Gleboznawstwo rolnicze - Agricultural soil science

Gleboznawstwo rolnicze to dział gleboznawstwa zajmujący się badaniem warunków edaficznych związanych z produkcją żywności i błonnika . W tym kontekście jest również składnikiem dziedziny agronomii i dlatego jest również określana jako agronomia gleby .

Historia

Przed rozwojem gleboznawstwa w XIX wieku, gleboznawstwo rolnicze (lub edafologia ) była jedyną gałęzią gleboznawstwa. Tendencja wczesnej nauki o glebie do postrzegania gleb jedynie pod kątem ich potencjału rolniczego nadal definiuje zawód gleboznawcy zarówno w środowisku akademickim, jak i popularnym od 2006 r. (Baveye, 2006)

Aktualny stan

Gleboznawstwo rolnicze postępuje metodą holistyczną. Gleba jest badana w odniesieniu do i jako integralna część ekosystemów lądowych, ale jest również uznawana za zarządzalny zasób naturalny .

Gleboznawstwo rolnicze zajmuje się badaniem składu chemicznego, fizycznego, biologicznego i mineralogicznego gleb w kontekście rolnictwa. Naukowcy zajmujący się glebą rolniczą opracowują metody, które poprawią wykorzystanie gleby i zwiększą produkcję roślin spożywczych i włóknistych. Wciąż rośnie nacisk na znaczenie zrównoważenia gleby. Degradacja gleby, taka jak erozja, zagęszczenie, obniżona żyzność i zanieczyszczenie nadal stanowią poważny problem. Prowadzą badania w zakresie nawadniania i odwadniania , uprawy roli , klasyfikacji gleb , żywienia roślin , żyzności gleb i innych dziedzinach.

Chociaż maksymalizacja produkcji roślinnej (a tym samym zwierzęcej) jest ważnym celem, czasami może wiązać się z wysokimi kosztami, które mogą być łatwo widoczne (np. masowe choroby upraw wywodzące się z monokultury ) lub długoterminowe (np. wpływ nawozów chemicznych i pestycydów na zdrowie ludzi ). Naukowiec zajmujący się glebą rolniczą może wymyślić plan, który może zmaksymalizować produkcję przy użyciu zrównoważonych metod i rozwiązań, aw tym celu musi przyjrzeć się wielu dziedzinom nauki, w tym nauk rolniczych , fizyki , chemii , biologii , meteorologii i geologii .

Rodzaje gleb i ich zmienne

Niektóre zmienne glebowe o szczególnym znaczeniu dla gleboznawstwa rolniczego to:

  • Tekstura gleby lub skład gleby: Gleby składają się z cząstek stałych o różnych rozmiarach. Te cząstki to w kolejności malejącej piasek , muł i glina . Każdą glebę można sklasyfikować według względnej zawartości piasku, mułu i gliny.
  • Napowietrzanie i porowatość : Powietrze atmosferyczne zawiera pierwiastki takie jak tlen , azot , węgiel i inne. Te elementy są warunkiem życia na Ziemi. W szczególności wszystkie komórki (w tym komórki korzenia) wymagają tlenu do funkcjonowania, a jeśli warunki stają się beztlenowe , nie mogą oddychać i metabolizować . Napowietrzanie w tym kontekście odnosi się do mechanizmów dostarczania powietrza do gleby. W naturalnych ekosystemach napowietrzanie gleby odbywa się głównie poprzez aktywną aktywność bioty . Ludzie często napowietrzają glebę przez orkę i orkę, ale taka praktyka może powodować jej degradację . Porowatość odnosi się do zdolności zatrzymywania powietrza przez glebę. Zobacz także charakterystykę przestrzeni porowej w glebie .
  • Drenaż: W glebach o złym drenażu woda dostarczana przez deszcz lub nawadnianie może gromadzić się i zatrzymywać. W rezultacie panują warunki beztlenowe , a korzenie roślin duszą się. Woda stojąca sprzyja również pleśniom wodnym atakującym rośliny . Z drugiej strony w glebach z nadmiernym drenażem rośliny nie wchłaniają odpowiedniej ilości wody, a składniki odżywcze są wypłukiwane z porowatego ośrodka i trafiają do rezerw wód gruntowych .
  • Zawartość wody : Bez wilgoci w glebie nie ma transpiracji , wzrostu i rośliny więdną . Technicznie rzecz biorąc, komórki roślinne tracą ciśnienie (patrz ciśnienie osmotyczne i ciśnienie turgorowe ). Rośliny bezpośrednio przyczyniają się do nawilżenia gleby. Na przykład tworzą liściastą osłonę, która minimalizuje efekty parowania promieniowania słonecznego. Ale nawet gdy rośliny lub ich części obumierają, rozkładająca się materia roślinna wytwarza grubą warstwę organiczną, która chroni glebę przed parowaniem, erozją i zagęszczaniem . Więcej informacji na ten temat znajdziesz w mulcz .
  • Potencjał wody : Potencjał wody opisuje tendencję wody do przepływu z jednego obszaru gleby do drugiego. Podczas gdy woda dostarczana na powierzchnię gleby zwykle spływa w dół z powodu grawitacji, w pewnym momencie napotyka zwiększone ciśnienie, które powoduje przepływ wsteczny w górę. Efekt ten jest znany jako ssanie wody.
  • Horyzontacja : Zazwyczaj spotykana w zaawansowanych i dojrzałych glebach, horyzontacja odnosi się do tworzenia warstw gleby o różnych cechach. Wpływa na prawie wszystkie zmienne glebowe.
  • Żyzność : Żyzna gleba jest bogata w składniki odżywcze i materię organiczną . Nowoczesne metody rolnicze spowodowały, że znaczna część gruntów ornych stała się nieurodzajna. W takich przypadkach gleba nie jest już w stanie samodzielnie podtrzymywać roślin o dużym zapotrzebowaniu na składniki odżywcze i dlatego potrzebuje zewnętrznego źródła składników odżywczych. Istnieją jednak przypadki, w których uważa się, że działalność człowieka jest odpowiedzialna za przekształcenie raczej normalnych gleb w bardzo żyzne (patrz terra preta ).
  • Biota i biota glebowa : Organizmy wchodzą w interakcje z glebą i przyczyniają się do jej jakości na niezliczone sposoby. Czasami charakter interakcji może być niejasny, ale zasada staje się oczywista: ilość i różnorodność bioty jest „proporcjonalna” do jakości gleby. Do interesujących kladów należą bakterie , grzyby , nicienie , pierścieniowate i stawonogi .
  • Kwasowość gleby lub pH gleby i zdolność do wymiany kationów : Komórki korzeni działają jak pompy wodorowe, a otaczające stężenie jonów wodorowych wpływa na ich zdolność do wchłaniania składników odżywczych. Miarą tego stężenia jest pH. Każdy gatunek rośliny osiąga maksymalny wzrost w określonym zakresie pH, jednak zdecydowana większość roślin jadalnych może rosnąć w glebie o pH od 5,0 do 7,5.

Naukowcy zajmujący się glebą wykorzystują system klasyfikacji gleb do opisywania jakości gleby. Międzynarodowa Unia Gleboznawstwa popiera Światową bazy odniesienia jako międzynarodowy standard.

Żyzność gleby

Rolnictwo naukowcy gleby badać sposoby na glebach bardziej produktywne . Klasyfikują gleby i testują je, aby określić, czy zawierają składniki odżywcze niezbędne do wzrostu roślin. Do takich substancji odżywczych należą związki azotu , fosforu i potasu . Jeśli dana gleba ma niedobór tych substancji, nawozy mogą je dostarczyć. Naukowcy zajmujący się glebą rolniczą badają przepływ składników odżywczych przez glebę oraz ilość składników odżywczych wchłanianych przez korzenie roślin . Naukowcy zajmujący się glebą rolniczą badają również rozwój korzeni i ich związek z glebą. Niektórzy naukowcy zajmujący się glebami rolniczymi próbują zrozumieć strukturę i funkcję gleb w odniesieniu do żyzności gleby. Ujmują strukturę gleby jako porowatego ciała stałego. Stałe ramy gleby składają się z minerałów pochodzących ze skał i materii organicznej pochodzącej z martwych ciał różnych organizmów. Przestrzeń porów gleby jest niezbędna, aby gleba stała się produktywna. Niewielkie pory służą jako zbiornik wodny dostarczający wodę roślinom i innym organizmom żyjącym w glebie w okresie bezdeszczowym. Woda w małych porach gleby nie jest czystą wodą; nazywają to roztworem glebowym. W roztworze glebowym znajdują się różne składniki odżywcze roślin pochodzące z minerałów i materii organicznej w glebie. Jest to mierzone poprzez pojemność wymiany kationów . Duże pory służą jako rura odprowadzająca wodę, aby nadmiar wody przedostał się przez glebę podczas ulewnych deszczy. Służą również jako zbiornik powietrza dostarczający tlen do korzeni roślin i innych żywych istot w glebie.

Ochrona gleby

Ponadto naukowcy zajmujący się glebą rolniczą opracowują metody zachowania rolniczej produktywności gleby i zmniejszenia wpływu na produktywność erozji powodowanej przez wiatr i wodę. Na przykład technikę zwaną orką konturową można zastosować w celu zapobiegania erozji gleby i ochrony opadów. Naukowcy zajmujący się gleboznawstwem rolniczym poszukują również sposobów na efektywniejsze wykorzystanie gleby w rozwiązywaniu powiązanych problemów. Takie wyzwania obejmują korzystne ponowne wykorzystanie odpadów ludzkich i zwierzęcych przy wykorzystaniu upraw rolnych; Aspekty gospodarowania glebami rolniczymi w zapobieganiu zanieczyszczeniu wód i gromadzeniu się w glebie rolniczej pestycydów chemicznych . W celu sprostania tym wyzwaniom i odbudowy zdrowia gleby można wykorzystać praktyki rolnictwa regeneracyjnego .

Zatrudnienie naukowców zajmujących się glebą rolniczą

Większość naukowców zajmujących się glebą rolniczą to konsultanci, badacze lub nauczyciele. Wielu z nich pracuje w rozwiniętym świecie jako doradcy rolni, stacje doświadczalne w rolnictwie , agencje federalne, stanowe lub lokalne, firmy przemysłowe lub uniwersytety. Wewnątrz USA mogą być przeszkoleni poprzez USDA „s Cooperative Extension Service biur, chociaż inne kraje mogą skorzystać uniwersytety, instytuty badawcze lub agencje badawcze. Gdzie indziej naukowcy gleby rolne mogą służyć w organizacjach międzynarodowych, takich jak Agencji Rozwoju Międzynarodowego i Wyżywienia i Rolnictwa Organizacji Narodów Zjednoczonych.

Cytaty

[Kluczowym celem dyscypliny gleboznawstwa jest] znalezienie sposobów na zaspokojenie rosnącego zapotrzebowania ludzi na żywność i błonnik przy jednoczesnym zachowaniu stabilności środowiskowej i ochronie zasobów dla przyszłych pokoleń

—  John W. Doran , prezes SSSA 2002, 2002 r

Wiele osób ma niejasne pojęcie, że gleboznawstwo jest jedynie etapem agronomii i zajmuje się tylko praktycznym gospodarowaniem glebą pod uprawy polowe. Czy nam się to podoba, czy nie, taki obraz ma wielu z nas

—  Charles E. Kellog , 1961

Zobacz też

Bibliografia

Linki zewnętrzne