تأثير أنواع الصخرة الرسوبية على الممارسات الزراعية في الولايات المتحدة الوسطى

المؤسسة الجيولوجية لمنتصف الأراضي الزراعية

إن أمريكا الوسطى تنتج حصة كبيرة من الذرة والفول الصويا والقمح والماشية، وهذه الإنتاجية ليست عرضية، وتنجم عن تفاعل معقد للمناخ والطبو، وجوهري، الجيولوجيا الأساسية، الصخور الرسوبية التي تشكل حجر الأساس في المنطقة، قد تحطمت على مدى آلاف السنين لتكوين التربة التي يعتمد عليها المزارعون.

ولذلك، فإن فهم أنواع الصخور الرسوبية أمر أساسي بالنسبة لأي شخص يشارك في الزراعة في الغرب الأوسط، إذ يمكن للمزارعين، والزراعة الزراعية، ومديري الأراضي الذين يستوعبون الأساس الجيولوجي لميادينهم أن يتخذوا قرارات أفضل بشأن اختيار المحاصيل، وممارسات الحراثة، وتطبيق الأسمدة، وإدارة المياه، وتدرس هذه المادة الصخور الرسوبية الرئيسية الموجودة في جميع أنحاء الغرب الأوسط، وتشرح كيف يشكل كل واحد الممارسات الزراعية في المنطقة.

"الروك الرسوبي" الرئيسي في الغرب الأوسط

حجرة (ميدويست) هي الغالب الرواسب، التي وضعت خلال حقبة (باليوزويك) و(ميسوزو) عندما غطت البحار الضحلة الكثير من القارة، ثلاثة أنواع من الصخور الأكثر نفوذاً هي حجر الجير والشال و الحجر الرملي، ولكل منها خصائص مادية وكيميائية متميزة تؤثر على تكوين التربة والإمكانيات الزراعية.

Limestone

ويتكون حجر الليمون أساسا من كربونات الكالسيوم (CaCO3)، التي تتراكم من قذائف الكائنات البحرية وكتيباتها، وهي واحدة من أكثر أنواع الصخور شيوعا في الغرب الأوسط، ولا سيما في الأجزاء الجنوبية من إنديانا وأوهايو وإيلينوي، وفي كنتاكي والمسيري، وتوليد طقس لحجر اللحوم ببطء ولكن باطراد، مما يؤدي إلى حرق التربة.

Shale

إن الشلالة هي صخرة رسوبية مُحكمة التراب مُشكلة من الطين المُصَدَّد والحرير، وهي واسعة الانتشار في المناطق الوسطى، خاصة في المناطق التي كانت في أحواض بحرية عميقة، فتكون التربة ذات مستوى مرتفع من حيث التحلل، مما يجعل مياه المجاري المائية منخفضة، ويُستنزف ببطء من الصخرة، وعندما تُطفر طقس إلى التربة، فإن التربة التي تُطفت من جراء ذلك تكون ثقيلة، وتُبُبُبُبُبُت بشكل فعال، ومع ذلك،

Sandstone

وتشكل نماذج الحجر الرملي من الحبوب الرملية المسمومة، وهي عادة من نوع الحجر الرباعي، وهي شائعة في أجزاء من الغرب الأعلى، بما في ذلك ويسكنسون، ومينيسوتا، وميتشغان، وأطقس الرمل لإنتاج أنواع من التربة التي تولدها الكاربات، وتسخنها بزراعات حرارية، وتعاني هذه التربة من انخفاض في كمية المواد الغذائية، وانخفاض القدرة على تحمل المياه، مما يتطلب تلفا متكررا في كثير من التربة.

Dolomite

كما أن الدوميت يشبه الحجر الجيري ولكنه يحتوي على كربونات المغنيسيوم بالإضافة إلى كربونات الكالسيوم، وهو شائع في منطقة البحيرات الكبرى وأجزاء من وسط الوسط الغربي، وتميل التربة التي تولدها الدلوميت إلى أن تكون ألكالدرلين وثرية في المغنزيوم، وفي حين أن هذه الإمكانية قد تكون مفيدة، فإن ارتفاع مستويات المغنزيوم مقارنة بالكالسيوم يمكن أن يسبب في بعض الأحيان تمزق التربة وانخفاض في السائل المائية.

كيف أن "الروك" المُتَزَقِدّد يُشَرّرُ صُرَةً

ويتجاوز تأثير الصخور الرسوبية على التربة المحتوى المعدني البسيط، ويحدد الهيكل المادي للصخرة توزيع حجم الجسيمات للتربة الناتجة، مما يؤثر بدوره على كل شيء من التغلغل الجذري إلى النشاط المجهري.

التربة وإتاحة المغذيات

وينتج الحجر الجيري والدومييت التربة الكالسلية بسبب محتوى الكربون في هذه التربة، ويُعتبر توافر الفوسفور في العادة جيداً، وقد تكون المغذيات الدقيقة مثل الحديد والزنك والمنغنيز أقل توافراً، وعلى النقيض من ذلك، ينتج الشال والرمل التربة الحمضية التي يمكن أن يكون لها مغذيات دقيقة وفرة ولكنها قد تتطلب تطبيقاً للجير من أجل زيادة كمية الزئبق التي تفضل التأثير على الظروف المحايدة.

نص التربة والتدريب

وتنتج الرمل تربة رملية ذات مساحات شاسعة من الطوابق، مما يتيح سرعة حركة المياه والارتفاع الجيد، وتجف هذه التربة بسرعة وتتأثر بالارتجال، وتنتج التربة الصخرية التي تزرع فيها مساحات صغيرة من الطوابق، مما يؤدي إلى بطء تصريف المياه وإمكانية توغلها، وتبدوا مثلها في معظم المحاصيل، وهي عادة شكل من خلائط من أنواع الصخور أو من أحجار مثل الحجر الجيري التي تنتج مساحا متوازنة.

المادة العضوية وعزل الكربون

فالسوارات التي تستمد من الشلالات كثيرا ما تكون لها محتوى عضوي أعلى لأن بطء الصرف والنص الدقيق يقلل من معدلات التحلل، مما يجعلها فعالة في تخزين الكربون، وتعاني التربة الرملية من مادة عضوية أقل بسبب التحلل السريع والتنسل، وتسقط التربة التي تستمد منها الحجر الجيري، تبعا لظروف الصرف المحلي، وتؤثر المادة العضوية في ليس فقط على الخصوبة بل أيضا على قدرة التربة على الاحتفاظ بالجر.

Agricultural Adaptations Across Rock-Defined Regions

وقد اعترف المزارعون منذ وقت طويل بأن الأرض التي تحت أقدامهم تفرض ما يمكنهم فعله، وقد شكلت الجيولوجيا الرسوبية في الغرب الأوسط مناطق زراعية متميزة، كل منها مجموعة من أفضل الممارسات الخاصة به.

مناطق ليمستون: قلب كورن بلت

ويقع الحزام الكلاسيكي الذي يمتد عبر وسط إيلينوي، وأنديانا، وأوهايو، وداخل إيوا، إلى حد كبير على التربة التي تولدها الحجر الجيري، وهذه التربة خصبة وشديدة التدبير، وتدعم غلة كبيرة من الذرة والفول الصويا، وكثيرا ما يمارس المزارعون في هذه المناطق تآكل الذرة أو تآكل التربة العالية مع الحد الأدنى من الحاجة إلى القذف.

منطقة الشلال: حزام الألبان والفورج

فالمناطق التي تُستخدم فيها التربة الشائكة، مثل أجزاء من شرق أوهايو، وغرب بنسلفانيا، وجنوب إنديانا، كثيرا ما تدعم زراعة الألبان وإنتاج المحاصيل، وتحتفظ التربة الثقيلة بالرطوبة، وتجعلها مناسبة للأعشاب والفلفل، غير أن هذه التربة يصعب العمل فيها عندما تبلل، ولذلك يجب على المزارعين أن يُنفذوا عمليات التناوب في مجال المياه بعناية.

منطقة الرمل: المحاصيل الخاصة والعلف الصغيرة

وتتناسب التربة الرملية المستمدة من الحجر الرملي في ويسكنسن وميتشغان ومينيسوتا مع المحاصيل التي تتطلب مياهاً جيدة ودرجات حرارة للتربة، كما أن البطاطا والجزر والبصل والخضروات الأخرى شائعة في هذه المناطق، وكثيراً ما تكون الحبوب الصغيرة مثل القمح والبارلي والبوارب مكملة بشكل جيد.

مناطق دولوميت: أوشارد ومنتجات متخصصة

إن التربة التي تولدها دولوميت في منطقة البحيرات الكبرى، ولا سيما في ميشيغان ويسكونسن، تدعم إنتاج الفواكه، بما في ذلك التفاح والزهور والعنب، ويمكن أن يكون محتوى مادة الأكلاين من الهيدروجين والمغنيزيوم صعبا، ولكن مع الإدارة السليمة، تنتج هذه التربة ثمرة عالية الجودة، وكثيرا ما تستخدم هذه الأراضي تعديلات لتعديل الهيدروجين وتطبيق مادة غلوبوم لمواجهة آثار الظواهر المثلى المتجانسة.

استراتيجيات إدارة التربة للتربة الرسوبية - الدرائية

وتتطلب الإدارة الفعالة للتربة في الغرب الأوسط نهجا مصمما على أساس الجيولوجيا الأساسية، وفي حين أن العديد من المبادئ تنطبق على جميع المستويات، فإن التحديات والفرص المحددة التي تتيحها مختلف الصخور الرسوبية تتطلب استراتيجيات مصممة خصيصا.

اختبار التربة وتحليلها

(ب) اختبار التربة المنتظم هو أساس الإدارة الجيدة: ينبغي للمزارعين اختبار الهيدروجيني، والعضوية، والمغذيات الكلية والمغذيات الدقيقة، والقدرة على تبادل الترسيب، ويساعد فهم المواد الوالدية على تفسير هذه النتائج، فعلى سبيل المثال، قد يعكس انخفاض مستوى الهيدروجيني على التربة المستحضرة من الحجر الرملي الجيولوجي بدلاً من سوء الإدارة، وسيختلف سعر تطبيق الجير المطلوب عن بروتوكولات الإرشادية من نوع جي تي.

إدارة اللوم والمغذيات

أما بالنسبة للتربة الحمضية من الشلال أو الحجر الرملي، فإن تطبيق الجير ضروري لتربية الخزف، ويتوقف المبلغ المطلوب على القدرة العازلة للتربة، التي تتأثر بمحتوى الطين والمواد العضوية، كما أن التربة ذات المحتوى العالي (من الشلال) تتطلب المزيد من الليم لكل وحدة من أنواع التربة الرملية، وفي حالة التربة الكالسلينية من الحجر الليمبري أو الدوميت، قد يحتاج المزارعون إلى استخدام الأسمدة.

إدارة الحبوب

وغالبا ما تتطلب التربة التي تغذيها الشحائب تصريفا اصطناعيا لكي تصبح منتجة، وقد تستخدم شبكات تصريف النفايات على نطاق واسع في الوسط الغربي لإزالة المياه الزائدة من التربة الثقيلة، وتتوقف سرعة تصريف المياه الصالحة للتصريف والعمق على السلوك الهيدروليكي للتربة، الذي يمكن قياسه مع ] .

برامج حفظ المياه والتغطية

وتستفيد الممارسات غير المستقرة والمخفضة من التربة بصورة خاصة من التربة التي تُشَبَّت فيها الشلالات، حيث يمكن أن تدمر الحراثة المفرطة هيكل التربة وتؤدي إلى التضاؤم، كما أن محاصيل التغطية مثل صالة الحبوب، وصيد الحجاب، والزجاج يمكن أن تحسن هيكل التربة، وتضيف المادة العضوية، وتلتقط مواد مغذية قد تُخدش، أما بالنسبة للتربة الرمل، فإن المحاصيل التي تُكِّل الأرضي هي ضرورية لمنع تحات الرياح، وبناء المواد العضوية.

دراسات الحالة الإقليمية: كيف يزرع الجيولوجيا

"أوهايو الغربية" "شلالات "ديرييفد سولز

وفي غرب أوهايو، يخلق وجود أوهايو شايل تربة ثقيلة ومظلمة غنية بالمسألة العضوية ولكنها عرضة لغسل المياه، وقد أنشأ المزارعون في هذه المنطقة شبكات واسعة النطاق لاستنزاف الدواجن لتحويل التربة المزروعة إلى أرض زراعية منتجة، كما أن الكرونات والصويا قد تنمو، ولكن المحاصيل يمكن أن تكون متغيرة تبعاً لسقوط الأمطار في الربيع وكفاءة تصريف المياه.

جنوب شرق مينيسوتا كارست لاندرسكاب

(أ) تقدم شركة مينيسوتا الجنوبية الشرقية على أرض الكرست تحت الأرض بواسطة الحجر الجيري والدوملوميت، وقد أوجدت الصخرة المذوبة ثقوب في المصارف، والينابيع، ونظم الصرف الجوفية، ويجب على المزارعين في هذه المنطقة أن يديروا المغذيات بعناية لمنع تلوث المياه الجوفية من خلال قنوات الكارست، وتُعد التربة التي تستخدم الحجر الحجري خصبة وتدعم الفرز العالي للذرة والفول السوداني.

وسط ويسكونسن ساند بلاينز

وتأتي السهول الرملية المركزية في ويسكنسون، المستمدة من شتلات الرمل والزجاج، في الوقت الحاضر بعض أكثر الظروف الزراعية صعوبة في الدولة، حيث أن التربة هي من حيث التآكل والحماض والمستوى المنخفض في المادة العضوية، وتنمو المزارعون هنا البطاطا، والذرة الحلوة، والفاصوليا، والزجاجات (في الأسرّة)، وتكاد تكون المحاصيل ذات نوعية عالية من حيث التناوب.

الآثار الاقتصادية والبيئية

فالصلة بين أنواع الصخور الرسوبية والزراعة لها عواقب اقتصادية وبيئية واضحة، ففي التربة الخصبة، تترجم المحاصيل المرتفعة إلى دخل مزارعي قوي، ولكن الإنتاج المكثف يمكن أن يؤدي إلى معالجة مشكلة إنتاج المواد الغذائية ونوعية المياه في حوض نهر ميسيسيبي وخليج المكسيك، وفي التربة الشائكة، فإن تكلفة تركيب وصيانة الإطارات النفاثة تشكل استثمارا كبيرا، ولكن إنتاج التربة الناتج عن ذلك له قيمة بالنسبة للمحاصيل الزراعية ومحاصيل المزروعة.

ويجب أن تكون الإدارة البيئية مصممة حسب الجيولوجيا، وفي مناطق الكارست، فإن منع تلوث المياه الجوفية هو أولوية عليا، وفي المناطق الغنية بالجزر، فإن مكافحة الجرعات وتآكل التربة أمر أساسي، ففي التربة الرملية، يتطلب الحد من تضخيم النيتروجين إدارة دقيقة واستخدام المحاصيل الخفية، كما أن الاختلافات في نوع التربة تؤثر أيضا على إمكانية عزل الكربون: يمكن أن تخزن التربة أكثر من التربة الرملية، ولكن تفرج عنها أيضا.

ويضيف تغير المناخ طبقة أخرى من التعقيد، حيث تزيد الأمطار الربيعية الشديدة من خطر الفيضانات على التربة الطينية وغسل المغذيات على التربة الرملية، وقد تسمح مواسم النمو الطويلة بتوسيع خيارات المحاصيل، ولكن فقط إذا كان بإمكان التربة أن تدعمها، وسيكون فهم الأساس الجيولوجي لممتلكات التربة أمرا أساسيا للتكيف مع المناخ المتغير.

الاستنتاج: الجيولوجيا كدليل للزراعة المستدامة

الصخور الرسوبية التي تحتلها الغرب الأوسط ليست مجرد فضول جيولوجي، بل هي الأساس الذي تم بناء عليه بناء أحد أكثر المناطق الزراعية إنتاجية في العالم، فالحجر والشال وجر الرمل والدموي يخلق كل منهما تربة متميزة ذات مواطن قوة وقيود محددة، فالمزارعين الذين يفهمون ذلك يمكنهم اتخاذ قرارات مستنيرة بشأن اختيار المحاصيل وإدارة التربة والإدارة البيئية.

ومع أن الزراعة تواجه تحديات في تغذية عدد متزايد من السكان بينما تحمي الموارد الطبيعية، يصبح دور الجيولوجيا أكثر أهمية، فتقنيات الزراعة الدقيقة، وتخصيب المعدل المتغير، وتصميم الصرف المتطور، كلها أفضل عمل عندما تكون مرتكزة على فهم المواد الأم للتربة، ويمكن للمزارعين، بالنظر إلى الصخور الواقعة تحت التربة، أن يروا الطريق نحو إنتاجية أكبر، وتحقيق ربحية، واستدامة.

وبالنسبة لأي شخص يشارك في الزراعة في الغرب الأوسط، فإن الوقت اللازم للتعلم عن جيولوجيا الصخور المحلية هو استثمار جدير بالاهتمام، ويفسر ذلك سبب كون بعض الحقول أكثر إنتاجية من غيرها بطبيعة الحال، وسبب أن بعض الممارسات الإدارية تعمل بشكل أفضل في بعض المناطق أكثر من غيرها، وكيفية التكيف مع الظروف المتغيرة على المدى الطويل، وقد تكون الصخور قديمة، ولكن الدروس التي تدرسها لا تدوم.