Jordens biodiversitet - Soil biodiversity
Jordbiodiversitet refererer til jordens forhold til biodiversitet og til aspekter af jorden, der kan håndteres i forhold til biodiversitet. Jordens biodiversitet vedrører nogle overvejelser om forvaltning af afvandingsområder .
Biodiversitet
Ifølge det australske ministerium for miljø og vandressourcer er biodiversitet "livets mangfoldighed: de forskellige planter, dyr og mikroorganismer, deres gener og de økosystemer, de er en del af." Biodiversitet og jord er stærkt forbundet, fordi jord er mediet for en lang række organismer og interagerer tæt med den bredere biosfære . Omvendt er biologisk aktivitet en primær faktor i den fysiske og kemiske dannelse af jord.
Jord giver et livsvigtigt habitat , primært for mikrober (herunder bakterier og svampe ), men også for mikrofauna (såsom protozoer og nematoder ), mesofauna (såsom mikroartropoder og enchytraeids) og makrofauna (såsom regnorme , termitter og tusindben ). Primære rolle jord biota er at genanvende organisk materiale, som stammer fra "overjordiske plante fødevarer baseret web".
Jord er i tæt samarbejde med den bredere biosfære. Vedligeholdelsen af frugtbar jord er "en af de mest vitale økologiske tjenester, som den levende verden udfører", og "jordens mineraliske og organiske indhold skal konstant genopfyldes, når planter forbruger jordelementer og sender dem videre i fødekæden ".
Den korrelation af jord og biodiversitet kan observeres rumligt. For eksempel svarer både naturlige og landbrugsgrænser til vegetation tæt til jordgrænser, selv på kontinental og global skala.
En "subtil synkronisering" er, hvordan Baskin (1997) beskriver det forhold, der eksisterer mellem jorden og livets mangfoldighed, over og under jorden. Det er ikke overraskende, at jordforvaltning har en direkte effekt på biodiversiteten. Dette inkluderer praksis, der påvirker jordens volumen, struktur, biologiske og kemiske egenskaber, og om jorden udviser negative virkninger såsom nedsat frugtbarhed , forsuring af jorden eller saltning .
Proces effekter
Forsuring
Jordens surhed (eller alkalinitet) er koncentrationen af hydrogenioner (H + ) i jorden. Målt på pH -skalaen er jordens surhed en usynlig tilstand, der direkte påvirker jordens frugtbarhed og toksicitet ved at bestemme, hvilke elementer i jorden der er tilgængelige til absorption af planter. Stigninger i jordens surhedsgrad er forårsaget af fjernelse af landbrugsprodukter fra folden, udvaskning af nitrogen som nitrat under rodzonen, uhensigtsmæssig anvendelse af nitrogenholdige gødninger , og opbygning af organisk stof . Mange af jordbundene i den australske delstat Victoria er naturligt sure; omkring 30.000 kvadratkilometer eller 23% af Victorias landbrugsjord lider imidlertid af lavere produktivitet på grund af øget surhed. Jordens surhed har vist sig at skade plantens rødder. Planter med højere surhedsgrad har mindre, mindre holdbare rødder. Nogle beviser har vist, at surheden beskadiger røddernes spidser, hvilket begrænser yderligere vækst. Plantehøjden har også set en markant begrænsning, når den dyrkes i sure jordarter, som det ses i amerikanske og russiske hvedestander . Antallet af frø, der endda er i stand til at spire i sur jord, er meget lavere end mængden af frø, der kan spire i en mere neutral pH -jord. Disse begrænsninger for plantens vækst kan have en meget negativ effekt på plantesundheden , hvilket kan føre til et fald i den samlede plantebestand.
Disse virkninger opstår uanset biomet . En undersøgelse i Holland undersøgte sammenhængen mellem jordens pH og jordens biodiversitet i jord med pH under 5. Der blev opdaget en stærk sammenhæng, hvor lavere pH, jo lavere biodiversitet. Resultaterne var de samme i græsarealer såvel som hede. Særligt bekymrende er beviserne for, at denne forsuring er direkte forbundet med faldet i truede plantearter , en tendens siden 1950.
Jordforsuring reducerer jordens biodiversitet. Det reducerer antallet af de fleste makrofaunaer, herunder for eksempel regnormetal (vigtigt for at opretholde strukturel kvalitet af muldjorden for plantevækst). Rhizobium overlevelse og vedholdenhed påvirkes også . Nedbrydning og nitrogenfiksering kan reduceres, hvilket påvirker overlevelsen af den indfødte vegetation . Biodiversiteten kan yderligere falde, da visse ukrudt formerer sig under faldende indfødt vegetation.
I stærkt sure jordarter kan den tilhørende toksicitet føre til nedsat plantedækning , hvilket efterlader jorden modtagelig for erosion af vand og vind. Ekstremt lav pH -jord kan lide af strukturel tilbagegang som følge af reducerede mikroorganismer og organisk stof; dette bringer en modtagelighed for erosion under høje nedbørshændelser , tørke og landbrugsforstyrrelser.
Nogle planter inden for samme art har vist modstandsdygtighed over for jordens surhedsgrad, deres bestand vokser i. Selektivt avl af de stærkere planter er en måde for mennesker at beskytte sig mod at øge jordens surhed.
Yderligere succes med at bekæmpe jordens surhed er blevet set i soja- og majspopulationer, der lider af aluminiumstoksicitet . Jordens næringsstoffer blev genoprettet, og syreindholdet faldt, når der blev tilsat kalk til jorden. Plantesundheden blev øget, og rodbiomassen steg som reaktion på behandlingen. Dette er en mulig løsning for andre sure jordbundsplanter
Strukturfald
Jordstruktur er arrangementet af partikler og tilhørende porer i jord over hele størrelsesområdet fra nanometer til centimeter. Biologiske påvirkninger kan påvises ved dannelse og stabilisering af jordaggregaterne, men det er nødvendigt at skelne klart mellem de kræfter eller agenturer, der skaber aggregationer af partikler, og dem, der stabiliserer eller nedbryder sådanne aggregater. Det, der kvalificeres som god jord, indeholder følgende egenskaber: optimal jordstyrke og samlet stabilitet, som giver modstandsdygtighed over for strukturel nedbrydning (f.eks. Afdækning/skorpe, slækning og erosion); optimal bulkdensitet, som hjælper rodudvikling og bidrager til andre jordfysiske parametre, såsom vand og luftbevægelse i jorden; optimal vandholdningskapacitet og hastighed for vandinfiltration.
Godt udviklede, sunde jordarter er komplekse systemer, hvor fysisk jordstruktur er lige så vigtig som kemisk indhold. Jordens porer-som maksimeres i en velstruktureret jord-lader ilt og fugt infiltrere til dybder og plantens rødder trænge igennem for at opnå fugt og næringsstoffer.
Biologisk aktivitet hjælper med vedligeholdelsen af en forholdsvis åben jordstruktur samt letter nedbrydning og transport og transformation af jordens næringsstoffer. Ændring af jordstrukturen har vist sig at føre til reduceret tilgængelighed for planter til nødvendige stoffer. Det er nu ubestridt, at mikrobielle ekssudater har en dominerende rolle i sammenlægningen af jordpartikler og beskyttelsen af kulstof mod yderligere nedbrydning. Det er blevet foreslået, at mikroorganismer i jorden "konstruerer" et overlegen levested og giver en mere sund jordstruktur, hvilket fører til mere produktive jordsystemer.
Traditionel landbrugspraksis har generelt forårsaget faldende jordstruktur. For eksempel forårsager dyrkning den mekaniske blanding af jorden, komprimering og skæring af aggregater og fyldning af porerum - organisk materiale udsættes også for en større forfaldshastighed og oxidation. Jordens struktur er afgørende for jordens sundhed og frugtbarhed; jordstrukturen tilbagegang har en direkte virkning på jord og overflade fødekæden og biodiversitet som følge heraf. Fortsat dyrkning af afgrøder resulterer i sidste ende i betydelige ændringer i jorden, såsom dens næringsstatus, pH -balance, indhold af organisk stof og fysiske egenskaber. Selvom nogle af disse ændringer kan være gavnlige for fødevarer og afgrødeproduktion, kan de også være skadelige over for andre nødvendige systemer. Eksempelvis har undersøgelser vist, at jordbearbejdning har haft negative konsekvenser for jordens organiske stof (SOM), den organiske komponent i jord, der består af nedbrydning af planter og dyr og stoffer, der er syntetiseret af jordorganismer . SOM spiller en integreret rolle i bevarelsen af jordstrukturen, men den konstante jordbearbejdning af afgrøder har fået SOM til at skifte og omfordele, hvilket får jordstrukturen til at forringes og ændre jordorganismebestandene (f.eks. Med regnorme). Men i mange dele af verden har en maksimering af fødevareproduktion for enhver pris på grund af voldsom fattigdom og mangel på fødevaresikkerhed en tendens til at forlade de langsigtede økologiske konsekvenser overset på trods af forskning og anerkendelse fra det akademiske samfund.
Natrium
Jordsodeholdighed refererer til jordens indhold af natrium sammenlignet med indholdet af andre kationer , såsom calcium . Ved høje niveauer bryder natriumioner lerplader og forårsager hævelse og spredning i jorden. Dette resulterer i reduceret jordbæredygtighed. Hvis koncentrationen forekommer gentagne gange, bliver jorden cementlignende , med ringe eller ingen struktur.
Udvidet eksponering for høje natriumniveauer resulterer i et fald i mængden af tilbageholdt vand og i stand til at strømme gennem jorden, samt et fald i nedbrydningshastigheder (dette efterlader jorden ufrugtbar og forbyder enhver fremtidig vækst). Dette problem er fremtrædende i Australien, hvor 1/3 af jorden er påvirket af høje niveauer af salt. Det er en naturlig forekomst, men landbrugspraksis som overdrev og dyrkning har bidraget til stigningen. Mulighederne for håndtering af sodisk jord er meget begrænsede; man skal enten ændre planterne eller ændre jorden. Sidstnævnte er den vanskeligere proces. Hvis jorden ændres, skal man tilføje calcium for at absorbere det overskydende natrium, der blokerer vandstrømmen.
Salinisering
Jordsaltholdighed er saltkoncentrationen i jordprofilen eller på jordoverfladen. Overdreven salt påvirker direkte sammensætningen af planter og dyr på grund af varierende salttolerance - sammen med forskellige fysiske og kemiske ændringer i jorden, herunder strukturel tilbagegang og yderst denudation, udsættelse for jorderosion og eksport af salte til vandveje. Ved lav jordsaltholdighed er der meget mikrobiel aktivitet, der resulterer i en stigning i jordens åndedræt , hvilket øger kuldioxidniveauerne i jorden og producerer et sundere miljø for planter. Når jordens saltindhold stiger, er der mere stress på mikrober, fordi der er mindre tilgængeligt vand til rådighed for dem, hvilket fører til mindre vejrtrækning. Jordens saltholdighed har lokaliserede og regionale virkninger på biodiversiteten, lige fra f.eks. Ændringer i plantesammensætning og overlevelse på et lokalt udledningssted til regionale ændringer i vandkvalitet og vandliv .
Selvom meget salt jord ikke foretrækkes til dyrkning af afgrøder, er det vigtigt at bemærke, at mange afgrøder kan vokse i mere saltvandsjord end andre. Dette er vigtigt i lande, hvor ressourcer som ferskvand er knappe og nødvendige for at drikke, og saltvand kan bruges til landbrug. Jordens saltholdighed kan variere mellem ekstremer i et relativt lille område; dette gør det muligt for planter at søge områder med mindre saltindhold. Det er svært at afgøre, hvilke planter der er i stand til at vokse i jord med høj saltholdighed, fordi jordens saltholdighed ikke er ensartet, selv i små områder. Planter optager imidlertid næringsstoffer fra områder med lavere saltindhold.
Erosion
Jorderosion er fjernelse af jordens øvre lag ved hjælp af vand, vind eller is. Jorderosion forekommer naturligt, men menneskelige aktiviteter kan i høj grad øge dens sværhedsgrad. Jord, der er sund, er frugtbar og produktiv. Men jorderosion fører til tab af matjord, organisk stof og næringsstoffer; det nedbryder jordens struktur og reducerer vandlagringskapaciteten, hvilket igen reducerer frugtbarheden og tilgængeligheden af vand til at plante rødder. Jorderosion er derfor en stor trussel mod jordens biodiversitet.
Virkningerne af jorderosion kan mindskes ved hjælp af forskellige jordbevarelsesteknikker . Disse omfatter ændringer i landbrugspraksis (f.eks. Flytning til mindre erosions-tilbøjelige afgrøder ), plantning af bælgfrugter med nitrogenfiksering eller træer, der vides at genopbygge organisk materiale . Også, jute måtter og jute geotekstil kan net bruges til viderestilling og opbevare afstrømning og kontrol jord bevægelse.
Misforstået jordbevaringsindsats kan resultere i en ubalance mellem jordens kemiske forbindelser. For eksempel har forsøg på skovrejsning på det nordlige Loess -plateau , Kina , ført til næringsstofmangel på organiske materialer som kulstof , nitrogen og fosfor .
Brug af gødning
Kalium (K) er et vigtigt makronæringsstof til planteudvikling, og kaliumchlorid (KCl) repræsenterer den mest udbredte kilde til K, der bruges i landbruget. Anvendelsen af KCl fører til høje koncentrationer af chlorid (Clˉ) i jorden, hvilket forårsager forøgelse af jordens saltholdighed, der påvirker udviklingen af planter og jordorganismer.
Klorid har en biocid virkning på jordens økosystem, hvilket forårsager negative virkninger på vækst, dødelighed og reproduktion af organismer, hvilket igen bringer jordens biodiversitet i fare. Den overdrevne tilgængelighed af chlorid i jord kan udløse fysiologiske lidelser i planter og mikroorganismer ved at reducere cellernes osmotiske potentiale og stimulere produktionen af reaktive iltarter. Derudover har denne ion negative virkninger på nitrificerende mikroorganismer, hvilket påvirker tilgængeligheden af næringsstoffer i jorden.
Afvandingsskalaens påvirkninger
Biologiske systemer - både naturlige og kunstige - afhænger stærkt af sunde jordarter; det er vedligeholdelsen af jordens sundhed og frugtbarhed i alle dens dimensioner, der opretholder livet. Sammenkoblingen spænder over store rumlige og tidsmæssige skalaer; de store nedbrydningsspørgsmål for eksempelvis saltholdighed og jorderosion kan have alt fra lokale til regionale effekter - det kan tage årtier, før konsekvenserne af forvaltningstiltag, der påvirker jorden, kan realiseres med hensyn til biologisk mangfoldighed.
Vedligeholdelse af jordens sundhed er et regionalt eller oplandsk problem. Fordi jordbund er et spredt aktiv, er den eneste effektive måde at sikre jordbundens sundhed generelt at tilskynde til en bred, konsekvent og økonomisk tiltalende tilgang. Eksempler på sådanne fremgangsmåder, der anvendes i en landbrugsmiljø, omfatter påføring af kalk ( calciumcarbonat ) for at reducere surhedsgraden for at øge jordens sundhed og produktion og overgangen fra konventionelle landbrugsmetoder, der anvender dyrkning til begrænsede eller ikke-jordbearbejdningssystemer, som har havde en positiv indvirkning på forbedring af jordens struktur.
Overvågning og kortlægning
Jordbunden omfatter en enorm mangfoldighed af organismer, hvilket gør biodiversitet vanskelig at måle. Det anslås, at en fodboldbane indeholder lige så mange organismer under jorden, som er lig med størrelsen på 500 får. Et første skridt er taget til at identificere områder, hvor jordens biodiversitet er mest presset, er at finde de vigtigste proxyer, der reducerer jordens biodiversitet. Jordens biodiversitet vil blive målt i fremtiden, især takket være udviklingen af molekylære tilgange, der er afhængige af direkte DNA -ekstraktion fra jordmatricen.