土壤健康101

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土壤健康被定义为一组生物,化学和物理特性,使土壤能够作为重要的生命生态系统发挥功能,维持土壤表面上方和下方的所有生命。

在过去的一个世纪中,最大程度地提高农业产量和利润的重点一直集中在技术创新上-改善疾病和昆虫抗性,耐除草剂,耐干旱和耐热性的基因以及提高产量。传统但重要的农业方法,例如建筑和照顾土壤,受到的关注较少。对于某些农民而言,这种趋势加剧了诸如除草剂抗性,侵蚀/养分流失以及干旱和洪水造成的产量损失等问题,从而降低了其长期可持续性。改善土壤健康可以帮助实现地表水和地下水水质目标,减少土壤侵蚀,并减轻气候变化的影响。最近,私营公司,政府机构和非营利组织已经开始认识到土壤健康的价值及其可以增强的生态系统服务。在食品,纤维和燃料的生产中实施土壤健康系统不仅会极大地影响空气和水的质量,而且会改善农场的经济可持续性和农村地区的生活质量。

土壤结构

土壤剖面

土壤剖面是从土壤表面向下引导的土壤层的排列。这些单独的层称为土壤层,并在许多容易看到的土壤特性(例如颜色,质地,结构和厚度)方面有所不同。其他特性,例如化学和矿物质含量,稠度和反应性,需要进行特殊测试。

次生土壤结构

二级结构是不同土壤颗粒之间相互作用的方式。特征包括堆积密度,聚集体形成和孔径或孔隙率。次要特征彼此之间以及与主要特征之间密切相关。

散装密度

什么是容重?为什么对土壤健康重要?

堆积密度是土壤压实和土壤健康的指标。它影响入渗,生根深度/限制,可用水容量,土壤孔隙度,植物养分利用率和土壤微生物活性,这会影响关键的土壤过程和生产力。堆积密度是单位土壤的重量或质量除以土壤体积。堆积密度根据土壤类型而变化。例如,粘土颗粒比沙子颗粒小得多,因此比沙子具有更大的表面积。因此,干粘土的体积密度值比沙质土壤小,这是因为它的容积密度值较低。

骨料

聚集物是当土壤颗粒粘在一起时形成的团块。这种结块特性对于将土壤保持在土地上并防止径流很重要。土壤中的有机物是将聚集体保持在一起的胶。

大型稳定的骨料具有一定的孔径范围,从骨料中的小孔到骨料之间的大孔,可以实现高渗透率。在典型的降雨事件中,骨料质量好的土壤可以捕获所有水分。骨料是土壤结构的一种类型。土壤也可以分为不同的基本结构:单粒,块状,板状,块状,棱柱形和粒状。当团聚体分解成没有孔空间的大粘结块时,土壤结构称为块状。

一些沉积物(例如沙丘中的沙子)被称为单颗粒,因为沙粒之间几乎没有吸引力,并且基本上没有结构。在另一个极端的纹理上,一些黏土以较大的粘性块出现,并被称为块状结构。但是,许多土壤表现出确定的和可重复的形状,可以分为四类。

  • 颗粒状结构通常为球形,其外表面不能很好地配合在一起。颗粒状结构最常见于地表层,尤其是那些富含有机质的层(地层)。草原植被和earth的活动促进了颗粒状结构。
  • 块状结构的形状类似于立方体:所有尺寸的长度几乎相等。
  • 类棱镜的结构是指比其长的结构。它们的高度随地平线和地平线以及土壤的不同而变化,并且通常与粘土的膨胀类型有关。
  • 最终的结构形状称为板状,因为它的特征是类似于堆叠板的相对薄的水平结构。与其他形状不同,它可能是从土壤的母体材料继承而来的,尤其是如果它是由水(冲积层,流水或湖水,湖水)或冰(冰川)沉积而成的。

总体稳定性和孔径

骨料的稳定性和孔径对渗透,根系生长以及抗水和风蚀作用至关重要。骨料的稳定性和孔径,可以使用熟化测试进行评估。

孔径,孔隙率和渗透率

孔的大小和孔隙率对于空气,水和养分向土壤中的迁移以及为土壤生物区系(例如真菌,线虫/蠕虫,昆虫和蜘蛛)生活的空间至关重要。孔隙还为根系生长和根系深入土壤柱提供了薄弱区域。毛孔还有助于促进种子发芽。
正如您在本单元中了解到的那样,渗透对于作物的健康和环境的健康至关重要。土壤保水能力提高了仅一半英寸,这意味着在关键的授粉期内,玉米田可以连续多两天不下雨。在整个密西西比河流域,入渗量的增加与将近12周流过尼亚加拉大瀑布的水量相同!

土地管理系统和水

由于土壤特性和水之间的复杂联系,土地管理系统直接影响作物生产的水质和水供应。常规管理的土壤是“渗漏的”,渗透力和持水能力降低。专注于改善土壤健康的水土保持措施可以减缓水的流动并为农作物保留水分。例如,USDA NRCS情况说明书“种植者的健康,生产性土壤清单”,介绍了七个土壤健康管理系统及其对土壤健康的好处。所有这些土壤保护措施都对水质或土壤水动力学有好处。

  1. 保护性作物轮作:保持土壤水分,改善水质,节约用水
  2. 覆盖作物:保存土壤水分,改善水质,节约用水,提高作物的水分利用效率
  3. 免耕:提高土壤的持水能力,提高水利用率,节约用水并改善水质
  4. 覆盖耕作:增加植物的土壤水分,改善水质,节约用水
  5. 覆盖:保存土壤水分,改善水质,节约用水
  6. 营养管理:将养分保留在土壤中,改善水质
  7. 害虫管理:减少农药对环境的损失

捕捉健康的土壤-水动态的好处始于评估当前的土壤健康和农场实践。然后,可以确定和实施将改善土壤水量和水质的具体措施。通常,多种改善土壤-水动力学的方法可以协同作用,比单独的一种方法产生更好的结果。有关土壤养护实践如何带来多种土壤健康益处的示例,请阅读NRCS资料单“种植者的健康生产土壤清单。”

土壤健康计划的基础是与自然土壤生态系统合作以实现生产和经济目标,同时也认识到不断变化的生产技术和策略所带来的社会和环境效益。许多人认为,以促进土壤健康为基础的生产系统是可持续,有弹性的食品,饲料,纤维和燃料生产的基础。简而言之,随着农业行业加大研究,开发和生产工作,以养活估计到2050年将有90亿人居住在地球上的人口,我们不能忘记土壤(脚下的生活,呼吸生物)是为当今和未来的粮食生产奠定基础。