מה זה Soil Engineering?

Soil הוא מריצה חיה ודינמית התומכת כמעט בכל החיים הארציים על פני כדור הארץ.הרכבו מעצב באופן בסיסי פונקציות אקולוגיות, מחזורי הידרולוגיים ותהליכים ביו-גיאוכימיים גלובליים, כולל אחסון פחמן ורכיבה תזונתית.

בליבתו, הקרקע מורכבת מארבעה מרכיבים עיקריים: חלקיקים מינרלים, חומר אורגני, מים ואוויר.עם זאת, היחסים והאינטראקציות של אלמנטים אלה מביאים למגוון רחב של סוגי אדמה, כל אחד עם תכונות פיזיות, כימיות וביולוגיות נפרדות.

  • (FLT:0 חלקיקים מינראליים FLT:1) - אלה כוללים חול, סילט וחימר, אשר יחד יוצרים את השלד הפיזי של הקרקע.השיעורים היחסיים של חלקיקים אלה לקבוע מרקם אדמה, המשפיעים על המאפיינים העיקריים כגון קיבולת ניקוז, הרהרציה, ושימור תזונתי.
  • (FLT:0 Organicib MatterFLT:1) - השלמת שאריות צמחיות מחוספס, בעלי חיים נשאר, ומיקרוביאלי ביומסה, חומר אורגני הוא קריטי עבור פוריות הקרקע והמבנה.זה משפר את שימור המים, אספקה חומרים מזינים חיוניים, וממלא תפקיד מרכזי בחלוקת פחמן בתוך הקרקע.
  • (FLT:0) WaterveFLT:1) - מים סוללים, המכונה לעתים קרובות פתרון הקרקע, תחבורה מתמוסס חומרים מזינים לשורשי הצמח ומקיים חיי מיקרוביאלי.זה מתווך מפתח בתהליכי רגולציה אקלים כגון evaporation ו transpiration המשפיעים על לחות אטמוספרית וטמפרטורה.
  • (FLT:0) Airleaph:1) - הגזים הכובשים את החללים בתוך הקרקע, כולל חמצן ופחמן דו תחמוצת הפחמן, חיוניים לנשימה שורש ולפעילויות המטבוליות של מיקרואורגניזמים קרקע אירובית שמניעים רכיבה על אופניים תזונתיות ופירוק חומר אורגני.

מעבר למרכיבים הפיזיים והכימיקליים הללו, הקרקע מספקת קהילה ביולוגית מגוונת להפליא. מיליארדים של מיקרואורגניזמים – כולל חיידקים, פטריות, פרוטוזוה – ואורגניזמים גדולים יותר כמו נמטודות, תולעי אדמה, ואומנות מאכלסים את הקרקע, ויוצרים רשת מזון מורכבת.ממד ביולוגי זה לעתים קרובות תחת מחוספס, אך הוא חיוני במידה שווה לתפקוד אדמה, השפעה על זמינות תזונתית, עמידות לסביבה, עמידות לקרקעות.

כיצד משפיעות מנגנוני האקלים

Soil משמש כמאגרים הגדול ביותר של פחמן, לאחסון יותר פחמן מאשר האווירה וכל צמחייה הארצית בשילוב.היכולת של אדמה לפעול כטביעה פחמן או מקור קשורה באופן מורכב לקומפוזיציה שלה, במיוחד התוכן והיציבות של חומר אורגני הקרקע ואת המינרלוגדי של חלקיקים שלה.

פחמן חטוף ומחסן

באמצעות פוטוסינתזה, צמחים סופגים דו תחמוצת פחמן אטמוספרית (CO2) ולהעביר חלק מפחמן זה מתחת לאדמה באמצעות שורש exudates ומטה על. באדמה מאורגנת ובריאה, פחמן אורגני זה מתייצב באמצעות הגנה פיזית בתוך אגפים אדמה או אג"ח כימי למינרלים תגובתיים כגון ברזל ואלומיניום תחמוצת זה יכול להימשך עשרות שנים, ביעילות מנעול שינוי אקלים ומרחיק פחמן.

מרקם סויל ממלא תפקיד מכריע בתהליך זה. ⁇ -rich אדמה, בשל החלקיקים העצומים שלהם ואזור פני השטח הגדול, יעילים במיוחד בהגנה על פחמן אורגני מפני טיהור מיקרוביאלי.composition, אדמה חולנית, עם חלקיקים גדולים יותר ומשטחים פחות תגובתיים, בדרך כלל מציעים פחות הגנה, המוביל למחזור פחמן מהיר יותר.

(ב) [המחקר] שפורסם ב-FLT:1: 2021)03FLT 3: 3 מדגיש כי החומר האורגני השייך למינרל מייצג את הצורה המתמדת ביותר של פחמן אדמה, והיווצרות שלו תלויה בזמינות של ברזל ומינרלים תגובתיים ואלומיניום, אשר כופים מולקולות אורגניות הדוקות לחלקיקים של אדמה.

עם זאת, פעילויות אנושיות כגון עדשה אינטנסיבית, מחיקה, וניקוי שיערך את מבנה הקרקע ואת תוכן החומר האורגני, שחרור פחמן מאוחסן בחזרה לתוך האווירה כמו CO2.זה מאיץ את ההתחממות הגלובלית ומדגיש את החשיבות של הגנה ושיפור חומר אורגני הקרקע כאסטרטגיה של הקטנת אקלים ישיר.

תקנות מים ומחזורים הידרולוגיים

הרכב הקרקע משפיע באופן משמעותי על דינמיקת מים - כיצד מים חודרים, נשמרים ועוברים דרך הנוף. Soils עשיר בחומר אורגני יכול לשמור עד 20 פעמים משקלם במים, מתנהג כמו מאגרים טבעיים אשר מפחיתים את פני השטח, להפחית את הסיכון הצפה במהלך הגשמים הכבדים, ולקיים צמחייה במהלך תקופות בצורת.

מרקם סויל גם קובע את יכולת שמירת מים ואת שיעורי ניקוז. ⁇ מחזיק כמויות גדולות של מים אבל לאט לאט, פוטנציאל גרימת מים, בעוד אדמה חולית מתנקז במהירות אך לשמור על לחות מינימלית.

יתר על כן, משטרי לחות הקרקע יש השפעה ישירה על האקלים המקומי באמצעות evapotranspiration - התהליך שבו מים מתאדה מן הקרקע ו transpires דרך צמחים. זה מים שחרור משחרר קירור האוויר שמסביב, תופעה שיכולה להוריד טמפרטורות פני השטח על ידי כמה מעלות, במיוחד נופים חקלאיים ועירוניים, מזרז חום קיצוני.

טמפרטורה Buffering ו- Microclimate control

Soil מתפקד כטבול תרמי טבעי, תנודות טמפרטורה ממתינות שיכולה אחרת להדגיש שורשים צמחיים ואורגניזמים קרקעיים.קיבולת החום הספציפית של אדמה - היכולת לאחסן ולשחרר חום - נקבעת בעיקר על ידי לחות ורמות חומר אורגני. Wet, אדמה עשירה אורגנית חם למעלה וקרר לאט יותר מאשר אדמה יבשה, חול, המספק סביבה יציבה עבור צמיחה, מיקרוביאלית, ותזמון של מינרלים קריטי כמו מינרלים קריטיים.

יציבות תרמית זו גם מועילה פונקציות אקולוגיות רחבות יותר על ידי תמיכה בקהילות צמחיות ומיקרוביאליות מגוונות המותאם למשטרים תרמיים צפויים. כי מבולגן כזה עוזר למערכת האקולוגית לשמור על עמידות בפני הגדלת יכולת הנשימה.

תפקיד Soil המאפיין בבריאות Ecosystem

מערכות אקולוגיות בריאות תלויות בתמיכה הבסיסית המסופקת על ידי אדמה. Soil הרכב שולט בפרודוקטיביות, המגוון הביולוגי, ואת עמידות המערכת האקולוגית על ידי regulating זמינות תזונתית, איכות בית הגידול ואינטראקציות ביולוגיות.

אופניים מזינים ופוריות

Soil פועל כמאגרי העיקרי עבור חומרים מזינים צמחיים חיוניים כולל חנקן (N), זרחן (P), אשלגן (K), סידן (Ca), מגנזיום (Mg), ומיקרו-תזונה כגון ברזל, אבץ ומניגנזה. חלקיק החומר האורגני ממלא תפקיד מרכזי ברכיבה תזונתית על ידי שחרור חומרים מזינים באמצעות טיהור מיקרוביאליזציה ומינרליזציה, מה שהופך אותם לזמינים לצמחים.

מינרלים קלייים וקולואידים אורגניים באדמה יש משטחים טעונים כי מודעות והחזקת כתמים תזונתיים, מונעים מהם להתרחק עם גשם.קיבולת החלפת החלפה זו (CEC) היא נכס קרקע קריטי התומך פוריות לטווח ארוך. Soils חסר חומר אורגני או עם הרכב מינרלים לא מאוזנים לעתים קרובות דורשים דשנים לשמור על היבולים, אשר יכול להוביל לזיהום תזונתי וזיהום סביבתי.

מגוון ביולוגי של מיקרוביאלי וסויל מזון

גרם יחיד של אדמה בריאה יכול להכיל מיליארדי ⁇ המשתרעים על פני אלפי מינים.מגוון המיקרוביאלי הזה אינו רק תוצאה של תנאי הקרקע; הוא מעצב באופן פעיל את הרכב הקרקע ואת הפונקציה.לדוגמה, חיידקים ופטריות חשאיים חומרים פולימריים נוספים המקיפים את חלקיקי הקרקע לתוך אגרגות יציבות, שיפור הנפיחות והמים.

פטריות סימביוטיים כגון mycorrhizae מרחיבה מערכות שורש צמחי, שיפור הגישה למים וחומרים מזינים, במיוחד זרחן כדור הארץ תולעים ומאקרופאונה אחרים מחלחלים את הקרקע על ידי burrowing, לערבב חומר אורגני לאורך פרופיל הקרקע, וליצור ערוצים המאפשרים את התנועה של אוויר ומים.המשחק בין pH, חומר אורגני, וקבוע את ההרכב והפעילות של קהילות מיקרוביאליות הללו.

(FLT:0) השותפות הגלובלית של FAO של SOIL GREFLT:1) מדגישה את המגוון הביולוגי כאבן הפינה של חקלאות בת קיימא וחוסנות אקולוגית, תוך הדגשת תפקידו ברכיבה תזונתית, דיכוי מחלות ותחזוקה של מבנה הקרקע.

בריאות צמחים ומערכת אקולוגית עמידות

צמחים מושרשים באדמה עשירה ומזין לפתח מערכות שורשים עמוקות יותר, נרחבות יותר, שיפור היכולת שלהם לגשת למים וחומרים מזינים.צמחים כאלה מפגינים התנגדות גדולה יותר למזיקים ומחלות ושיפור סובלנות ללחץ סביבתי כמו בצורת וחום. בניגוד לכך, צמחים שגדלו באדמה מחוספסת או קומפקטית נוטים להיות חלשים יותר, רגישים יותר לפתוגנים, ופחות גמישים ל clismatics.

ההשפעה של ענפי הרכב הקרקע באמצעות האינטרנט המזון: עשבים מסתמכים על צמחי מזון מזין, סקרנים נהנים ממשאבים פרחים מגוונים, וטורפים תלויים באוכלוסיות טרום-אוויריות בריאות. Ecosystems הנתמכות על ידי אדמה בריאה יותר מסוגלים להתאושש מהפרעות כגון שריפות פרא, שיטפונות, או מגיפות, שמירה על מגוון ביולוגי ושירותים מערכתיים לאורך זמן.

איומים על Soilקומפוזיציה ועל נבואותיהם

פעילות אנושית משנה את הרכב הקרקעי בכל העולם בשיעורים חסרי תקדים, עם השלכות חמורות על רגולציה האקלים ותפקוד המערכת האקולוגית.הכרה באיומים אלה היא קריטית לפיתוח אסטרטגיות שימור ושיקום יעילות.

Soil Erosion

שחיקה על ידי מים ורוח מסירת שכבת הטופים העשירים בזין, חיונית לגידול צמחי.גלובלי, שיעורי שחיקה הקרקע לעתים קרובות עולים על שערי היווצרות הקרקע הטבעית, מה שמוביל לאובדן נטו של אדמה פרודוקטיבית. Erosion לא רק מקטין את הפוריות הקרקע אלא גם מקטין את איכות המים כמו סמרטוטים ומזוהגים מחוברים נכנסים לנהרות ואגמים.

חשוב לציין, שחיקה מביאה לאובדן פחמן אורגני הקרקע, אשר שוחרר לתוך האווירה כ- CO2, תורם ישירות לפליטות גזי החממה ושינוי האקלים.אזורים שנפגעו משחיקה חמורה חווים לעתים קרובות התחדשות, פרודוקטיביות חקלאית מופחתת, וחוסן אקולוגי מופחת.

זיהום כימי וזיהום

השימוש הנרחב של כימיקלים חקלאיים כגון חומרי הדברה, עשבים, ופרישנים סינתטיים משבש קהילות מיקרוביאליות אדמה ופוגע בחומר אורגני decomposition. Persistent כימי שאריות יכול לצבור באדמה, המוביל להרעלת המפחית את המגוון הביולוגי של הקרקע ופוגעים ברכיבת חומרים מזינים.

פעילויות תעשייתיות, כרייה, ופיאוף עירוני לתרום מתכות כבדות ומזהמים אחרים שמטמים את איכות הקרקע.קרקעות מואצות מאבדות את יכולתם לתמוך בחיים ביולוגיים מגוונים ועלולים להוות סיכונים לאיכות המים ולבטיחות המזון באמצעות ביוקפולציה ביבולים.

שינוי קרקע וארץ

הסגירה של יערות לחקלאות או לאזורים עירוניים מסירת קלטות רציף של עלה מגורשים ואורגניים אשר בונים ושומרים על חומר אורגני הקרקע.חשוף אדמה קומפקטית, לאבד את המבנה שלהם, והם פגיעים מאוד לשחיקה.

(FLT:0) דוח מיוחד של IPCC על שינויי אקלים ולנדאר (LandcioFLT) 1 מזהה שינוי בשימוש הקרקע כנהג עיקרי של אובדן פחמן אדמה, המהווה כ-13% מפליטת גזי חממה אנתרוגניים גלובלית.

« « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « «

פרקטיקות עד גיל האמנה משבשות את אגפי הקרקע, לחשוף חומר אורגני לפירוק מיקרוביאלי מהיר, ולהפחית אוכלוסיות של אורגניזמים קרקעיים מועילים.פעילויות אלה מאיצות אובדן אדמה ומבנה הקרקע.

מערכות ייצור מונוגסטריות להחמיר את הבעיות הללו על ידי מחיקת חומרים מזינים ספציפיים וצמצום המגוון השורשי, אשר מחלישים אתרי מזון קרקע ומובילים לפגיעות מוגברת של מזיקים ומחלות.לאורך זמן, עדשה אינטנסיבית ותוצאה מונוגסטרציה באדמה הדורשת קלטות גדולות יותר ויותר של דשנים סינתטיים וחומרי הדברה, תוך כוונו מחזור של השפלה.

אסטרטגיות לשיקום ולהגן על Soil

שיקום בריאות הקרקע דורש מעבר לפרקטיקה ניהול הקרקעי מחדש אשר בונה חומר אורגני, לשפר את המגוון הביולוגי, ולשחזר מחזורי מזון ומים טבעיים.גישות אלה לשפר את החוסן הקרקע, להגדיל את פליטת הפחמן, ולשמור על מערכות אקולוגיות.

שימור טילג' ו- No-Till Farming

צמצום או ביטול ההפרעה הקרקע באמצעות שימור עדש וחקלאות ללא תשלום מגן על אגצרי אדמה, משמר חומר אורגני, ותומכת ברשתות פטרייתי מועילות.הפרקטיקות הללו הוכחו להגביר את מלאי הפחמן, להפחית את השחיקה, לשפר את הסתננות המים, ולשפר את הפעילות המיקרוביאלית.

אימוץ חקלאות ללא תשלום דורש ניהול זהיר של שאריות היבול ושליטה, אך מציע יתרונות ארוכי טווח על ידי קידום מבנה הקרקע וגיוון ביולוגי.

כיסוי וירוק מנס

גידולי כיסוי צמחיים כגון קלובר, אריות, או buckwheat במהלך תקופות הסתיו שומר נוכחות שורש מתמשכת באדמה, האכלה מיקרובים קרקע ובניית חומר אורגני.כיסוי גידולים גם מדכאים עשבים, למנוע שחיקה, ולכידת חומרים מזינים שאריות כי יכול אחרת להחטחרחמק.

כאשר יבולי כיסוי הם מופסקים ומחולבבים באדמה, הם פועלים כיצורים ירוקים, מעשירים את הקרקע עם חנקן וביומסה, צמצום הצורך של דשנים סינתטיים.

Crop Rotation ו- Polyתרבות

רוטט יבול עם עומק שורש משתנה, דרישות תזונתיות, ורגישויות למזיקים מסייע למנוע היווצרות המחלה ואיזון מיצוי תזונתי מן הקרקע. כולל קטניות בסבבים משפרים את תיקון חנקן, באופן טבעי מחליש את רמות חנקן הקרקע.

מערכות פוליתרבות, שבו מינים רבים של יבול גדל בו זמנית, לחקות מערכות אקולוגיות טבעיות וטיפוח אתרי מזון מורכבים יותר, גמישים אדמה, שיפור אופניים מזין וחוסן מזיקים.

תיקונים ותיקון אורגני

החלת קומפוסט, מנקה או ביוכריז ישירות מגבירה את תוכן החומר האורגני הקרקע ומשפרת את יכולת שמירת המים. Compost מציגה קהילות מיקרוביאליות שונות המגרות פעילות ביולוגית ורכיבות אופניים תזונתיות.

(FLT:0) שירות השימור של משאבי טבע של USDA:1) מציע הדרכה מקיפה על תיקונים אורגניים כדי לשחזר את בריאות הקרקע. ביושר, המיוצר על ידי ביומסה מצופים בתנאי חמצן נמוכים, הוא צורה יציבה של פחמן שיכול לחסום פחמן במשך מאות שנים תוך שיפור פוריות הקרקע ושימור.

« גידול וסילבופוס

בידוד עצים עם גידול או בעלי חיים - הידועים כצמחים ושקיות - משקפות מורכבות ומבנה אנכי למערכת האקולוגית הקרקע.שורשי עץ חודרים שכבות אדמה עמוקות, שוברים קומפקטיות וחומרים מזינים מ subsoil to משטח שכבות. Leaf ו- Woody debris לתרום חומר אורגני, בעוד canopy מדביקות טמפרטורה ולחות.

מחקרים מראים כי מערכות גידול לחקלאות שומרות על מניות פחמן גבוהות יותר, מגוון ביולוגי גדול יותר, ושיפור בריאות הקרקע בהשוואה לחקלאות ללא עץ קונבנציונלי.

מדיניות, חינוך והדרך קדימה

בעוד שינויים בניהול קרקעות בודדים הם קריטיים, דרוג שיפור בריאות הקרקע דורש מדיניות תומכת, תוכניות חינוך חזקות וקמפיינים מודעות ציבורית.

ממשלות יכולות להגביר את אימוץ של נהלי אדמה רגנרטיביים באמצעות סובסידיות, תוכניות אשראי פחמן, ותוכניות סיוע טכניות המעודדות חקלאים ומנהלי קרקע ליישם את שימור העד, כיסוי יבול, קטורות אורגניות.

יוזמות חינוכיות המכוונות לחקלאים, קובעי המדיניות והציבור הרחב הן חיוניות להעביר את החשיבות של הרכב הקרקעי עבור שירותי הפחתה אווירית ומערכות אקולוגיות. integrating אדמה בריאות לתוך תוכניות פעולה של אקלים לאומי ומטרות פיתוח בר קיימא יכולות לעזור לגייס משאבים ורצון פוליטי.

בסופו של דבר, הגנה ושיקום הקרקע היא מסלול קריטי לקראת עתיד בר-קיימא – שבו אדמה לא רק תומכת באבטחת מזון ובמגוון ביולוגי אלא גם ממלאת תפקיד מרכזי במאבק בשינויי האקלים.