywcze zostaną wyczerpane z gleby. Agroekologia to nadrzędna kategoria podejść do tworzenia bardziej zrównoważonego systemu rolnego i poprawy stanu gleby. Te konserwujące praktyki rolnicze wykorzystują wiele technik i zasobów w celu utrzymania zdrowej gleby. Niektóre przykłady to przycinanie , płodozmian , zmniejszając naruszenie gleby, utrzymując ściółkę i zintegrowane zarządzanie składnikami odżywczymi . Praktyki te mają wiele zalet, w tym zwiększoną sekwestrację dwutlenku węgla i ograniczenie zużycia paliw kopalnych.
Permakultura (od „stałego” i „rolnictwa”) to rodzaj rolnictwa konserwującego, które jest podejściem opartym na myśleniu systemowym , które ma na celu zwiększenie zawartości węgla w glebie poprzez wykorzystanie naturalnych wzorców i procesów. Duży nacisk kładzie się na wiedzę o roślinach, zwierzętach i cyklach naturalnych w celu promowania wysokowydajnej produkcji żywności, zmniejszenia zależności od zaangażowania człowieka oraz stworzenia zrównoważonego i odpornego ekosystemu. Można to osiągnąć za pomocą technik obejmujących celowe kształtowanie krajobrazu w celu zwiększenia wydajności wychwytywania opadów atmosferycznych do systemu lub poprzez umieszczanie roślin wiążących azot w pobliżu roślin wymagających azotu, takich jak rośliny strączkowe . Wykorzystanie wzajemnych powiązań różnych roślin, zwierząt i procesów jest kluczową praktyką w permakulturze. rośliny rodzime , których korzenie pomagają wodzie wnikać w głąb gleby. Agroekologia obejmuje również ideę holistycznego zarządzania . Podejście to wywodzi się z prac Allana Savory'ego , który twierdzi, że planowany wypas może poprawić stan gleby i odwrócić skutki pustynnienia poprzez zwiększenie biomasy. Pustynnienie występuje, gdy zawartość węgla w glebie jest poważnie wyczerpana, co znacznie zmniejsza żyzność gleby. To krytycznie hamuje wzrost roślin: bez roślin gleba nie może wystarczająco zatrzymywać wody i z czasem staje się sucha i krucha. Permakultura i holistyczne zarządzanie to dwie różne metody, które koncentrują się na regeneracji biomasy , zawartości składników odżywczych i różnorodności biologicznej w glebie. Im więcej biomasy w glebie, tym więcej węgla można sekwestrować, aby utrzymać naturalny ekosystem.
Istnieje również wiele rodzajów dodatków do gleby , zarówno organicznych, jak i nieorganicznych. Promują jakość gleby na różne sposoby, takie jak: sekwestracja toksyn, równoważenie pH gleby , dodawanie składników odżywczych i promowanie aktywności organizmów. Aktualne warunki glebowe będą decydować o rodzaju poprawki i jej ilości. nieorganiczne są zwykle stosowane do poprawy tekstury i struktury gleby, zrównoważenia pH i ograniczenia biodostępności metali ciężkich toksyny. Istnieją dwa rodzaje dodatków nieorganicznych, zasadowe i mineralne. Niektóre przykłady poprawek nieorganicznych obejmują popiół drzewny, mielony wapień i czerwone błoto. Uzupełnienia mineralne obejmują gips i urobek . Dodatki organiczne poprawiają aktywność biologiczną, przepuszczalność wody i strukturę gleby. Chochoł na przykład zmniejsza erozję i pomaga utrzymać temperaturę gleby. Kompost jest bogaty w materię organiczną, składa się z rozłożonej materii, takiej jak żywność, roślinność i odchody zwierzęce. Dodanie kompostu zwiększa wilgotność i zawartość składników odżywczych w glebie oraz sprzyja aktywności biologicznej. Tworzenie kompostu wymaga starannego zarządzania temperaturą, stosunkiem węgla do azotu, wody i powietrza. Biowęgiel to poprawka, która jest pełna węgla i powstaje w wyniku pirolizy , procesu rozkładu w wysokiej temperaturze. Odpady pochodzące od zwierząt to powszechne dodatki do gleby, zwykle ich obornik . Zawartość wilgoci i składników odżywczych będzie się różnić w zależności od zwierzęcia, z którego pochodzi. Można również wykorzystać odpady ludzkie, takie jak biosolid jako produkt uboczny z oczyszczalni ścieków . Biosolids może zawierać dużo składników odżywczych, dlatego należy go stosować oszczędnie.