Почвенный разрез

1. Главная
2. Абитуриентам и школьникам
3. Музеи
4. Музей почвоведения им. С.А. Захарова
5. Почвенный разрез

Морфология почв

Морфология почв — особый раздел почвоведения, характеризующийся своим собственным предметом и методом исследования. Изучение любого предмета человек в процессе познания всегда начинает с рассмотрения его внешнего облика, ощущая его как нечто, отличное от иных, окружающих его предметов. Именно поэтому морфология — учение о форме — лежит в основе всех естественных наук. Как медицина начинается с анатомии человека, а зоология и ботаника — с анатомии животных и морфологии растений, так и почвоведение имеет своим начальным пунктом морфологию почв. Без знания морфологии предмета невозможно дальнейшее познание его свойств, его соотношений с другими предметами и окружающей средой.

Морфология почв лежит в основе их диагностики, а, следовательно, и классификации.

Заложение почвенных разрезов

Для изучения и определения почв в природе, установления границ между различными почвами, взятия образцов для анализов закладывают специальные ямы, которые принято называть почвенными разрезами. Они бывают трех типов: полные (основные) разрезы, полуямы (контрольные), прикопки (поверхностные).

Полные, или основные, разрезы делают с таким расчетом, чтобы были видны все почвенные горизонты и частично верхняя часть неизмененной или малоизмененной материнской породы. Их закладывают в наиболее типичных, характерных местах. Их назначение — детальное изучение морфолого-генетических признаков почв с отбором образцов для физико-химических, биологических и других анализов, определения окраски, структуры и т.д. Глубина основных почвенных разрезов сильно варьирует в зависимости от мощности почв и целей исследований. Обычно в практике полевых исследований и картирования почв почвенные разрезы закладывают на глубину 1,0—2 м.

Полный, или основной, разрез

Полуямы, или контрольные, разрезы закладывают на меньшую глубину — от 75 до 125 см, обычно до начала материнской породы. Он служат для дополнительного (контрольного) изучения основной части почвенного профиля — мощности почвенных гумусовых и других горизонтов, глубины и залегания солей, степени выщелоченности, оподзоленности, солонцеватости, солончаковатости, и др.

Полуяма, или контрольный, разрез

Прикопки, или поверхностные, разрезы глубиною менее 75 см, служат главным образом для уточнения почвенных границ, выявленных полными разрезами и полуямами.

Прикопка, или поверхностный, разрез

Принципы заложения почвенного разреза

На выбранном для почвенного разреза месте копают яму размером 0,8×1,5×2,0 м так, чтобы три стенки ее были отвесны, т. е. вертикальны, а четвертая — со ступеньками. Передняя «лицевая» стенка, которая предназначается для изучения почвенного разреза, должна быть обращена к солнцу. Почву из ямы необходимо выбрасывать на длинные боковые стороны, но ни в коем случае не в сторону «лицевой» стенки, так как это приводит к ее «загрязнению» и даже к разрушению верхней части стенки почвенного разреза. При этом придерживаются следующего правила: сначала почву выбрасывают на одну сторону разреза, затем, когда начинается светлоокрашенный слабогумусированный горизонт — на другую. После окончания работы разрез закапывают, и здесь порядок работы будет другой: на дно разреза сбрасывается сначала почвенная масса из нижних горизонтов, затем — из верхних. Так наносится наименьший ущерб природе.

Когда яма готова, приступают к описанию почвы (бланк описания почвенного разреза), начиная запись в полевом дневнике с указания номера разреза, его географического местоположения, а также положения относительно постоянных ориентиров (привязка). Записи в полевом дневнике делают сразу начисто, разборчиво, карандашом., необходимо, в первую очередь, определить характер почвообразующей породы, ее гранулометрический состав, засоление, степень увлажнения и взять образец материнской породы для последующего изучения или анализа, так как в дальнейшем, при препарировании, нижняя часть «лицевой» стенки и дно ямы будут засорены осыпающейся почвенной массой из верхних горизонтов. После этого «лицевую» стенку гладко очищают лопатой и одну (правую) половину стенки препарируют стамеской, ножом или маленькой лопаткой, для того чтобы лучше рассмотреть морфолого-генетические признаки почв, а вторую (левую) половину стенки оставляют в гладко зачищенном виде для сравнения и контроля. Затем необходимо приступить к изучению морфолого-генетических признаков почв и описанию почвенного разреза.

---

ПОЧВЕННЫЕ РЕСУРСЫ • Большая российская энциклопедия

ПОЧВЕННЫЕ РЕСУРСЫ

Рос­сия об­ла­да­ет ог­ром­ны­ми поч­вен­ны­ми бо­гат­ст­ва­ми. Из об­щей пло­ща­ди стра­ны в 17,1 млн.км² поч­вен­ный по­кров раз­вит при­мер­но на 14,5 млн.км². Ос­таль­ные тер­ри­то­рии за­ня­ты во­до­ёма­ми, вы­хо­да­ми по­род, ка­ме­ни­сты­ми рос­сы­пя­ми, на­ру­шен­ны­ми и за­стро­ен­ны­ми зем­ля­ми и т. д. Поч­вен­ные ре­сур­сы Рос­сии име­ют осо­бое зна­че­ние в сис­те­ме ми­ро­вых поч­вен­ных ре­сур­сов, не­смот­ря на то, что про­ис­хо­дит сни­же­ние ка­че­ст­ва сель­ско­хо­зяй­ст­вен­ных и от­час­ти лес­ных почв. На до­лю почв Рос­сии при­хо­дит­ся ок. 9% ми­ро­вой паш­ни и св. 20% ми­ро­вой пло­ща­ди ле­сов. Важ­ную эко­ло­ги­че­скую роль иг­ра­ют тун­д­ро­вые и бо­лот­ные тер­ри­то­рии. Об­ще­ми­ро­вое зна­че­ние поч­вен­ных ре­сур­сов Рос­сии воз­рас­та­ет так­же в свя­зи с мас­со­вой вы­руб­кой тро­пи­че­ских ле­сов, в ре­зуль­та­те че­го поч­вы на этих тер­ри­то­ри­ях ут­ра­чи­ва­ют об­ще­эко­ло­ги­че­ские функ­ции. Не­смот­ря на чрез­вы­чай­ное раз­но­об­ра­зие поч­вен­но­го по­кро­ва, на­ли­чие об­шир­ных пло­ща­дей, за­ня­тых поч­ва­ми, и круп­ней­ше­го в ми­ре ре­гио­на вы­со­ко­пло­до­род­ных чер­но­зё­мов, их с.-х. по­тен­ци­ал не­ве­лик. По­дав­ляю­щая часть зем­ле­дель­че­ско­го мас­си­ва Рос­сии (бо­лее 80%) на­хо­дит­ся на тер­ри­то­рии с низ­кой те­п­ло­обес­пе­чен­но­стью или не­бла­го­при­ят­ны­ми ус­ло­вия­ми рель­е­фа (час­то и то, и дру­гое), что прак­ти­че­ски ис­клю­ча­ет их хо­зяй­ст­вен­ное ис­поль­зо­ва­ние и ог­ра­ни­чи­ва­ет воз­мож­но­сти при­ме­не­ния в ка­че­ст­ве кор­мо­вых уго­дий (см.

табл.).

Так, ис­клю­чи­тель­но су­ро­вый кли­мат арк­ти­че­ско­го и тун­д­ро­во­го поя­сов де­лает прак­ти­че­ски не­воз­мож­ным с.-х. ис­поль­зо­ва­ние рас­про­стра­нён­ных здесь тун­д­ро­вых глее­вых и бо­лот­ных почв, тун­д­ро­вых под­бу­ров (ок. 8% поч­вен­ных ре­сур­сов стра­ны). 73% поч­вен­ных ре­сур­сов рас­по­ло­же­ны в та­ёж­ной зо­не, из них 32% почв при­хо­дит­ся на гор­ные тер­ри­то­рии.

Зем­ли с хо­ро­шей те­п­ло­обес­пе­чен­но­стью из-за сла­бо­го ув­лаж­не­ния так­же не­при­год­ны для зем­ле­де­лия без оро­ше­ния и ис­поль­зу­ют­ся в осн. как низ­ко­про­дук­тив­ные па­ст­би­ща. Кро­ме то­го, мн. поч­вы за­суш­ли­вых ре­гио­нов (со­лон­ча­ки, со­лон­цы) за­со­ле­ны и ну­ж­да­ют­ся, по­ми­мо оро­ше­ния, и в дру­гих ме­лио­ра­ци­ях. Бо­лот­ные и за­бо­ло­чен­ные поч­вы за­ни­ма­ют св. 8% и тре­бу­ют для с.-х. ос­вое­ния пред­ва­ри­тель­но­го осу­ше­ния, а пес­ки, пес­ча­ные и ка­ме­ни­стые поч­вы, на до­лю ко­то­рых при­хо­дит­ся ок. 7% всех зе­мель, – до­ро­го­стоя­щих ме­лио­ра­тив­ных ра­бот.

В то же вре­мя зна­чи­тель­ная часть высо­ко­пло­до­род­ных почв (чер­но­зё­мов) име­ет от­но­си­тель­но не­вы­со­кую про­дук­тив­ность, т. к. ли­бо ис­пы­ты­ва­ет де­фи­цит вла­ги, ли­бо име­ет не­вы­со­кую те­п­ло­обес­пе­чен­ность (чер­но­зё­мы Си­би­ри). И толь­ко на ог­ра­ни­чен­ных про­стран­ст­вах (Се­ве­ро-Кав­каз­ский и Цен­траль­но­чер­но­зём­ный ре­ги­он) су­щест­ву­ет бла­го­при­ят­ное со­че­та­ние поч­вен­ных и кли­ма­ти­че­ских фак­то­ров. Со­вре­мен­ные чер­но­зё­мы, как наи­бо­лее ин­тен­сив­но рас­па­хи­вае­мые поч­вы, зна­чи­тель­но ухуд­ши­ли свои свой­ст­ва и сни­зи­ли про­дук­тив­ность в ре­зуль­та­те де­гра­да­ции.

Та­ким об­ра­зом, хо­тя пло­щадь па­хот­но­при­год­ных зе­мель Рос­сии от­но­си­тель­но ве­ли­ка, но её до­ля в об­щей пло­ща­ди стра­ны су­ще­ст­вен­но ни­же, чем во мно­гих дру­гих стра­нах.

Сель­ско­хо­зяй­ст­вен­ные уго­дья. Об­щая пло­щадь с.-х. уго­дий стра­ны со­став­ля­ет 2,21 млн.км

2, в т. ч. на до­лю паш­ни при­хо­дит­ся 1,21, на за­лежь (не за­се­вае­мые бо­лее 15 лет паш­ни) – 0,04, на мно­го­лет­ние на­са­ж­де­ния (са­ды, ви­но­град­ни­ки, ягод­ни­ки) – 0,02, на кор­мо­вые уго­дья – 0,9 млн. км² (2002). Сте­пень с.-х. ис­поль­зо­ва­ния разл. почв как па­хот­ных уго­дий край­не не­рав­но­мер­на: чер­но­зё­мы рас­па­ха­ны бо­лее чем на 70%; се­рые лес­ные, тём­но-каш­та­но­вые поч­вы – при­мер­но на 40%; дер­но­во-под­золи­стые, ко­рич­не­вые, раз­лич­ные лу­го­во-степ­ные поч­вы от 10% до 14,8%, ос­таль­ные – на 5% и мень­ше.

В 1965–87 пло­щадь па­хот­ных уго­дий со­ста­ви­ла 1,33–1,34 млн.км². Но рас­па­хан­ность паш­ни в ря­де ре­гио­нов стра­ны пре­вы­ша­ла эко­ло­ги­че­ски до­пус­ти­мые нор­мы: в Бел­го­род­ской, Во­ро­неж­ской, Кур­ской, Ли­пец­кой, Ор­лов­ской, Рос­тов­ской, Са­ра­тов­ской, Там­бов­ской и Туль­ской об­лас­тях, а так­же в сте­пях Вол­го­град­ской, Куй­бы­шев­ской (ны­не Са­мар­ской), Ом­ской об­лас­тей и Став­ро­поль­ско­го края на паш­ни при­хо­ди­лось 60–70% всех пло­ща­дей, за­ни­мае­мых ими. Ещё боль­ше зе­мель (75– 80%) под па­хот­ны­ми угодь­я­ми – в Крас­но­дар­ском крае (к се­ве­ру от р. Ку­бань), на рав­ни­нах Ка­бар­ди­но-Бал­ка­рии и в степ­ных рай­онах Кал­мы­кии.

Чрез­вы­чай­но вы­со­кая сте­пень рас­паш­ки при­ве­ла к на­ру­ше­нию ба­лан­са гу­му­са, ухуд­ше­нию вод­но­го ре­жи­ма почв, их де­гра­да­ции. А об­щая пло­щадь паш­ни под­дер­жи­ва­лась в осн. за счёт ис­поль­зо­ва­ния низ­ко­пло­до­род­ных зе­мель на ок­раи­нах зем­ле­дель­че­ских тер­ри­то­рий стра­ны, гл. обр. в Вос­точ­ной Си­бири. Но об­щий уро­вень пло­до­ро­дия почв паш­ни сни­жал­ся в ре­зуль­та­те де­гра­да­ции и во­вле­че­ния ма­ло­пло­до­род­ных зе­мель.

К кон. 20 в. со­стоя­ние с.-х. уго­дий рез­ко ухуд­ши­лось, дос­тиг­нув кри­зис­ного. Пло­ща­ди паш­ни со­кра­ти­лись поч­ти на 100 тыс. км², кор­мо­вых уго­дий – на 250 тыс. км²; в то же вре­мя пло­ща­ди мно­го­лет­них на­са­ж­де­ний несколько вы­росли. Уве­ли­чи­лась пло­щадь не­за­се­вае­мой паш­ни с 250 тыс. км² (1996) до 372 тыс. км² (2002). Это не­ста­биль­ные пе­ре­ло­ги – не­об­ра­ба­ты­вае­мые в те­че­ние неск. лет зем­ли; хо­тя они и спо­соб­ны вос­ста­нав­ли­вать своё пло­до­ро­дие, од­на­ко часть их по­сте­пен­но пе­ре­хо­дит в за­лежь.

Ухуд­ше­ние фи­зи­че­ских и хи­ми­че­ских свойств почв паш­ни в пер­вую оче­редь свя­за­но со зна­чи­тель­ной по­те­рей гу­му­са. В сред­нем по стра­не в па­хот­ном слое по срав­не­нию с та­ким же по мощ­но­сти сло­ем ана­ло­гич­ных це­лин­ных почв со­дер­жит­ся на 35–40% мень­ше гу­му­са, т. е. бо­лее тре­ти его ут­ра­че­но и в обо­зри­мом бу­ду­щем не мо­жет быть вос­ста­нов­ле­но. При этом тем­пы сни­же­ния со­дер­жа­ния гу­му­са по­сто­ян­но воз­рас­та­ют, пре­ж­де все­го, в свя­зи с рез­ким со­кра­ще­ни­ем ко­ли­че­ст­ва вно­си­мых ор­га­ни­че­ских удоб­ре­ний. В ре­зуль­та­те воз­дей­ст­вия с.-х. тех­ни­ки поч­вы в той или иной сте­пе­ни пе­ре­уп­лот­не­ны, что при­во­дит к ухуд­ше­нию их струк­ту­ры и вод­но-фи­зи­че­ских свойств. За по­след­ние 25–30 лет 20 в. пе­ре­уп­лот­не­ние почв на паш­не воз­рос­ло при­мер­но в 3 раза.

Раз­ру­ши­тель­ное дей­ст­вие эро­зии про­яви­лось при­мер­но на 300–350 тыс. км² паш­ни. Так, под дей­ст­ви­ем вод­ной эро­зии про­ис­хо­дит смыв верх­не­го, наи­бо­лее пло­до­род­но­го слоя поч­вы, об­ра­зу­ют­ся т.  н. смы­тые поч­вы, ис­поль­зо­ва­ние ко­то­рых не­це­ле­со­об­раз­но не толь­ко из-за их низ­кой про­дук­тив­но­сти, но и из-за опас­но­сти ещё боль­шей де­гра­да­ции. В 90-х гг. 20 в. пло­ща­ди смы­тых почв воз­рос­ли на 35–40%. Ок. 10% почв паш­ни под­вер­га­ет­ся ин­тен­сив­ным про­цес­сам вет­ро­вой эро­зии (де­фля­ции) и бо­лее 25% от­но­сит­ся к де­фля­ци­он­но-опас­ным (это поч­вы лёг­ко­го ме­ха­ни­че­ско­го со­ста­ва, или с бед­ным рас­ти­тель­ным по­кро­вом). Еже­год­но до 20 тыс. км² паш­ни унич­то­жа­ет­ся ов­ра­га­ми.

Важ­ной про­бле­мой ос­та­ёт­ся пе­ре­ув­лаж­не­ние (а по­рой и под­то­п­ле­ние) и за­со­ле­ние почв. Пло­ща­ди пе­ре­ув­лаж­нён­ных, за­бо­ло­чен­ных и за­со­лён­ных почв по­сто­ян­но воз­рас­та­ют. Во мно­гих ре­гио­нах при оро­ше­нии под­ни­ма­ет­ся уро­вень грун­то­вых вод; час­то они со­дер­жат вы­со­кие кон­цен­тра­ции со­лей, так что в ко­неч­ном ито­ге про­ис­хо­дит «по­лив» ми­не­ра­ли­зо­ван­ны­ми грун­то­вы­ми во­да­ми. По­это­му ны­не бо­лее 7 тыс. км² оро­шае­мых зе­мель на­хо­дит­ся в не­удов­ле­тво­ри­тель­ном ме­лио­ра­тив­ном со­стоя­нии. Еже­год­но зна­чи­тель­ные мас­си­вы та­ких зе­мель, при­шед­ших в не­год­ное со­стоя­ние, за­бра­сы­ва­ют­ся.

Не­дос­та­точ­ное из­вест­ко­ва­ние при­во­дит к вос­ста­нов­ле­нию ки­слой ре­ак­ции у дер­но­во-под­зо­ли­стых почв и почв сев. зон, от­час­ти се­рых лес­ных (pH этих почв из­на­чаль­но мень­ше 7). В те­че­ние дли­тель­но­го вре­ме­ни кис­лые поч­вы ак­тив­но из­вест­ко­ва­лись, в ре­зуль­та­те че­го их об­щая ки­слот­ность бы­ла сни­же­на. В нач. 21 в. рез­кое со­кра­ще­ние объ­ё­мов из­вест­ко­ва­ния при­ве­ло к то­му, что пло­ща­ди кис­лых почв ста­ли за­ни­мать бо­лее тре­ти паш­ни.

Та­ким об­ра­зом, все наи­бо­лее пло­до­род­ные поч­вы ин­тен­сив­но рас­па­ха­ны. И ре­зер­вы для рас­ши­ре­ния пло­ща­дей паш­ни, а так­же кор­мо­вых уго­дий име­ют­ся в осн. толь­ко в юж­но­та­ёж­ных ре­гио­нах Ев­ро­пей­ской час­ти стра­ны и от­час­ти в Си­би­ри и на Даль­нем Вос­то­ке. Од­на­ко для эф­фек­тив­но­го с.-х. ис­поль­зо­ва­ния эти низ­ко­пло­до­род­ные поч­вы тре­бу­ют боль­ших ма­те­ри­аль­ных за­трат при их ос­вое­нии и экс­плуа­та­ции.

В кон. 20 в. из функ­ци­о­ни­ру­ю­щих па­хот­ных зе­мель ста­ли ис­клю­чать­ся об­шир­ные тер­ри­то­рии. И хо­тя вы­вод зе­мель­ных уча­ст­ков про­ис­хо­дил во мно­гом сти­хий­ным пу­тём, всё же в пер­вую оче­редь это ка­са­лось наи­ме­нее пло­до­род­ных почв. По­это­му ка­че­ст­во за­се­вае­мых зе­мель в це­лом улуч­ши­лось. Не­об­ра­ба­ты­вае­мые же поч­вы по ря­ду по­ка­за­те­лей по­сте­пен­но при­бли­жа­ют­ся к ана­ло­гич­ным це­лин­ным поч­вам. На них рез­ко ос­ла­бе­ва­ют или прак­ти­че­ски пре­кра­ща­ют­ся яв­ле­ния вод­ной и вет­ро­вой эро­зии, про­цес­сы де­гу­ми­фи­ка­ции (ко­ли­че­ст­во гу­му­са по­сте­пен­но мо­жет вос­ста­но­вить­ся), уп­лот­не­ния почв, раз­ру­ше­ния их струк­ту­ры и ухуд­ше­ния вод­но-фи­зи­че­ских свойств. И всё же, хо­тя свой­ст­ва почв мо­гут по­сте­пен­но улуч­шать­ся, на­не­сён­ный им ущерб (осо­бен­но в ре­зуль­та­те эро­зии) не мо­жет быть уст­ра­нён да­же в те­че­ние дли­тель­но­го пе­рио­да вре­ме­ни.

Оп­ре­де­лён­ное улуч­ше­ние ка­че­ст­ва поч­вен­ных ре­сур­сов на­блю­да­ет­ся на зе­мель­ных уча­ст­ках, от­дан­ных в лич­ное поль­зо­ва­ние на­се­ле­ния. Пло­ща­ди этих зе­мель уве­ли­чи­лись с 1,6% (от об­щей пло­ща­ди с.-х. уго­дий) в 1986 до 6,1% в 2002. Как пра­ви­ло, эти об­ра­ба­ты­вае­мые на­де­лы по­лу­ча­ют по­вы­шен­ные до­зы на­во­за и др. удоб­ре­ний, хо­ро­шо раз­рых­ля­ют­ся, по­сте­пен­но окуль­ту­ри­ва­ют­ся.

В це­лом же про­дук­тив­ность почв за­мет­но по­ни­зи­лась, а про­цес­сы де­гра­да­ции не толь­ко со­хра­ня­ют­ся, но и уси­ли­ва­ют­ся. Это свя­за­но с рез­ким умень­ше­ни­ем ко­ли­че­ст­ва вно­си­мых удоб­ре­ний, из­вест­ко­ва­ния, по­ле­за­щит­но­го ле­со­раз­ве­де­ния и др. ме­ро­прия­тий. Не­дос­та­ток ор­га­ни­че­ских удоб­ре­ний ве­дёт к уси­ле­нию тем­пов де­гу­ми­фи­ка­ции. Умень­ше­ние вне­се­ния ми­не­раль­ных удоб­ре­ний спо­соб­ст­ву­ет сни­же­нию в поч­вах за­па­сов под­виж­ных форм эле­мен­тов пи­та­ния рас­те­ний. Поч­вы паш­ни за­со­ря­ют­ся тя­жё­лы­ми ме­тал­ла­ми, осо­бен­но вбли­зи про­мыш­лен­ных пред­при­ятий. Со­кра­ще­ние пло­ща­дей за­щит­ных по­лос яви­лось при­чи­ной уси­ле­ния про­цес­сов эро­зии, в т. ч. наи­бо­лее зло­ст­ной – ов­раж­ной. По­это­му для по­вы­ше­ния эф­фек­тив­но­сти ис­поль­зо­ва­ния поч­вен­ных ре­сур­сов не­об­хо­ди­мо стро­го оп­ре­де­лить, ка­кие зем­ли яв­ля­ют­ся без­ус­лов­но па­хот­но­при­год­ны­ми и не долж­ны вы­во­дить­ся из паш­ни или же долж­ны быть воз­вра­ще­ны в её со­став и ка­кие зем­ли яв­ля­ются ма­ло­про­дук­тив­ны­ми или име­ют тех­но­ло­ги­че­ские не­га­тив­ные осо­бен­но­сти, вслед­ст­вие че­го их сле­ду­ет ис­клю­чить из паш­ни или не воз­вра­щать в её со­став.

На до­лю кор­мо­вых уго­дий при­хо­дит­ся св. 900 тыс. км². Они, как пра­ви­ло, при­уро­че­ны к низ­ко­пло­до­род­ным поч­вам или поч­вам, ис­поль­зо­ва­ние ко­то­рых под по­се­вы за­труд­не­но. Это не­до­ста­точ­но обес­пе­чен­ные те­п­лом и (или) вла­гой мерз­лот­ные, под­зо­ли­стые, дер­но­во-под­зо­ли­стые, по­лу­пус­тын­ные поч­вы, а так­же пе­ре­ув­лаж­нён­ные поч­вы – бо­лот­ные, пой­мен­ные, лу­го­вые и поч­вы с не­бла­го­при­ят­ным рель­е­фом, на­при­мер поч­вы ов­раж­но-ба­лоч­но­го ком­плек­са. Про­цес­сы де­гра­да­ции на та­ких поч­вах про­те­ка­ют осо­бен­но ин­тен­сив­но, т. к. по­ми­мо при­род­ных фак­то­ров, спо­соб­ст­вую­щих ухуд­ше­нию их свойств (напр., поч­вы ов­ра­гов в боль­шей ме­ре под­вер­же­ны вет­ро­вой и вод­ной эро­зии), су­ще­ст­вен­ный вклад вно­сит ан­тро­по­ген­ное влия­ние.

Аг­ро­но­ми­че­ское со­стоя­ние почв под кор­мо­вы­ми угодь­я­ми так­же не­удов­ле­тво­ри­тель­но. 25% из них пе­ре­ув­лаж­не­ны, поч­ти столь­ко же под­вер­же­ны де­фля­ции и вод­ной эро­зии, бо­лее 15% – за­со­ле­ны, ок. 20% при­хо­дит­ся на со­лон­цо­вые ком­плек­сы, при­мер­но 10% рас­по­ло­же­ны на ка­ме­ни­стых зем­лях, ок. 2% – за­коч­ка­ре­ны, т. е. по­кры­ты коч­ка­ми (ос­таю­щи­ми­ся, напр., по­сле вы­кор­чё­вы­ва­ния ле­са). Око­ло по­ло­ви­ны почв па­ст­бищ от­но­сит­ся к сби­тым – на них в той или иной ме­ре на­ру­шен за­дер­но­ван­ный верх­ний поч­вен­ный слой: 30% – сла­бо­сби­тые, 17% – сред­не- и силь­но­сби­тые, на 10% поч­вен­ный по­кров пол­но­стью унич­то­жен. Это яви­лось след­ст­ви­ем ин­тен­сив­но­го и час­то бес­сис­тем­но­го вы­па­са ско­та. В ито­ге об­шир­ные пло­ща­ди паст­бищ пре­вра­ща­ют­ся в опус­ты­нен­ные зем­ли, прак­ти­че­ски ли­шён­ные поч­вен­но­го по­кро­ва (толь­ко в Кал­мы­кии на их до­лю при­хо­дит­ся ок. 50 тыс. км²).

Про­грес­си­рую­щее раз­ви­тие про­цес­сов де­гра­да­ции почв на боль­шей час­ти с.-х. уго­дий при­во­дит к сни­же­нию уро­жай­но­сти с.-х. куль­тур и уве­ли­че­нию за­трат на по­лу­че­ние еди­ни­цы их про­дук­ции. Кро­ме то­го, зна­чи­тель­ные пло­ща­ди кор­мо­вых уго­дий Не­чер­но­зе­мья, юж­но­та­ёж­ных и сред­не­та­ёж­ных ре­гио­нов не ис­поль­зу­ют­ся по ря­ду эко­но­ми­че­ских и со­ци­аль­ных при­чин. В степ­ных, су­хо­степ­ных и по­лу­пус­тын­ных ре­гио­нах на­груз­ка на кор­мо­вые уго­дья, на­про­тив, час­то слиш­ком ве­ли­ка, что яв­ля­ет­ся при­чи­ной сни­же­ния их про­дук­тив­но­сти. На­при­мер, в Рос­тов­ской обл. она в 4 раза, а в Кал­мы­кии в 6 раз ни­же, чем в Ар­хан­гель­ской обл. Воз­рас­та­ют пло­ща­ди уго­дий, за­гряз­нён­ных тя­жё­лы­ми ме­тал­ла­ми, раз­лич­ны­ми ор­га­ни­че­ски­ми со­е­ди­не­ни­я­ми, ра­дио­нук­ли­да­ми.

Де­гра­да­ция и за­гряз­не­ние поч­вен­но­го по­кро­ва со­про­во­ж­да­ют­ся на­ру­ше­ни­ем его об­ще­эко­ло­ги­че­ских функ­ций, ухуд­ше­ни­ем ка­че­ст­ва во­ды, воз­ду­ха, пи­щи. Всё это в ко­неч­ном ито­ге на­но­сит ущерб здо­ро­вью на­се­ле­ния. В от­дель­ных ре­гио­нах эти про­цес­сы дос­ти­га­ют мас­шта­бов эко­ло­ги­че­ско­го кри­зи­са и да­же эко­ло­ги­че­ско­го бед­ст­вия. Так, в не­ко­то­рых рай­онах Бел­го­род­ской обл. поч­вы смы­ты до вы­хо­да ме­ло­вых от­ло­же­ний. В ре­зуль­та­те ава­рии на Чер­но­быль­ской АЭС (1986) в близ­ле­жа­щих об­лас­тях ра­дио­ак­тив­ное за­гряз­не­ние дос­тиг­ло мас­шта­бов бед­ст­вия.

Под оле­ньи па­ст­би­ща ис­поль­зу­ют мало­мощ­ные, кис­лые и за­бо­ло­чен­ные поч­вы тун­д­ры и тай­ги. Их от­ли­ча­ет низ­кая ус­той­чи­вость к ме­ха­ни­че­ским воз­дей­ст­ви­ям, они лег­ко на­ру­ша­ют­ся и унич­то­жа­ют­ся при про­хо­дах транс­порт­ных средств. При не­уме­рен­ном вы­па­се оле­ней про­ис­хо­дит раз­ру­ше­ние поч­вен­но­го по­кро­ва. В рай­онах неф­те­до­бы­чи, вбли­зи про­мыш­лен­ных пред­при­ятий зна­чи­тель­ные пло­ща­ди почв олень­их па­ст­бищ за­гряз­не­ны. Все эти фак­то­ры при­во­дят к еже­год­но­му со­кра­ще­нию площа­дей олень­их па­ст­бищ при­мер­но на 20 тыс. км².

Лес­ные уго­дья. Око­ло 70% пло­ща­ди стра­ны, имею­щей поч­вен­ный по­кров, за­ня­то зем­ля­ми лес­но­го фон­да (2002).

Боль­шая часть лес­ных мас­си­вов рас­по­ло­же­на в уме­рен­ном поя­се (вклю­чая гор­ные тер­ри­то­рии) на под­зо­лах, под­зо­ли­стых и та­ёж­ных поч­вах. Боль­шин­ст­во этих почв на­хо­дит­ся в ма­ло­на­се­лён­ных, труд­но­дос­туп­ных рай­онах и сла­бо изу­че­но.

Зна­чи­тель­ные лес­ные тер­ри­то­рии при­хо­дят­ся на та­ёж­ную зо­ну и рас­по­ло­же­ны в осн. на дер­но­во-под­зо­ли­стых, а так­же бу­рых лес­ных поч­вах. От­но­си­тель­но не­боль­шая часть лес­ных мас­си­вов на­хо­дит­ся в ле­со­степ­ной зо­не, на се­рых лес­ных поч­вах. В бо­лее юж. ре­гио­нах ле­са рас­про­стра­не­ны не­зна­чи­тель­но.

Ме­ж­ду поч­вой и ти­пом ле­са су­ще­ст­ву­ет проч­ная взаи­мо­связь. Чем пло­до­род­нее поч­ва, тем бо­лее вы­со­ким бо­ни­те­том об­ла­да­ет лес­ная рас­ти­тель­ность. Ело­вые ле­са при­уро­че­ны гл.обр. к под­зо­ли­стым гли­ни­стым и суг­ли­ни­стым поч­вам или поч­вам на дву­чле­нах (слои­стые поч­вы), ре­же к бо­лот­но-под­зо­ли­стым и бо­лот­ным. Ду­бо­вые на­са­ж­де­ния встре­ча­ют­ся на се­рых лес­ных поч­вах и чер­но­зё­мах.

Вбли­зи про­мыш­лен­ных пред­при­ятий поч­вы под лес­ной рас­ти­тель­но­стью ин­тен­сив­но за­гряз­ня­ют­ся вы­бро­са­ми ток­си­че­ских ве­ществ, а в неф­те­пе­ре­ра­ба­ты­ваю­щих рай­онах – неф­тью и неф­те­про­дук­та­ми, бу­ро­вы­ми рас­тво­ра­ми и т. д. В рай­онах ин­тен­сив­ных лесо­раз­ра­бо­ток поч­вен­ный по­кров на­ру­ша­ет­ся и унич­то­жа­ет­ся при транс­пор­ти­ров­ке дре­ве­си­ны. Са­мый верх­ний, бо­га­тый ор­га­ни­че­ским ве­ще­ст­вом, слой лес­ных почв на об­шир­ных тер­ри­то­ри­ях стра­ны на­ру­шен в ре­зуль­та­те лес­ных по­жа­ров. Тем не ме­нее зна­чи­тель­ная часть лес­ных уго­дий не под­вер­га­ет­ся ак­тив­ным ан­тро­по­ген­ным воз­дей­ст­ви­ям и со­хра­ня­ет удов­ле­тво­ри­тель­ные ле­со­рас­ти­тель­ные ка­че­ст­ва.

Дру­гие ви­ды зем­ле­поль­зо­ва­ния. Кро­ме ис­поль­зо­ва­ния под сель­ско­хо­зяй­ст­вен­ные и лес­ные уго­дья, поч­вен­ные ре­сур­сы стра­ны на­хо­дят и др. при­ме­не­ние. 335 тыс. км² от­ве­де­но под го­су­дар­ст­вен­ные при­род­ные за­по­вед­ни­ки, ок. 70 тыс. км² – под на­цио­наль­ные пар­ки (2002). Зна­чи­тель­ные пло­ща­ди зе­мель, в т. ч. имею­щих поч­вен­ный по­кров, от­ве­де­ны под буль­ва­ры, пар­ки, дво­ры, ули­цы в на­се­лён­ных пунк­тах, мес­та от­ды­ха и за­ня­тий спор­том. Не­ма­лая часть пред­на­зна­че­на для по­ли­го­нов разл. на­зна­че­ния (ис­пы­та­ние тех­ни­ки, во­ен­ные ба­зы), ох­ран­ных зон по бе­ре­гам во­до­ёмов, вдоль транс­порт­ных ма­ги­ст­ра­лей и энер­го­сис­тем (ли­нии пе­ре­дач, га­зо­про­вод), во­круг па­мят­ни­ков куль­ту­ры и др. ох­ра­няе­мых тер­ри­то­рий. Поч­ва мо­жет ис­поль­зо­вать­ся не­по­сред­ст­вен­но и для ре­куль­ти­ва­ции на­ру­шен­ных зе­мель.

Почвенные животные помогут уточнить историю освоения дальневосточных земель человеком

Состав почвенных животных и их геном в местах поселений разного возраста помогает ученым уточнить пути расселения человека на российском Дальнем Востоке. Исследование проводят сотрудники географического факультета МГУ имени М.В.Ломоносова и Института проблем экологии и эволюции им. А.Н.Северцова РАН при поддержке Русского географического общества.

Почвенные организмы, например, дождевые черви, мокрицы и панцирные клещи, маломобильны. Однако человек и домашние животные часто переносят их на значительные расстояния. Таким образом, почвенные организмы могут основывать устойчивые популяции, оторванные от основного ареала своего обитания. Инвазии (вселение новых видов на территории, где они ранее отсутствовали, которое происходит без сознательного участия человека) нередко сохраняются на сотни и тысячи лет даже после того, как поселения на колонизированных территориях исчезают или оказываются занятыми другими народами. Использование современных молекулярно-генетических методов позволяет довольно точно установить, из какого региона данные почвенные животные были принесены.

Для изучения путей расселения человека на российском Дальнем Востоке группа молодых ученых — сотрудников географического факультета МГУ и Института проблем экологии и эволюции им. А.Н.Северцова РАН — летом 2019 года проводят экспедиционные работы в Магаданской и Сахалинской областях, а также в Хабаровском и Приморском краях. Исследователи отбирают почвенные образцы для последующей выгонки мелких почвенных беспозвоночных, а также ловят на месте более крупных подземных обитателей. Работа ведется в покинутых и существующих поселениях, которые были отобраны при содействии местных экологических, исторических и краеведческих организаций, а также членов региональных отделений Русского географического общества. Коллектив исполнителей проекта одновременно проводит работу по популяризации полученных научных сведений на тематических семинарах и встречах с местными жителями.

Материал, собранный в ходе экспедиций, ученые изучат с помощью высокотехнологичного оборудования, предназначенного для молекулярно-генетического анализа: ПЦР-боксов, аппаратов для электрофореза, центрифуг и амплификаторов ДНК. Эти современные приборы были введены в строй в начале 2019 года на базе лаборатории биогеографии почв географического факультета МГУ? которая была создана в 2018 году по решению и при содействии руководства Московского университета и географического факультета.

«Выполнив молекулярно-генетический анализ, мы сможем с достаточной степенью точности установить регион, откуда прибыли на дальневосточную землю инвазионные виды почвенных животных. Таким образом, мы уточним пути колонизации этих земель человеком. Для широко распространенных видов путем сопоставления генотипов местных и пришлых особей мы попробуем уточнить также время заселения территорий», — рассказал руководитель проекта, заведующий лабораторией биогеографии почв географического факультета МГУ доктор биологических наук Константин Гонгальский.

Например, наличие видов дождевых червей или мокриц, характерных для Европейской части России, поможет указать на биом, откуда они были принесены на Дальний Восток. Исследование их генотипа позволит значительно сузить регион, из которого они прибыли. В свою очередь, анализ степени отличия их генетического материала от «материнской» популяции позволит установить время инвазии. Перспективно и изучение мелких почвенных членистоногих — панцирных клещей. Они славятся своей эволюционной и генетической консервативностью, а также способностью выживать в неблагоприятных условиях, в том числе и в подстилке для домашних животных или фураже. Находки европейских видов в пределах поселений дальневосточных районов будут являться индикатором путей расселения человека, которого всегда сопровождает скот и другие домашние животные. Секвенирование их ДНК повысит точность реконструкции путей расселения человека на этих землях. В свое время, аналогичный подход хорошо зарекомендовал себя для реконструкции границ оледенения в Европе в разное время.

Более сотни почвенных монолитов и около тысячи крупных почвенных животных, собранных на Дальнем Востоке России, специалисты — почвенные зоологи — обработают уже осенью-зимой 2019 года. Результаты работ будут доступны всем желающим: их обсудят с историками, краеведами, экологами, представителями школьного и студенческого сообщества, неравнодушными к истории своего края людьми.

Институт почвоведения и агрохимии СО РАН

Наумова Н.Б.

Почвенные микроорганизмы

Сравнительные исследования  последовательностей генов рибосомальной РНК малой субъединицы  рибосом (16S рРНК у прокариот или 18S рРНК у эукариот) показали, что все жизненные формы на земле принадлежат к 3 основным  надцарствам, или в английской литературе доменам – Bacteria, Eucarya и Archaea.  На основании анализа этих генов и построения соответствующих филогенетических деревьев было показано, что основное видовое богатство, т.е. число различных видов на Земле, является микробиологическим. При этом  почва содержит больше родов и видов бактерий, чем любое другое местообитание.

Археи

Это одноклеточные организмы микроскопических размеров с примитивной  организацией ядерных структур.  Раньше считали, что археи  живут в различных экстремальных местообитаниях (горячих источниках, соленых водоемах и т.п.), или же осуществляют метаногенез в анаэробных местообитаниях (почвах, кишечниках животных), однако в последнее время было выявлено, что археи широко распространены по всем экосистемам планеты и встречаются в почвах всех наземных экосистем, в водных экосистемах и донных отложениях.      

Археи – самые древние живые организмы на земле. Несомненно, что их появление и жизнедеятельность сыграли огромную роль в формировании и эволюции биогеосистем планеты.

В почвах археи составляют до 1-3% от видового богатства  прокариотического сообщества, т.е. одноклеточных организмов с «простой» организацией ядра клетки. В последнее десятилетие нетермофильные археи были выявлены в самых разнообразных  почвах — сельскохозяйственных под посевом сои, риса,  торфяниках, в почвах бореальных лесов и пастбищных лугов умеренного пояса и других. В почвах, загрязненных тяжелыми металлами, археи практически исчезают из сообщества.

Бактерии

Это также микроорганизмы с примитивной организацией ядерных структур.  Как живые формы, не различимые невооруженным глазом, бактерии были обнаружены в конце 17 века, когда ван Левенгук построил первый микроскоп. Хотя открытие Левенгука вызвало в свое время огромный интерес, за последующие 200 лет исследование бактерий мало продвинулось вперед.  В конце 19 века исследованиями Пастера, Фердинанда Кона, Роберта Коха и других было открыто огромное количество бактерий, крайне различных по форме, размерам и функциям.

В среднем размер бактериальной клетки значительно менее 1 мкм (у представителей Veruccomicrobia – 0,1мкм).  

Уже по меньшей мере полвека  известно, что большая часть  интактных бактериальных клеток почвы, по-видимому, не могут расти  на стандартных лабораторных средах.  Это понимание основано на многочисленных попытках сравнить численность бактерий при прямом микроскопировании с количеством колоний растущих на лабораторных средах, то есть  так называемых колониеобразующих  единиц (КОЕ).

 

Таблица. Способность бактерий расти на лабораторных питательных средах (выраженная как процент от числа бактерий, определенного методом посевов, к общему числу бактериальных клеток, подсчитанному микроскопически)

Местообитание	Культивируемые бактерий, от общего числа
Моря и океаны	0,001–0,1
Пресноводные водоемы	0,25
Мезотрофные озера	0,1–1
Незагрязненные воды эстуариев	0,1–3
Перерабатываемые отходы канализации	1–15
Осадочные породы	0,25
Почва	0,3

 

И в настоящее время вопрос о том,   представляют ли те бактерии, которые мы можем выделить в лабораторных условиях,  экологически значимые виды  типично почвенных бактерий,  является исключительно важным. Поэтому таксономическая характеристика почвенных бактерий не была очень популярной темой до  80-х годов.

Наши знания о разнообразии микроорганизмов существенно улучшились за последние 2-3 десятилетия. В основном это произошло благодаря  молекулярно-биологическим филогенетическим исследованиям, которые позволяют объективно устанавливать степень родства различных организмов. Филогенетическое дерево,  основанное на знаниях о последовательностях генов, является той основой, с помощью которой можно более внятно сформулировать расплывчатую концепцию биоразнообразия.

И хотя  еще предстоит уточнить даже общие очертания филогенетического древа прокариот, начинают проявляться общие направления, которые заставляют  пересмотреть общие представления  о разнообразии прокариот и их распространении в окружающей среде.

За последнее десятилетие число выделяемых бактериальных отделов увеличилось более, чем в 3 раза (до 40), в значительной степени из-за неселективных молекулярно-филогенетических исследований сообществ, выделенных из различных образцов окружающей среды. Эти анализы основывались на 16S рРНК последовательностях, определенных после клонирования  выделенной ДНК, или после  ее амплификации в ходе ПЦР.  Древо филогенетических расстояний было построено при обработке данных о более, чем 8000 последовательностях генов 16S рРНК.  Хотя на этом рисунке вы видите всего 36 отделов, уже есть несколько последовательностей, отличающихся от этих, которые вполне возможно будут выделены в отдельные отделы. Т.е. строго говоря, даже сейчас число отделов перевалило за 40. Многие отделы имеют лишь рабочие названия.  Большая часть отделов содержат мало, или вовсе не содержат культивируемых представителей.

Еще традиционными методами культивирования было показано, что некоторые бактерии являются космополитами, т.е. очень широко распространены по самым различным биоценозам, в то время как другие бактерии строго ограничены определенным типом местообитание. Молекулярно-экологические методы в принципе подтвердили  и расширили это представление.

Например, последовательности  некоторые отделов были выявлены в широком спектре различных местообитаний, т.е. их обладатели, по всей видимости, являются космополитами и, что очень важно с точки зрения химической экологии, обладают широким спектром метаболических реакций.  Некоторые из таких отделов космополитов были хорошо известны и по традиционным исследованиям, другие же, например, недавно выявленный отдел  Acidobacterium, были мало или вообще неизвестны. Например, альфа-группа протеобактерий составляет более 75%  всех видов в почве, морских и пресных водоемах,  сточных водах, и от 25 до 75% в  подпочве,   в сильно загрязненных местообитаниях, в геотермальных источниках.  Если говорить про почву, то основные ее прокариотические обитатели относятся  к протеобактериям актинобактериям, веруккомикробы и ацидобактериям. Но и остальные также представлены.

Грибы

В почве встречаются практически все основные виды грибов – мы ходим по огромному количеству и большому физиологическому и морфологическому разнообразию почвенных грибов. Размеры их варьируют от  одноклеточных с сухим весом клетки  менее 1* 10^-12 грамма, в котором тяжи одного микроорганизма занимают площадь около 15 га и отдельный организм весит 1*107 грамма, т.е. 10 тонн (1992 год, журнал Nature).

Следует заметить, что трудно отделить собственно почвенные грибы от грибов, попадающих туда вместе с надземными частями растений, или компонентов лишайников.

Если в 1980 году было описано 450 видов грибов, то сейчас чуть менее 15 000 видов встречается в почве – это из общего числа в 1,5 млн видов грибов (1991).

Простейшие, нематоды и микроартроподы

Почвенная биота состоит из очень разноообразных и активных ансамблей организмов, регулирующих процессы разложения органического вещества  и круговорот питательных элементов и изменяющих физические свойства почвы. Пищевое поведение почвенных беспозвоночных влияет на функционирование бактерий и грибов и регулирует таким образом  потоки энергии и питательных элементов в детритных пищевых цепях.

Простейшие. К ним относятся голые амебы (20 мкм), инфузории (30 мкм), жгутиконосцы (10 мкм) и раковинные амебы (тестации, 100 мкм).  Простейшие составляют небольшой процент от всей биомассы почвенных беспозвоночных животных, они могут перерабатывать значительное количество поступающего в почву растительного вещества и большую часть биомассы бактерий и грибов. Роль  простейших в почвенных экосистемах можно суммировать как 1) регулирование  размеров и состава сообществ бактерий и грибов, 2) ускорение оборота  биомассы микроорганизмов, органического вещества и питательных элементов и 3) транспорт, т.е. распространение бактерий по новым микрозонам (субстратам).

Количество простейших в почве сильно  зависит от состава почвы  — в глинистой почве 10⁸, а в суглинистой – 200*10⁹ клеток/м², соответственно. С глубиной почвы их количество также снижается – от 10⁶ клеток/м² на глубине 10 см, до всего 100 клеток/м² на глубине около 1 м. Но они могут жить и на больших глубинах – жизнеспособные клетки обнаруживали на глубине 7 м от поверхности. Размеры их популяций сильно варьируют.

Нематоды. Размеры нематоды имеют такие же, как простейшие – 30-100 мкм. По общей биомассы нематоды обычно уступают простейшим. Нематоды играют очень важную роль в минерализации питательных элементов из растительного и почвенного органического вещества: они выделяют больше питательных элементов, чем простейшие. Вклад нематод в общую биомассу больше на песчаных почвах (0,6%), чем суглинистых или глинистых почвах (0,3-0,1% от общей биомассы микроорганизмов). Питаются бактериями и растениями.

Микроартропод имеют сегментированный экзоскелет, подобный насекомым; в почве встречаются коллемболы (до 5 мм) , клещи и протуры.  Плотность популяции может быть до 300 000 на м². До 95% от всех них составляют коллемболы и клещи.

Микроскопические  водоросли

Микроскопические водоросли  встречаются в тех местах на поверхности почвы, куда попадает достаточно световой энергии для осуществления фотосинтеза. В некоторых почвах водорослевые пленки являются основными поставщиками органического вещества в почву. Вокруг них формируются консорциумы микроорганизмов, потребляющих синтезированное ими органическое вещество.

Вирусы

По некоторым оценкам, общее число бактерий на планете составляет порядка 10³⁰, и по меньшей мере столько же насчитывается вирусов (бактериофагов), атакующих бактерии. В почве влияние вирусов на численность и состав прокариотического сообщества практически мало изучены. Однако вполне возможно, что паразитическая деятельность вирусов может иметь важное  значение для многих опосредуемых почвенными бактериями процессов биогеохимических циклов и, таким образом, в целом иметь глобальное значение (см. разделы про донные отложения и водные экосистемы). Фаги являются также очень важным инструментом переноса генетического материала, и предсказание их поведение в естественных экосистемах очень важно.

Почвенные конструкции: фундаментальные физические и биологические аспекты их создания, функционирования и эволюции в условиях разного климата — НИР

Оригинальность планируемых работ заключается в том, что на основе лабораторных экспериментов будут предложены модели почвенных конструкций, обладающие различной способностью к влагопереносу и влагоудерживанию, а значит, имеющие свои особенности гидротермических режимов. Часть работы уже была проведена в рамках предыдущих проектов РФФИ № 12-04-01806 «Архитектура почв: формирование, свойства и роль в функционировании почв» и № 16-04-01851 «Фундаментальные гидрологические характеристики: научное обоснование и использование для текстурно-дифференцированных, макропористых и антропогенно-измененных почв», которые послужили основой для закладки трех вариантов долговременных почвенных конструкций на почвенном стационаре МГУ на Ленинских горах. Полученные мониторинговые исследования показали трансформацию функциональных характеристик почв, взаимосвязанную с изменением почвенной структуры и микроструктуры, и их устойчивости (Сусленкова и др., 2018) по данным реологического поведения почв, сканирующей электронной микроскопии и влагоудерживающей способности почв. Такие варианты конструктоземов с тем же набором использованных субстратов (слоистые конструкции из торфа низинного, песка карьерного, гор. Апах, смесь) будут заложены в нескольких местах гумидной и аридной зон для сравнительного анализа их трансформации в процессе функционирования. На основе анализа величин выпадающих осадков, типа преобладающей почвы и растительности, планируется их закладка в нескольких точках. Предварительный анализ показал, что наиболее интересными с позиций исследования трансформации модельных почвенных конструкций являются Москва (близость размещения позволяет детально прорабатывать алгоритмы необходимых исследований), Курской области, Ростовской области или Краснодарском крае, в сухой степной части Крыма. Фундаментальность такого подхода очевидна, т.к. позволяет изучить влияние условий на верхней границе почвенной конструкции на ее функционирование и трансформацию ее физических свойств и микробного комплекса. Практический аспект также в полной мере присутствует, т.к. в настоящее время весьма популярны перемещения почв и почвенных субстратов на дальние расстояния, например, для целей озеленения городских территорий (парк Зарядье в Москве, ботанические сады, озеленение территорий ОАЭ, Бахрейна и других стран с использованием сапропелей и торфа). Вторая серия экспериментов будет касаться лабораторной разработки и закладки конструктоземов, состоящих из набора представленных на месте почвенных горизонтов и субстратов. Этот вариант интересен и в плане собственно эволюции подобных конструктоземов, и с позиций сравнительного анализа с первым вариантом закладываемых конструкций. Очень важным представляется сочетание лабораторных модельных экспериментов, полевых экспериментов и математического моделирования режимов и развития гидрофизических свойств данных почв. Уникальность подобных исследований состоит и в том, что будет проведено изучение микробного комплекса различных почвенных субстратов во взаимном влиянии и дальнейшем развитии в различных почвенно-климатических зонах. В этом случае, микробиота, с одной стороны, имеет диагностический характер физических и химических условий среды, а с другой представляет очень активную фазу почв, способную очень быстро изменять состав почвенного воздуха, свойства поверхности твердой фазы почв, и, как следствие, функциональные характеристики порового пространства почв в его водоудерживающей, влаго и теплопроводящей способностях. Впервые будет проведено таксономическое и функциональное сопоставление микробиологических свойств модельных конструктоземов с их природными зональными аналогами. Получение данных о режиме функционирования конструктоземов разного строения, состоящих из одних и тех почвенных субстратах в идентичных количественных соотношениях в различных климатических зонах. В связи с тем, что планируется подобрать территории с гумидным и аридным климатом, предполагается наличие разницы в способности удерживать и проводить почвенную влагу, в температурном и газовом режиме почв и в динамике микробного состава. Следующим важным итогом проведенной работы будет является исследование скоростей трансформации почв в зависимости от строения конструктоземов, используемых субстратов и климатической зоны. Предполагается формирование структурно и функционально-дифференцированного порового пространства почв, что должно отразится на гидрофизических, теплофизических, микробиологических и гидрохимических свойствах почв. Заключительный этап работ будет связан с математическим моделированием функционирования конструктоземов с помощью современных прогнозных моделей для сравнительного анализа водного и температурного режима почвенных конструкций разного строения в одних и тех же климатических и погодных условиях и в зональном ряду. Такие комплексные прогнозные задачи будут впервые решены в рамках данного проекта.

Почвенные гербициды| Syngenta

Почвенные гербициды применяют до появления всходов культуры. Гербицид, попав на почву, создает защитный почвенный экран. Всходы сорной растительности, достигая гербицидного экрана – погибают. Почвенные гербициды действуют на сорняки через колеоптиле у злаковых сорняков и через семядольные листья у двудольных сорняков.
Этот прием позволяет на 20-35 дней отсрочить появление сорняков, и защитить всходы культуры в самый уязвимый период. Почвенные гербициды применяют в основном на посевах двудольных пропашных, овощных культур, картофеля.

Применение почвенных гербицидов имеет свои особенности.

1. Почва должна иметь мелкокомковатую структуру для равномерного распределения гербицидов.

Фото 1. Подготовка почвы

Комки почвы не должны превышать в диаметре 2 см, наличие больших комков, стерни и большого количества пожнивных остатков снижает эффективность почвенных гербицидов.

Фото 2-3. Крупные комки и стерня — снижение эффективности гербицидов

При применении почвенных гербицидов на картофеле необходимо учитывать глубину посадки клубней. Клубни должны быть посажены на глубину, близкую к оптимальной, чтобы гербициды не попали в зону проростков картофеля. Гребни должны хорошо осесть.

Фото 4. Применение почвенных гербицидов на картофеле

1. Почва должна быть достаточно влажной, чтобы гербициды могли проявить свое действие. При применении почвенных гербицидов необходимо строго соблюдать нормы расхода рабочего раствора – не менее 400 л на 1 га. Для повышения эффективности гербицидов рекомендуется мелкая заделка гербицидов в почву, на глубину 2-3 см.
2. Тип и вид почвы, содержание в ней органического вещества также оказывают определенное влияние на эффективность почвенных гербицидов и продолжительность их действия.

Чем легче почва, тем ниже нормы расхода препарата. На песчанных, супесчанных почвах с низким содержанием гумуса почвенные препараты можно применять в минимальных зарегистрированных нормах.

На легких почвах, которые подвержены ветровой эрозии, действие почвенных гербицидов на одном поле может быть неравномерным. На отдельных участках эффективность может быть недостаточной и, наоборот, на других участках могут наблюдаться фитотоксичность (повреждения растений) из-за слишком высокой концентрации почвенного гербицида.

На более тяжелых почвах, с высоким содержанием гумуса, как правило, нормы расхода гербицидов повышают.

Это объясняется тем, что почвы, содержащие сравнительно много органического вещества, обладают сильной поглотительной способностью и могут в большом объеме связывать или инактивировать действующие вещества гербицидов. Поэтому на тяжелых почвах и почвах с большим количеством органического вещества норму расхода препарата нужно повышать. На почвах с содержанием гумуса выше 6% почвенные гербициды адсорбируются или инактивируются и теряют свое действие. На таких почвах следует применять гербициды, действующие через листья.

1. Погодные условия оказывают очень большое влияние на эффективность почвенных гербицидов. Температура воздуха – в годы с теплой весной их эффективность выше, чем в годы при низких температурах и засухе.

Давайте рассмотрим несколько сценариев развития погодных условий в весенний период:

ü Отсутствие дождя, засуха

Избыток тепла. Гербициды остаются на поверхности почвы. Семена сорняков начинают прорастать ниже уровня почвенного экрана. Гербицид не активен из-за отсутствия влаги в верхнем слое почвы. Многочисленные ростки сорняков прорастают через гербицидный экран, не будучи поврежденными.

ü Выпало 1-4 мм осадков после применения почвенного гербицида

Складываются оптимальные условия – промачивается верхний слой почвы, где содержится основная масса семян однолетних сорняков. Семена сорняков начинают прорастать. Дождь способствует проникновению гербицидов к росткам сорняков. Гербициды действуют на ростки сорной растительности, вызывая их гибель.

ü Выпало более 6 мм осадков после применения почвенного гербицида

Избыток осадков и влаги в почве. Почвенные гербициды будут смыты в нижние слои почвы и там выщелачиваются. Ростки сорняков избегают поражения. Гербицид может поражать часть ростков культуры.

Ученые: антибиотики влияют на почвенные экосистемы — Социальная ответственность

Группа ученых из Политехнического университета Виргинии (Virginia Tech) выяснила, что антибиотики, попадающие на землю с навозом скота, изменяют состав почвенных сообществ микробов и грибов и нарушают функционирование экосистем. Исследование опубликовано в журнале «Труды Королевского общества» (серия Biological Science).
 
Исследователи проанализировали образцы почв с 11 молочных ферм в США и пришли к выводу, что в почве, находившейся вблизи того места, где собран навоз, количество генов, устойчивых к антибиотикам, было в 200 раз выше, чем в почве, которая такому воздействию не подвергалась. Более того, организмы с более высокой сопротивляемостью к антибиотикам испытывали и более высокие уровни стресса.

«Выработка устойчивости к антибиотикам связана с большими энергетическими затратами для организмов», — объяснил это явление ведущий автор исследования, биолог Майкл Стриклэнд, доцент Центра изучения глобальных изменений Политехнического университета Виргинии.
 
Почвенные микробные сообщества играют важную роль в поддержании экосистем, которые влияют на плодородие почв.
 
«Увеличение численности населения и рост среднего класса во всем мире вынуждают фермеров производить больше продуктов животноводства, однако использование антибиотиков для увеличения объема производства может негативно влиять на экосистемы, сельскохозяйственные почвы и здоровье людей», — объяснил соавтор статьи, биолог Карл Вепкинг.
 
Дальнейшие исследования Стриклэнд и Вепкинг планируют посвятить воздействию антибиотиков на почвенные сообщества. В частности, ученые попытаются отделить влияние навоза от влияния антибиотиков и напрямую изучить воздействие препаратов на почву в условиях лаборатории.
 
Антибиотики, такие как, например, тетрациклин и тилозин, используются в животноводстве практически повсеместно. Согласно данным, приведенным в докладе Продовольственной и сельскохозяйственной организации ООН (FАО), в мире объем применяемых антимикробных препаратов в животноводческом секторе в 2010 году составил более 63 тонн.

Антимикробные препараты применяются в первую очередь для предотвращения заболеваний и стимуляции роста животных, в то время как лечение заболевших животных составляет меньшую часть от всех случаев применения антибиотиков.
 
Согласно прогнозам, глобальное использование антибиотиков в сельском хозяйстве к 2030 году увеличится на 67%, в то время как в странах БРИКС, куда входит и Россия, использование антибиотиков за тот же период удвоится. Для того чтобы сдержать рост объема применяемых антибиотиков и уменьшить негативные воздействия на окружающую среду, связанные с этим фактором, был разработан План действий FАО по борьбе с устойчивостью к противомикробным препаратам 2016-2020 годов.

Материал предоставлен проектом «+1».

География почв | NRCS почвы

Загрузка дерева … Исследование почвы Исследование почвы — Главная Исследования почв по штатам Партнерские отношения Публикации Классификация почв География почв Инструменты Региональные отделения исследования почв Портленд, штат Орегон (SSR 1) Дэвис, Калифорния (SSR 2) Роли, Северная Каролина (SSR 3) Бозман, М.Т. (SSR 4) Салина, Канзас (ССР 5) Моргантаун, Западная Вирджиния (SSR 6) Оберн, Алабама (SSR 7) Феникс, Аризона (SSR 8) Темпл, Техас (SSR 9) Санкт-ПетербургПол, Миннесота (ССР 10) Индианаполис, Индиана (SSR 11) Амхерст, Массачусетс (SSR 12) Станции исследования климата почвы

Все о почве | Грунты 4 Kids

Почвы представляют собой сложную смесь минералов, воды, воздуха, органических веществ и бесчисленных организмов, которые являются разлагающимися останками некогда живых существ.Он образуется на поверхности земли — это «кожа земли». Почва способна поддерживать жизнь растений и жизненно важна для жизни на Земле.
Почва, как формально определено в Глоссарии терминов Американского общества почвоведения, это:

1. Рыхлый минеральный или органический материал на непосредственной поверхности земли, который служит естественной средой для роста наземных растений.
2. Рыхлое минеральное или органическое вещество на поверхности земли, подвергшееся воздействию генетических и экологических факторов, а именно: климата (включая воздействие воды и температуры), а также макро- и микроорганизмов, обусловленных рельефом, воздействующих на материнский материал, и проявляет их влияние. в течение периода времени.

Итак, что такое грязь? Грязь — это то, что попадает на нашу одежду или под ногти. Это почва, которая неуместна в нашем мире — будь то по обуви или по нашей одежде. Грязь — это еще и почва, утратившая характеристики, придающие ей способность поддерживать жизнь, — она ​​«мертвая».
Почва выполняет множество важных функций практически в любой экосистеме (будь то ферма, лес, прерия, болото или пригородный водораздел). Почвы играют семь основных ролей:

1. Почвы служат средой для роста всех видов растений.
2. Почвы изменяют атмосферу, выделяя и поглощая газы (углекислый газ, метан, водяной пар и т. Д.) И пыль.
3. Почва обеспечивает среду обитания для животных, которые живут в почве (например, сурков и мышей), для организмов (например, бактерий и грибов), которые составляют большую часть живых существ на Земле.
4. Почвы поглощают, удерживают, высвобождают, изменяют и очищают большую часть воды в наземных системах.
5. Почвы перерабатывают переработанные питательные вещества, включая углерод, так что живые существа могут использовать их снова и снова.
6. Почвы служат в качестве инженерной среды для строительства фундаментов, дорожных покрытий, плотин и зданий, а также сохраняют или уничтожают артефакты человеческих усилий.
7. Почвы действуют как живой фильтр для очистки воды до того, как она переместится в водоносный горизонт.

Профиль почвы
Существуют разные типы почв, каждый со своим набором характеристик. Копните глубже в любую почву, и вы увидите, что она состоит из слоев или горизонтов (O, A, E, B, C, R). Сложите горизонты вместе, и они образуют почвенный профиль.Как и биография, каждый профиль рассказывает историю о жизни почвы. Большинство почв имеют три основных горизонта (A, B, C), а некоторые — органический горизонт (O).

Горизонты:

O — (перегной или органическое вещество) В основном органическое вещество, такое как разлагающиеся листья. Горизонт О в одних почвах тонкий, в других — толстый, а в других его нет.
A — (верхний слой почвы) В основном минералы из исходного материала с включенными органическими веществами. Хороший материал для жизни растений и других организмов.
E — (вымытый) Выщелачивается из глины, минералов и органических веществ, оставляя концентрацию частиц песка и ила, кварца или других стойких материалов — отсутствует в некоторых почвах, но часто встречается в более старых почвах и лесных почвах.
B — (недра) Богат минералами, которые выщелочились (переместились) из горизонтов A или E и накапливались здесь.
C — (исходный материал) Отложение на поверхности Земли, из которого образовалась почва.
R — (коренная порода) Масса породы, такая как гранит, базальт, кварцит, известняк или песчаник, которая образует материнский материал для некоторых почв — если коренная порода находится достаточно близко к поверхности для погодных условий.Это не почва и находится под горизонтом C.

Garland ISD проголосовало за то, чтобы потратить почти 70 000 долларов на тестирование почвы возле районного участка реабилитации EPA.

Федеральное правительство начало очистку загрязненной почвы в начальной школе Park Crest и близлежащих местах в прошлом месяце, но Garland ISD не решает проблем, связанных с окружающей средой. район собственности.

Попечители проголосовали 28 сентября за выплату независимому подрядчику почти 70 000 долларов за испытание почвы в средней школе Сэма Хьюстона, которая находится через дорогу от Парк-Крест, на предмет повышенных уровней мышьяка и свинца.

Это произошло после того, как жители Гарленда и Агентство по охране окружающей среды провели отбор проб почвы в районе Парк Крест из-за многих лет беспокойства жителей.

В июле EPA уведомило Garland ISD об обнаружении агентством повышенных уровней свинца возле Park Crest Elementary, согласно заявлению округа. В прошлом месяце агентство начало восстановление почвы в этом районе. По словам координатора сайта EPA Эрика Дельгадо, процесс займет до 10 недель.

Район сообщил The Dallas Morning News в прошлом месяце, что у него были планы испытать кампус средней школы на наличие загрязняющих веществ, но теперь план для этого испытания был составлен.

Отбор проб почвы будет проводиться по всему университетскому городку, а не только в задних частях, которые обращены к Park Crest Elementary, сказал на заседании правления директор производственных помещений Хавьер Фернандес.

Остальные варианты были представлены в районную хозяйственную комиссию и попечительский совет.

Один вариант стоил почти 180 000 долларов и предусматривал получение более 600 образцов, испытание почвы на глубину до 24 дюймов под поверхностью и испытание на 22 металла.

Сотрудники Garland ISD не рекомендовали этот вариант попечителям, потому что предыдущие испытания почвы EPA выявили только высокие уровни мышьяка и свинца, а не других металлов, в верхнем слое почвы и на глубине до шести дюймов под поверхностью, заявили районные чиновники в комитете по объектам. Встреча 14 сентября.

С вариантом, за который проголосовали попечители, будут взяты 253 пробы с проверкой на мышьяк и свинец в верхнем слое почвы и на глубине до шести дюймов, как показывают районные документы.

Garland ISD проведет расследования на территории кампуса в соответствии с указаниями профессионалов, если они обнаружат дополнительные материалы, вызывающие озабоченность, сказал Фернандес.

Краудфандинговое климатически оптимизированное сельское хозяйство восстанавливает почву и сбережения

Этим летом Межправительственная группа экспертов ООН по изменению климата, или МГЭИК, выпустила свое шестое и самое серьезное предупреждение — «красный код» — о том, насколько серьезной может стать климатическая чрезвычайная ситуация, если мы не вмешаемся немедленно. Хотя до сих пор не решено, как быстро сократить выбросы в определенных секторах, некоторые решения совершенно ясны, например, способность почвы под нашими ногами связывать углекислый газ — самый распространенный парниковый газ, производимый человеком.

Сжигание ископаемого топлива для производства электроэнергии и транспорта вносят наибольший вклад в изменение климата, но обычное сельское хозяйство также вносит значительный кусок пирога — десять процентов парниковых газов ежегодно в Соединенных Штатах.

К счастью, переход к экологически безопасному земледелию и скотоводству сейчас в моде и полон возможностей. Широкое внедрение устойчивых методов, таких как посадка покровных культур, таких как тыква, для защиты почвы и прекращение обработки земли, может сократить вдвое сельскохозяйственные выбросы к 2025 году и стать поглотителем углерода к 2035 году, — говорится в официальном документе U.Обнаружена компания S. Farmers and Ranchers In Action (USFRA).

Широкое внедрение климатически оптимизированного сельского хозяйства может стать решающим шагом, поскольку спрос на продукты питания только растет вместе с ростом населения мира. В то же время сельскохозяйственные угодья с угрожающей скоростью теряются из-за промышленного развития.

Фермеры и владельцы ранчо всех мастей выразили заинтересованность в использовании преимуществ экологически безопасных методов. Не секрет, почему: было показано, что помимо улучшения климата переход на методы регенерации коррелирует с более высоким качеством жизни фермеров и увеличением прибылей.Но препятствия на пути к этому высоки.

Фермеры, решившие самостоятельно перейти на возобновляемые источники энергии, из года в год сообщают, что затраты превышают прибыль. «Они продают участки или оборудование и истощают капитал только для того, чтобы продолжать оплачивать счета», — сказал фермер с восточного побережья некоммерческой организации «Финансирование сельскохозяйственных инициатив» для отчета за август 2020 года о препятствиях на пути внедрения методов регенерации.

Владелец ранчо в третьем поколении Малоу Андерсон-Рамирес испытал аналогичную борьбу за финансирование перехода к устойчивому развитию.В 1958 году бабушка и дедушка Андерсона-Рамиреза купили землю рядом с Йеллоустонским парком, где они выращивали овец, лошадей и коз, используя традиционные методы. В условиях перехода к регенеративному земледелию и скотоводству Андерсон-Рамирес теперь намерена создать более здоровую экосистему на земле, где пасутся ее животные.

Но инновации в устойчивом сельском хозяйстве ограничены неработающей системой, в которой фермеры жонглируют долгами и страховыми обязательствами.

«Было чрезвычайно сложно найти необходимую поддержку на уровне фермерских хозяйств, чтобы изменить и внедрить новые методы работы в наших ландшафтах», — сказал Андерсон-Рамирес спонсорам сельскохозяйственных инициатив.«Нам нужна более прямая поддержка со стороны тех, у кого есть капитал, и желание увидеть новую систему».

Не помогает то, что федеральные деньги по-прежнему выделяются на некоторые из самых обычных операций. В 2019 году 66 процентов сельскохозяйственных субсидий было получено 10 процентами самых богатых фермеров, многие из которых обрабатывают землю таким образом, чтобы использовать ископаемое топливо, истощая почвы, выбрасывая углерод и способствуя климатическому кризису.

Как же тогда мы можем осмысленно инвестировать в эту работу, если существующая сельскохозяйственная политика и субсидии не всегда поддерживают то, что лучше всего для планеты и сельскохозяйственных сообществ?

Один из ответов — политические действия: стремление к переменам посредством поддерживающих законопроектов, таких как Закон о реформе фермерской системы.

Еще один более быстрый ответ — напрямую инвестировать в экологически чистые сельскохозяйственные угодья. Ряд новых компаний укореняются в США, преодолевая этот разрыв с помощью инновационного процесса краудфандинга. Инвесторы помогают фермерам увеличить посевные площади, одновременно увеличивая собственное богатство.

«Хотя устойчивое и возобновляемое земледелие может быть экологически и экономически устойчивым выбором в долгосрочной перспективе, переходные издержки могут быть высокими», — говорит Артем Милинчук, основатель и генеральный директор FarmTogether, инвестиционной платформы, направляющей финансирование на сельхозугодья.«Эти первоначальные затраты могут стать самым большим сдерживающим фактором для фермеров, заинтересованных в экологически безопасном сельском хозяйстве».

Farmland уже давно и остается надежным вложением средств. Исторически он менее волатилен, чем фондовый рынок. А поскольку людям всегда нужны свежие продукты, они относительно защищены от инфляции. Таким образом, за последние три десятилетия сельхозугодья фактически приносили более высокую среднегодовую доходность, чем большинство активов, таких как акции и облигации.

Расширение прав и возможностей широкого круга инвесторов для поддержки методов, не влияющих на климат, — это развивающаяся ниша, как сообщила MarketWatch Эрин Фицджеральд, глава USFRA: «Инвестиции в устойчивое сельское хозяйство все еще находятся на начальной стадии, в отличие от возобновляемых источников энергии. Энергетика была в 2007 году.«Инвестиции в возобновляемые источники энергии достигли рекордного уровня: в первом квартале 2021 года во всем мире было инвестировано 174 миллиарда долларов.

FarmTogether — это одна компания, которая выявляет перспективные сельскохозяйственные угодья и направляет туда инвесторов, давая людям возможность внести свой вклад в будущее, в котором восстановительное сельское хозяйство широко распространено для сохранения сельскохозяйственных угодий, восстановления поврежденных экосистем, сдерживания изменения климата и обеспечения достаточного количества продовольствия.

Всего за несколько минут пользователи могут прокручивать поля по всему континенту на платформе FarmTogether, останавливаясь в саду с орехами пекан в округе Лав, штат Оклахома, или в роще органических мандаринов в округе Тулар, штат Калифорния.

Легко проверить прогнозируемую доходность и выбрать ферму для поддержки. Например, если щелкнуть Daybreak Organic Pear и Apple Orchard в округе Челан, штат Вашингтон, можно получить прогнозируемую денежную доходность в 13,8% за 10 лет, так что вложение 35000 долларов в 2021 году принесет 89000 долларов к 2031 году, между денежной доходностью и продажей акций. при этом помогая фермерам расширять свои посевные площади и выращивать более ответственные фрукты, орехи и другие популярные специальные культуры.

Сто процентов пахотных земель, занятых краудсорсингом FarmTogether, сертифицированы некоммерческой организацией Leading Harvest, поэтому инвесторы знают, что ореховые или мандариновые сады, которые они поддерживают, управляются устойчиво.Сертификация охватывает следующие принципы: охрана водных ресурсов, биоразнообразие, сельскохозяйственный труд, а также здоровье и сохранение почвы.

Помимо улавливания углерода и увеличения количества пищи на столе, более здоровые почвы делают сообщества более устойчивыми, поскольку экстремальные погодные условия, связанные с изменением климата, такие как сильные наводнения, происходят более регулярно. «Исследование показало, что когда мы увеличиваем углерод в почве всего на 1 процент, мы можем увеличить способность почвы удерживать воду примерно с 2500 до 12 000 галлонов на акр», — сказал президент и генеральный директор Института здоровья почвы Уэйн Ханикатт. — сообщили USFRA.

Связь, которую обеспечивают эти новые компании — связь ответственно мыслящих инвесторов с фермерами, нуждающимися в поддержке, — в конечном итоге поддерживает фермеров, которые хотят перейти на устойчивые методы, но в противном случае не могли бы себе этого позволить.

«Мы создаем структуру, которая дает возможность растущему сообществу инвесторов помочь в решении огромного дефицита финансирования, с которым сегодня сталкиваются наши фермеры», — говорит Милинчук.

---

FarmTogether — это технологическая инвестиционная платформа, которая позволяет инвесторам направлять финансирование в природные активы, начиная с U.С. сельхозугодья. Привлекая фермерам изобильный и творческий капитал, мы даем инвесторам возможность в широком масштабе продвигать сельское хозяйство к устойчивости. Наряду с изменением климата население мира продолжает расти, и ожидается, что к 2050 году оно достигнет 9,7 миллиарда человек. Это означает, что потребуется примерно на 70% больше продуктов питания, чем потребляется сегодня. Инвесторы FarmTogether предоставляют ключевые финансовые строительные блоки для устойчивого будущего.

---

Первая в стране регенеративная молочная ферма с природой для исцеления почвы — в масштабе

Недавним июльским утром, когда Стефани Александра пересекла переулок от своего фермерского дома к офису, расположенному над доильным помещением, туман навис над пастбищами и воздух наполнился звуками орлов и ястребов.Группа дойных коров направлялась на новый участок высокой травы. По дороге, мимо пасущихся телок, по земле бродило большое стадо диких рузвельтовских лосей.

Это был обычный день, когда содержалось 1800 коров и 2500 акров на одном из четырех органических молочных заводов, входящих в состав семейной фермы Александра, расположенной в Кресент-Сити, штат Калифорния, в дальнем северо-западном углу штата. В то время как крупные молочные компании, от Danone до General Mills и Stonyfield Organic, инвестируют в методы регенерации для своих фермеров в надежде сократить значительный углеродный след своей отрасли, Alexandre входит в небольшое количество молочных заводов, которые внедрили регенеративное сельское хозяйство, улучшая почву. здоровье и биоразнообразие без доступа к корпоративной поддержке.

Коровы, пасущиеся за передвижным забором на семейной ферме Александра.

Ранее в этом году Alexandre Farm стала первым молочным заводом в США, который стал «сертифицированным регенеративным» — получив сертификат «Земля до рынка» (EOV) и знак Regenerative Organic Certified (ROC) за 100% -ное молоко, полученное из травяного откорма, и йогурт.

Александре потребовалось более трех десятилетий, чтобы довести до совершенства свою систему создания почвы, восстановления водно-болотных угодий и содержания множества птиц и диких животных, от белоголовых орланов до кижуча.Стефани и ее муж Блейк — операторы молочной фермы в четвертом поколении, выросшие на обычных молочных фермах в Калифорнии. Они встретились в Калифорнийском Политехническом университете, где, по их словам, их много узнали о сельскохозяйственных химикатах и ​​антибиотиках для домашнего скота, но ничего о почвенной биологии. Но они были готовы попробовать разные подходы, и оказалось, что готовность заниматься сельским хозяйством против зерна была ключом к их успеху.

«Мы были открыты и готовы слушать, учиться и экспериментировать», — говорит Блейк Александр.

Поскольку ряд других молочных ферм, малых и крупных, готовятся пойти по их стопам, сертификация Alexandres также открывает окно в постоянно развивающуюся отрасль, где органические фермеры стремятся улучшить свою практику за пределами федеральных стандартов и традиционных ферм. ищут поддержки, чтобы сойти с беговой дорожки и получить ее.

Создание восстановительного движения на низовом уровне

В последние годы ряд отдельных молочных заводов в США.С. придерживаются методов регенеративного земледелия. В их число входят маслобойни Maple Hill и Dharma Lea Farm в штате Нью-Йорк, Perucchi Dairy и Sweet Grass Organics в Калифорнии, Cedar Mountain Farm в Вермонте и Stonewall Farm в Нью-Гэмпшире. Многие из этих молочных заводов выращивают почву годами. Большинство из них относительно небольшие, но семейные фермы Alexandre являются доказательством того, что восстановительное молочное животноводство можно проводить в большом масштабе на очень больших молочных фермах, управляющих тысячами коров и тысячами акров.

Когда пара приобрела ранчо, они решили стать лучшими защитниками окружающей среды, — сказала Стефани Александр. Они отгородили водные пути и посадили деревья вместе со своими детьми. Они открыли ранчо для алеутских гусей — тогда еще находившегося под угрозой исчезновения вида, который питается большим количеством травы, летя на юг, — и других видов диких животных.

В конце 90-х Александр перешел на органическое земледелие в то время, когда не существовало рынка органического молока и не существовало федеральных стандартов.Пара подружилась с почвенным агрономом по имени Джон Снайдер, который посоветовал им взглянуть на органическое вещество своей почвы и помог разработать план по его улучшению. Он посоветовал Александре каждую осень разбрасывать компост на 20–30 процентов наиболее нуждающихся земель, пока он не будет обрабатываться очень легко, чтобы не разрушить существующую корневую массу и почвенный покров, и рассыпать новые семена, чтобы улучшить разнообразие трав и других растений. на пастбище. Пара до сих пор следуют этому совету. Поскольку почва в их регионе очень влажная, Александры не выращивают пропашные культуры; они сосредотачиваются на улучшении своих пастбищ и покупают органическое зерно, чтобы дополнить корм части своего стада.

Блейк и Стефани Александр на семейной ферме Александра в Кресент-Сити, Калифорния.

Компост изготавливается на ферме путем смешивания твердого коровьего навоза с древесной стружкой с местной мельницы, рыбных отходов с местных рыбных хозяйств, выбракованных на ферме цыплят, местных зеленых отходов, яичной скорлупы и панциря креветок или крабов в сезон . Жидкий навоз на ферме хранится в накопительном пруду, где механические аэраторы и сыворотка с сыроварни заставляют микробы расщеплять твердые частицы. В результате получается питательная вода «почти без запаха», которая затем используется на остальных 70 процентах полей, где нет компоста.(Обычно он используется для добавления питательных веществ, но также служит в качестве воды для первого полива в засушливый сезон.) Александры хотели бы, чтобы они могли разложить компост на большей части своего пастбища, но им не хватает навоза — «проблема» многих молочные предприятия, борющиеся с управлением отходами, хотели бы, чтобы они могли.

Но «настоящее искусство» их регенеративной системы — это чередующийся выпас, — говорит Блейк Александр. Дважды в день после каждой дойки взрослые коровы переходят на новое пастбище, покрытое высокой травой.У них много места, от двух до четырех коров на акр, и они интенсивно пасутся днем ​​и ночью. (Молодняк и сухие немойки коровы остаются на большом поле от двух до четырех дней, потому что им не нужно возвращаться в коровник для доения.) Пока коровы едят траву, их отходы питает почву питательными веществами. Затем они переходят к следующему загону. Удобренная таким образом земля отдыхает в среднем 40–50 дней. Помимо коров, семья также занимается крупным яичным бизнесом: круглый год на пастбищах высаживается более 35 000 кур в открытых передвижных стойлах.

«Настоящее искусство» регенеративной системы Александра заключается в чередовании выпаса, по словам Блейка Александра.

В настоящее время супружеская пара занимается земледелием примерно на 9 000 акров (по сравнению с 560 акрами, когда они впервые купили ранчо) с 8 000 голов крупного рогатого скота, в том числе 4 500 зрелых коров, в четырех местах. Все их коровы находятся на пастбище после 5-месячного возраста, и вся земля выпасается от восьми до девяти раз в год.

Александры живут на главной молочной ферме через дорогу от молочного коровника.На одном из четырех участков коровы получают 100-процентную траву, причем 65 процентов их годового рациона приходится на свежий выпас 10 месяцев в году. Коровы также получают дополнительное сено из люцерны и немного патоки. В трех других местах коровы пасутся столько же времени, но также получают небольшое количество зерна, что увеличивает количество производимого ими молока. Все молоко содержит казеиновый белок А2-бета, который вырабатывают только некоторые коровы, а некоторые говорят, что он легче усваивается людьми.

Воздействие управляемого выпаса скота и внесения компоста на почву было значительным. Тридцать лет назад, по словам Александра, их образцы почвы содержали 2–3 процента органического вещества. Несколько лет назад, когда снова брали пробы той же почвы, на пастбищах содержалось от 8 до 15 процентов органического вещества. В результате почвы имеют лучшую водоудерживающую способность, поэтому требуется меньше полива. Александры не используют никаких удобрений, кроме компоста и питательной воды. При этом, говорят, улучшилось и количество (урожайность), и качество кормов.

Так почему же больше крупных молочных ферм не переходят на регенеративное земледелие?

Уникальные задачи на пути к возрождению

Несмотря на то, что в отрасли много говорят о регенеративном сельском хозяйстве, все еще продолжаются дискуссии о том, можно ли назвать молочное регенерирующим, если оно не сосредоточено в первую очередь на выпасе животных на пастбищах . Но в случае крупных традиционных молочных заводов эксперты говорят, что те, кто переходит на регенеративные, сталкиваются с уникальными проблемами, которые связаны как с выращиванием сотен или тысяч животных, так и (во многих случаях) с выращиванием сена и / или зерна для их кормления.

Одним из основных соображений является план управления питательными веществами на молочном заводе, в котором подробно описывается, как он хранит навоз. Для крупных традиционных операций это обычно означало хранение навоза в лагуне и внесение этого навоза на сельскохозяйственные поля в качестве удобрения. Но на многих молочных предприятиях навоза больше, чем земли для его разбрасывания, и поддерживать баланс питательных веществ в почве и защищать воздух и водные пути от стоков азота и фосфора может оказаться сложной задачей.

Аналогичным образом, когда фермер, выращивающий собственное зерно для корма, решает посадить покровные культуры или заменить кукурузу более экологически чистой культурой, он должен подумать, будет ли замещающая культура потреблять такое же количество азота из навоза. эта кукуруза будет, сказала Рене Лич, специалист по животноводству из U.S. Служба охраны природных ресурсов (NRCS) Министерства сельского хозяйства.

Дойные коровы и кур, свободно гуляющие на сертифицированной регенеративной молочной ферме Alexandre Family Farm.

«Вы бы не хотели переключаться на что-то [например, бобовые], которые производят собственный азот», — сказала она. «Вам действительно нужно обращать внимание на урожай и уровень питательных веществ в почве».

Те, кто переходит от неволей к выпасу коров на пастбище — или выпасу покровных культур — должны иметь достаточно земли, а также соответствующие ограждения и сооружения для поения.По словам Пиявки, для смены коров между загонами может потребоваться дополнительная рабочая сила или оборудование. Самое главное, производители молока должны понимать, что переход на выпас скота может привести к снижению производства молока. В неволе вся энергия, потребляемая коровой, идет на производство молока, в то время как пасущиеся коровы увеличивают энергию ходьбы и кормодобывания. По ее словам, молочным фермерам следует также спросить, есть ли у их коров подходящие породы и генетика для перехода на выпас.

«Космический бетон» можно сделать на месте из марсианской почвы и крови космонавтов

Взглянув одним глазом в прошлое, где древние здания держались вместе с кровью животных, и одним глазом в будущее, где люди используют марсианскую почву для своих целей. строительства, ученые приготовили новый рецепт экономичного «космического бетона».«Группы астронавтов в космосе могут производить сотни килограммов материала каждый год, по словам ученых, постоянно расширяя потенциальную марсианскую среду обитания с каждым посещением.

Новый строительный материал был разработан учеными из Манчестерского университета, которые рисовали Вдохновленный древними методами строительства, которые включали смешивание крови животных с строительным раствором в качестве связующего материала. Свинья кровь и известковый раствор были одной из наиболее заметных смесей, в которых кровь регулировала рост кристаллов карбоната кальция, и в одном исследовании даже описывалось это как «одно из важнейших технологических изобретений в истории китайской архитектуры.«

« Замечательно, что серьезная проблема космической эры, возможно, нашла свое решение на основе вдохновения средневековых технологий », — говорит автор нового исследования д-р Алед Робертс.

Совсем недавно ученые были заняты изучением вопрос о том, как можно было бы построить среду обитания во время будущих миссий на Марс или на Луну. Загрузка в космический корабль кирпичей или мешков с цементом была бы непомерно дорогостоящей, поэтому эта область исследований включает изучение того, как эти структуры могут быть сделаны из материалов, которые уже есть, с почвами Луны и Марса главной целью.

Некоторые интересные исследования в этой области показали, как эти почвы могут быть смешаны с другими ингредиентами и превращены в гибкие строительные блоки, кирпичи, которые прочнее, чем железобетон, или кирпичи, которые даже генерируют электричество. В качестве альтернативы считается, что марсианская почва содержит металлы, которые можно извлечь и расплавить, чтобы сформировать ключевые части убежища.

В кругах космической инженерии это известно как использование ресурсов на месте, и ученые Университета Манчестера проявили творческий подход, определив, какие именно ресурсы будут в наличии у будущих исследователей.Работая с смоделированными лунными и марсианскими почвами, команда экспериментировала с использованием человеческой крови и продуктов жизнедеятельности в качестве связующего материала и получила некоторые интересные результаты.

Образцы так называемого AstroCrete, изготовленные из смоделированных почв Луны и Марса

Манчестерский университет

Работа показала, что обычный белок в крови, называемый сывороточным альбумином, можно использовать в качестве связующего для получения материала, подобного бетону, с прочностью на сжатие, сопоставимой с прочностью обычного бетона.Изучая задействованные механизмы, команда обнаружила, что белки крови «сворачиваются», образуя «бета-листы», которые расширяются наружу, чтобы удерживать материал вместе.

Что еще более интересно, команда обнаружила, что мочевина, отходы, обнаруживаемые в моче, потом и слезах, могут быть включены для увеличения прочности на сжатие более чем на 300 процентов. Другими словами, ключ к космическому бетону, более прочному, чем тот, который у нас есть здесь, на Земле, может быть найден в нашей крови, потом и слезах (и моче).

Небольшая напечатанная на 3D-принтере структура, сделанная из смоделированной марсианской почвы и продуктов человеческого тела

Манчестерский университет

Согласно расчетам команды, команда из шести астронавтов во время двухлетней миссии на Марс могла произвести более 500 кг (1100 фунтов) AstroCrete, как был назван материал.Ученые говорят, что при использовании в сочетании с мешками с песком или кирпичами из почвы каждый член экипажа мог произвести достаточно AstroCrete, чтобы расширить среду обитания, чтобы разместить еще одного человека, эффективно удваивая пространство укрытия с каждой миссией.

«Ученые пытались разработать жизнеспособные технологии для производства материалов, подобных бетону, на поверхности Марса, но мы никогда не переставали думать, что ответ может быть всегда внутри нас», — говорит д-р Алед Робертс.

Исследование опубликовано в журнале Materials Today Bio.

Источник: Манчестерский университет

Как добавление каменной пыли в почву может способствовать попаданию углерода в почву

Жарким и влажным августовским днем ​​недалеко от Женевы, Нью-Йорк, Гаррет Будино стоит на поле конопли, зеленые стебли возвышаются на фут или более над его 6-футовым 4-дюймовым телом. Сегодня усатый научный сотрудник Корнельского университета соберет шесть акров урожая, взвесит его в красных пластиковых мусорных баках и продолжит анализ сотен проб воды, взятых с помощью измерительных устройств, называемых лизиметрами, которые были закопаны в поле за последние три года. месяцы.

Будино, член исследовательской группы Корнельского университета, в следующие два дня потратит силы на полевые работы, чтобы увидеть, помог ли необычный компонент, добавленный в почву ранее в этом году, повысить урожайность и улавливать углерод. Эту поправку на почву «мы просто с любовью называем« каменной пылью », что не очень наглядно», — говорит Будино. «Но на самом деле это силикатные породы, измельченные до мелкого порошка».

Полевые испытания конопли — лишь один из проектов, возглавляемых Беном Хоултоном, деканом Корнельского колледжа сельского хозяйства и наук о жизни.В течение последних двух лет он и его коллеги из Инновационного центра рабочих земель, исследовательского консорциума, базирующегося в Калифорнийском университете в Дэвисе, тестировали различные почвенные добавки, которые захватывают углерод из воздуха и улавливают его под землей. Они протестировали биоуголь, навоз и каменную пыль, используемую на землях Нью-Йорка и фермерских участков в Калифорнии, и пока что наиболее эффективной обработкой почвы является измельчение базальта в пыль.

«Насколько я могу судить, — говорит Хоултон, — наш проект является крупнейшим в своем роде с использованием такого интенсивного научного подхода.”

Исследователи рассыпают базальт на кукурузных полях в Иллинойсе, на сахарном тростнике в Австралии и на соевых полях в Канаде.

Полевые эксперименты с коноплей выходят за рамки проверки того, какие поправки повышают урожайность и улавливают углерод, и проверяют, сколько каменной пыли необходимо внести для достижения наилучших результатов. На некоторых участках было 20 тонн каменной пыли на акр, а на других — 40, что позволило исследователям получить более точную картину взаимосвязи между пылью, почвой и посевами.Это исследование дополняет растущий объем научных работ, показывающих, что эти поправки к почве могут стать одной из многих мер, необходимых для решения нашего климатического кризиса.

На сельское хозяйство приходится почти четверть мировых выбросов углекислого газа, что делает сельскохозяйственный сектор важной частью усилий по достижению чистого нуля к 2050 году и ограничению глобального потепления до 1,5 градусов Цельсия, и ученые предупреждают, что мир не должен превзойти его, если мы захотим предотвратить некоторые из наиболее серьезных последствий изменения климата . Чтобы уменьшить содержание углерода в атмосфере, ученые однажды предложили засеять океаны железом. Эта тактика была раскритикована как экологически вредная и неэффективная и не получила широкого распространения. Но засеять почвы каменной пылью, улавливающей углерод, можно.

Помимо Хоултона, ученые из Великобритании и Канады тестируют различные поправки на почву на сельскохозяйственных землях, оценивая, сколько углерода они улавливают с помощью процесса, называемого усиленным выветриванием.В то время как исследователи Холтона применяют базальт для конопли в Нью-Йорке и для люцерны и оливковых деревьев в Калифорнии, ученые, работающие с Центром по смягчению последствий изменения климата Университета Шеффилда в Леверхалме в Великобритании, наносят базальт на кукурузные поля в Иллинойсе и на сахарный тростник в Австралии. В Онтарио, Канада, исследователи применяют волластонит из соседней шахты на полях сои и люцерны.

Исследователь Зак Козма (слева) собирает образец воды с поля, где в почву была добавлена ​​каменная пыль на сельскохозяйственной экспериментальной станции AgriTech в Корнелле; комок почвы (справа), содержащий каменную пыль.Гаррет Будино; Софи Насралла

По данным Межправительственной группы экспертов ООН по изменению климата (МГЭИК), горные породы естественным образом удаляют из атмосферы 1 гигатонну (1 миллиард тонн) углекислого газа в год (число, которое со временем изменилось). Добавление каменной пыли в сельскохозяйственные угодья ускоряет химические реакции, которые удерживают углерод на тысячи лет в почве. Если применить к пахотным землям во всем мире, каменная пыль теоретически может помочь ежегодно засасывать от 2 до 4 миллиардов тонн углекислого газа из воздуха, что составляет от 34 до 68 процентов глобальных выбросов парниковых газов, производимых сельским хозяйством ежегодно.И хотя обработка такой площади земли может быть нереалистичной, этот процесс может быстро масштабироваться, потому что каменной пыли нет в дефиците, и фермерам не нужно покупать новое оборудование для ее применения: у них уже есть разбрасывание удобрений. оборудование в их сараях.

Почва как хранилище углерода: новое оружие в борьбе с климатом? Подробнее.

«Это невероятно захватывающая технология, которая приносит много пользы обществу, и, честно говоря, мы могли бы внедрить ее очень быстро», — говорит Хоултон.

Базальт, добавка, используемая в проекте Корнелл, является побочным продуктом горнодобывающих и производственных операций и встречается во всем мире. По некоторым оценкам, накопленных базальтовых горных пород достаточно для обработки пахотных земель на несколько лет.

«Добыча горных пород — одна из самых важных вещей, которые мы делаем как вид», — говорит Фил Ренфорт, инженер из Университета Хериот-Ватт в Эдинбурге, который занимается улавливанием углерода. «По массе мы добываем более чем в два раза больше горных пород, чем производим продукты питания.”

Ученые взвешивают затраты и преимущества этих почвенных обработок, включая расходы на транспортировку материала.

Базальт, помимо других компонентов, содержит магний, кальций и кремнезем. Когда камень измельчается и применяется к почве, магний и кальций высвобождаются из кремнезема и растворяются в воде, когда она движется через почву. Минералы в почве вступают в реакцию с водой и углеродом, которые в противном случае вернулись бы в атмосферу, образуя бикарбонаты, которые могут оставаться в воде в течение тысяч лет, в конечном итоге попадая в океаны, где они могут выпадать в виде известняка и оставаться там. на морском дне миллионы лет.

Различные поправки приводят к немного разным химическим реакциям в почвах, и почвы создают различные условия, например, различный pH. Некоторые добавки, такие как волластонит, могут лучше улавливать углерод, но их не так много. Другие могут содержать тяжелые металлы, которые могут нанести вред посевам и грунтовым водам. «Это химия породы; есть наличие камня; а также преимущества материала для углерода, а также возможность возникновения того, что я бы назвал «негативными последствиями», — говорит Хоултон.

Разнообразие земель, на которых выращиваются сельскохозяйственные культуры, требует проведения ряда полевых испытаний, чтобы оценить, сколько углерода остается в почве, но результаты обнадеживают. На участках в Калифорнии первоначальные результаты показывают удвоение поглощения углерода. Это удивительно, — говорит Хоултон, учитывая, что эти культуры выращивались в самых засушливых условиях в истории штата.

Каменная пыль внесена на экспериментальное поле в Калифорнийском университете в Дэвисе.Ирис Хольцер

Директор

Leverhulme Center Дэвид Бирлинг, который пять лет проводит десятилетнюю работу по исследованию усиленного выветривания пахотных земель, в прошлом году опубликовал в журнале Nature статью, в которой продемонстрировал потенциал этого метода. Он и его коллеги обнаружили, что если Китай, Индия и США обработают все свои сельскохозяйственные угодья каменной пылью, из атмосферы может быть удален 1 миллиард тонн углекислого газа.

Результаты исследований на данный момент достаточно значительны, чтобы МГЭИК упомянула усиление выветривания в своем последнем отчете, перечислив метод распространения измельченных пород на почвах как способ улавливания большего количества углерода и стимулирования продуктивности пахотных земель.

Но ученые все еще взвешивают затраты и выгоды от таких применений, включая расходы на транспортировку материала и более точные расчеты выгод от хранения углерода и урожайности. Вскоре у исследователей может появиться больше данных: результаты более крупных испытаний, проведенных Хоултоном и Бирлингом, могут быть опубликованы уже в следующем году.

Применение каменной пыли может принести пользу не только климату, но и помочь фермерам. Полевые испытания кукурузы и люцерны показывают повышение урожайности благодаря каменной пыли, которая выделяет другие важные питательные вещества, такие как фосфор и калий.В некоторых случаях урожайность выше на 30 процентов, что может побудить фермеров сократить затраты при одновременном увеличении урожая. Первоначальные измерения веса показывают потенциально более высокие урожаи на полях конопли в Нью-Йорке.

Если когда-нибудь углеродный рынок заработает, фермерам могут платить за количество углерода, которое они улавливают.

Каменная пыль также может влиять на круговорот азота, отмечает Бирлинг, что в конечном итоге позволяет фермерам вносить меньше азотных удобрений.Это может привести к меньшему количеству проблем с загрязнением питательными веществами, особенно в штатах Кукурузный пояс, где стоки стекают в водораздел Миссисипи и в Мексиканский залив. Бирлинг и исследователи в настоящее время работают над картой доступного базальта и сельскохозяйственных культур, на которой ее можно было бы применить в 13 штатах Среднего Запада.

Снижение выбросов углерода в атмосфере еще не обеспечивает поток доходов фермерам, хотя администрация Байдена выдвигает стимулы для «выращивания углерода». И Houlton, и Beerling стремятся точно количественно определить, сколько углерода может уловить урожай, чтобы, если рынок действительно принесет плоды, фермерам могли бы заплатить за количество углерода, которое они улавливают.

Для этого Будино изучает химический состав почвенной воды на полях конопли, чтобы увидеть, сколько бикарбоната образовалось на фут ниже поверхности. Эти данные, наряду с информацией с экспериментальных участков в Калифорнии и результатами первых пяти лет исследований, проводимых Центром Леверхалма, могут предоставить важные доказательства для фермерского сообщества.

Может ли «углеродное разумное» сельское хозяйство сыграть ключевую роль в борьбе с изменением климата? Подробнее.Подробнее.

«Что вы думаете о технологии удаления углекислого газа, которая повторно использует пыль пустой породы, улавливает углерод, улучшает почвы, восстанавливает почвы и повышает урожайность?» — спрашивает Бирлинг. «Это не проблема, по крайней мере, в краткосрочной перспективе, если у вас есть эти материалы и доказательства. Почему бы тебе этого не сделать? »

Этот материал был подготовлен в сотрудничестве с Food & Environment Reporting Network , некоммерческой организацией, занимающейся новостными расследованиями.