Restaurarea carbonului solului: poate biologia solului să facă treaba?
7 decembrie 2021
3 metode pentru a-ți îmbunătăți sistemul imunitar
23 decembrie 2021
Show all

Managementul nutrienților din sol: îngrășăminte chimice sau nu?

Există 17 elemente chimice care sunt clasificate drept nutrienți esențiali pentru plante. Ele trebuie să fie prezente pentru ca o plantă să crească sau să indeplineasca un alt proces al ciclului de viață, cum ar fi reproducerea.
Agricultura, prin natura sa, va epuiza nutrienții esențiali din sol și, pentru ca solurile vor rămâne productive, nutrienții vor trebui înlocuiți fie cu îngrășăminte chimice, îngrășăminte organice și practici agricole, fie cu o combinație.
La nivel global, solurile sunt degradate de practicile agricole care reduc cantitatea de carbon organic stocată în ele. Utilizarea îngrășămintelor chimice a contribuit la pierderea carbonului organic din sol și la degradarea solului.
Producția agricolă la scara necesară pentru a hrăni o populație globală, care se estimează că va depăși nouă miliarde până în 2050, depinde în prezent de îngrășămintele chimice.
Provocarea este de a găsi modalități de a opri și regenera solurile agricole degradate, de a restabili și de a crește nivelurile de carbon organic din sol, menținând și sporind producția alimentară sustenabila.
Rezumat
Fertilitatea chimică a solului depinde de prezența, în cantități adecvate, a unei game de elemente chimice care sunt esențiale pentru ciclul de viață al unei plante. În ecosistemele agricole, chiar și în cele mai fertile, acești nutrienți se vor epuiza, în timp, și vor trebui înlocuiți. Nutrienții pot fi înlocuiți în moduri diferite, dar fertilitatea solului inseamna mai mult decât disponibilitatea nutrienților singuri și prezența materiei organice din sol este, de asemenea, o componentă importantă a solurilor sănătoase și fertile. Introducerea îngrășămintelor sintetice sau chimice a contribuit în mare măsură la creșterea producției agricole; cu toate acestea, ele nu adaugă sau mențin materia organică din sol și utilizarea lor continuă poate deteriora solul. Agricultura modernă, practicata pe suprafete foarte mari, care a fost dependentă în mare măsură de îngrășămintele chimice, a crescut considerabil productivitatea agriculturii, dar a contribuit, de asemenea, în unele locații la o pierdere a materiei organice din sol și la o reducere generală a fertilității și a sustenabilitatii pe termen lung.
Prin urmare, provocarea pentru știința solului este de a găsi modalități de a crește în mod fiabil și durabil productivitatea agricolă a solului, menținând în același timp niveluri sănătoase de material organic in sol care, la rândul lor, mențin fertilitatea structurală și biologică a solului.

Analiză

Introducere
Cu peste 150 de ani în urmă s-a identificat că anumite elemente chimice sunt esențiale pentru creșterea, vigoarea, randamentul și reproducerea plantelor. Astăzi, majoritatea surselor de cercetare recunosc 17 elemente ca fiind esențiale pentru toate plantele. Au fost identificate, de asemenea, elemente suplimentare care sunt fie esențiale pentru unele plante, fie benefice, dar nu esențiale pentru creșterea plantelor. În ciuda diferențelor minore în opinia sursei, este un principiu ferm stabilit că solurile trebuie să ofere plantelor un număr semnificativ de elemente nutritive chimice pentru ca planta să își finalizeze ciclul de viață.
În ecosistemele naturale, sănătoase, nivelurile de nutrienți din sol sunt menținute de ciclul nutrienților și sunt relativ stabile. Solurile agricole, cu toate acestea, pot deveni deficitare de nutrienți, deoarece ecosistemele agricole nu sunt închise și nutrienții vor ieși definitiv din sistem ca produse vegetale sau animale. Chiar și cu cele mai bune practici agricole posibile, un sistem deschis ca acesta nu poate fi susținut la nesfârșit. Accesul la nutrienți din plante, absorbția, înlocuirea și suplimentarea nu sunt la fel de simple ca identificarea și adăugarea de substanțe chimice. Mecanismele de absorbție sunt variate și pot fi complexe. Cercetarea științifică continuă să îmbunătățească înțelegerea noastră despre cum să menținem cel mai bine fertilitatea chimică a solului.
Cu toate acestea, există o dezbatere de lungă durată cu privire la cea mai bună modalitate de a menține fertilitatea solului, în special în fermele industriale la scară largă. Există, de asemenea, o dezbatere cu privire la beneficiile agriculturii organice (definită ca un produs care a fost procesat minim și este încă legat în forma sa naturală) în comparație cu agricultura „modernă” care utilizează îngrășăminte anorganice sau chimice. Dezbaterea științifică este complexă, iar baza de cunoștințe care susțin ambele argumente este incomplet. În general, este recunoscut faptul că agricultura ecologică este mai durabilă pe termen lung și are un impact mai mic asupra mediului. Aceste practici, totuși, pot fi dificil de aplicat la operațiuni agricole industriale pe scară largă și au adesea o productivitate redusă.

Elemente nutritive
Dintre cei 17 nutrienți esențiali, carbonul, oxigenul și hidrogenul sunt clasificate ca nutrienți neminerali. Acestea sunt accesate din aer și apă și, prin urmare, nu sunt luate din sol. Carbonul formează coloana vertebrală a multor molecule biologice vegetale, inclusiv proteine, amidon și celuloză. Se fixează prin fotosinteză (procesul prin care plantele verzi folosesc lumina soarelui și clorofila pentru a construi hrana din dioxid de carbon și apă) în zaharuri și amidon care stochează energie în plantă. Hidrogenul se obține aproape în întregime din apă. Este un element critic în fotosinteză și pentru respirație, procesul de generare a energiei prin consumul de alimente obținute prin fotosinteză. Oxigenul este obținut din aer sub formă de oxigen gazos sau din moleculele de apă sau dioxid de carbon. Este necesar și pentru respirația plantelor (procesul prin care planta accesează energia din zaharuri și amidon în prezența oxigenului). Cele 14 elemente rămase sunt toate clasificate drept nutrienți ai solului. Acestea sunt împărțite în două categorii: macronutrienții și micronutrienții.
Macronutrienții, după cum sugerează și numele, sunt necesari în cantități relativ mari. Ele sunt necesare pentru funcțiile biologice de bază ale plantelor de zi cu zi, cum ar fi creșterea, fotosinteza și respirația. Macronutrienții împreună cu funcțiile lor:

Azotul care este necesar pentru toate procesele de creștere a plantelor.
Fosforul este o componentă esențială în multe procese vitale ale plantelor.
Potasiul este, de asemenea, necesar pentru o gamă largă de procese importante din cadrul plantei.
Sulful este necesar pentru formarea mai multor aminoacizi, proteine ​​și vitamine și pentru producerea de clorofilă.
Calciul este implicat în buna funcționare a punctelor de creștere, în special a vârfurilor rădăcinilor.
Magneziul este o componentă esențială a clorofilei și, prin urmare, este vital pentru fotosinteză.

Micronutrienții, deși sunt la fel de importanți ca și macronutrienții, sunt necesari doar în cantități mici. Deficiențele în micronutrienți sunt mai frecvente în solurile nisipoase cu levigare puternica, solurile organice și în solurile foarte alcaline. Deficiențele apar și în solurile cu agricultura intensiva. Micronutrienții pot fi nocivi sau în detrimentul creșterii plantelor dacă sunt prezenți în cantități mari. Publicația CSIRO, Australian Soils and Landscapes; Un compendiu ilustrat observă că dezvoltarea agriculturii în zone mari din Australia a fost posibilă numai atunci când deficiențele de micronutrienți au fost recunoscute și remediate. Micronutrienții esențiali recunoscuți în prezent sunt:
Molibdenul care este direct implicat în metabolizarea azotului.
Cuprul care este necesar pentru formarea enzimelor pentru producerea de clorofilă.
Bor care este necesar pentru mișcarea zaharurilor în întreaga plantă și pentru metabolizarea azotului.
Mangan, Fier și Zinc, care sunt esențiale pentru procesul de creștere a plantelor.
Nichelul, care este cel mai recent nutrient identificat esențial pentru plante. Este o componentă cheie a proceselor implicate în metabolizarea azotului și fixarea biologică a azotului.
Clorul care este necesar pentru metabolizarea carbohidraților și producerea de clorofilă. Trebuie remarcat faptul că clorul ar putea fi definit ca un macronutrient. Datorită abundenței sale obișnuite în mediu, este foarte rar deficitar și, prin urmare, este adesea grupat cu micronutrienții.

Materia organică din sol (SOM – soil organic matter)


Solurile de suprafață conțin în general între unu și șase la sută materie organică, cuprinzând substanțe care conțin carbon, organisme vii și rămășițe de plante, animale și microorganisme care au locuit cândva în sol. Majoritatea SOM se acumulează în stratul de suprafață al solului și pot fi clasificate în două grupe: o categorie include tot materialul organic în descompunere, cum ar fi crengi, rădăcini, frunze și organisme vii și moarte, cum ar fi viermii și insectele; a doua categorie cuprinde substanța denumită adesea humus. Substanța complexă și extrem de benefică nu este încă pe deplin înțeleasă, dar este foarte stabilă și rezistentă la descompunere.
SOM este o componentă esențială a solului sănătos. Acționează atât pentru a stoca nutrienți în sol și este, de asemenea, o sursă directă de nutrienți pentru plante. În ceea ce privește disponibilitatea nutrienților, SOM îndeplinește funcțiile de a acționa ca un agent de legare pentru particulele minerale; asigură o capacitate crescută de reținere a apei și este o sursă de hrană și habitat pentru organismele și microorganismele din sol. Importanța acestor microorganisme în sol este fundamentală. Fără ele viața pe planetă nu ar fi posibilă. Microorganismele joacă un rol esențial în menținerea fertilității solului prin reciclarea nutrienților și influențarea disponibilității acestora pentru plante, îmbunătățirea structurii solului, susținerea creșterii sănătoase a plantelor și degradarea poluanților organici. Funcțiile și procesele pe care le efectuează sau le facilitează microorganismele în solul nostru sunt incredibil de complexe și există încă lacune semnificative în înțelegerea ecosistemelor din sol. La nivel global, tehnicile de agricultură pe suprafete mari au avut tendința de a reduce componenta SOM a solurilor agricole și, prin urmare, au redus diversitatea microorganismelor din sol.


Rolul îngrășămintelor în agricultură


Fiecare cultură, animal sau produs animal, cum ar fi lâna, elimină substanțele nutritive din ecosistemul agricol prin actul simplu și esențial de a trimite produse pe piață. Chiar și cele mai bune soluri agricole din lume se vor epuiza în cele din urmă dacă nutrienții nu sunt reînnoiți într-un fel. În consecință, fermierii și industria agricolă caută adăugarea de nutrienți pentru a îmbunătăți fertilitatea solului și pentru a promova creșterea și dezvoltarea plantelor.
Îngrășămintele scad substanțial (cel puțin pe termen scurt și mediu) cantitatea de teren necesară pentru un anumit nivel de productivitate agricolă. Pentru a reduce utilizarea îngrășămintelor, ar fi necesar ca mai mult teren să fie destinat culturilor pentru a menține nivelurile existente de producție. O analiză a testelor de câmp din industria cerealelor din Australia a determinat că, în absența îngrășămintelor, într-un număr de zone regionale, există o reducere medie a producției agricole de aproximativ 20% pentru industriile de cultură pe suprafețe mari și cu două treimi pentru industriile pastorale. În mod similar, o analiză a industriei zahărului din Queensland a stabilit că, pe o perioadă de cinci ani, randamentul mediu al trestiei de zahăr a fost cu aproximativ 40% mai mic decât cel care ar fi putut fi obținut cu utilizarea îngrășămintelor chimice. Extrapoland datelor australiene la o comparație la nivel mondial, consecința neutilizarii îngrășămintelor sintetice, ar putea fi o pierdere de o cincime până la două treimi a productivității alimentare și a competitivității pe piețele mondiale.

Îngrășăminte organice și anorganice


Îngrășămintele sunt definite ca orice materiale de origine naturală sau sintetică care pot fi aplicate pe sol sau pe țesuturile plantelor (de obicei pe frunze) pentru a furniza unul sau mai mulți nutrienți esențiali pentru a îmbunătăți creșterea și dezvoltarea plantelor. Îngrășămintele iau două forme: organice (derivate din combinații în descompunere de materii naturale din plante sau animale) și sintetice, referindu-se la diferite tratamente chimice care sunt necesare în procesul de fabricație.
Îngrășămintele sintetice sunt compuși anorganici derivați de obicei din produse secundare ale industriei petroliere, cum ar fi nitratul de amoniu, fosfatul de amoniu, superfosfatul și sulfatul de potasiu. Îngrășămintele sintetice nu susțin viața microbiologică în sol (îngrășămintele sintetice pot ucide microorganismele benefice ale solului). Îngrășămintele anorganice oferă de obicei o gamă largă de macro și micronutrienți, în proporții și combinații diferite.

Argumente pro si contra îngrășămintelor organice


Îngrășămintele organice (deșeuri animale și reziduuri vegetale) trebuie descompuse în forme anorganice în sol înainte ca plantele să poată prelua nutrienții necesari creșterii și reproducerii.
Îngrășămintele organice sunt relativ ineficiente deoarece conțin concentrații scăzute de nutrienți. Ca urmare, volume mari de material trebuie transportate și răspândite pe câmpuri pentru a acoperi deficiențele. Îngrășămintele organice necesită, de asemenea, timp pentru a se descompune în forme anorganice și pentru a deveni disponibile plantelor.
Practicile de refacere a solului, cum ar fi rotația culturilor, culturile intercalate, asociațiile simbiotice, culturile de acoperire, îngrășămintele organice și lucrarea minimă a solului sunt esențiale pentru practicile ecologice.
Un rezumat al limitărilor îngrășămintelor organice:
-Compoziția îngrășămintelor organice poate fi foarte variabilă.
-Materialele organice sunt o sursă diluată de nutrienți în comparație cu îngrășămintele anorganice. ·
-Aplicarea îngrășămintelor organice poate fi neeconomică într-o operațiune pe scară largă.
-Îngrășămintele organice necesita mai multă manopera pentru aplicare.
-Eliberarea de nutrienți este foarte variabilă și reflectă numărul și activitatea microbiologică, care în general crește și scade odată cu temperatura solului și conținutul de umiditate.
Marjele de profit din agricultura comercială oferă un stimulent mic pentru investiții pe termen lung în calitatea terenului, dacă această investiție implică o pierdere a productivității pe termen scurt.
În ciuda listei de limitări ale îngrășămintelor organice, adăugarea de material organic în sol este esențială pentru menținerea nivelurilor sănătoase de SOM în sol. Adăugarea de SOM este, de asemenea, o remediere și refacere esențială a solului degradat. Sechestrarea carbonului, componentă a SOM, în sol poate fi, de asemenea, o atenuare importantă a schimbărilor climatice cauzate de gazele cu efect de seră atmosferice.
Imperativ unu – Trebuie să găsim modalități de a adăuga mai mult material organic în solurile agricole pentru a opri și inversa degradarea solului și pentru a ne asigura că solurile rămân atât sănătoase, cât și productive pe termen lung.

Argumente pro si contra îngrășămintelor anorganice


Nu există nicio îndoială că metodele de agricultură pe scară largă au degradat sănătatea și productivitatea solului în multe părți ale lumii.
În schimb, îngrășămintele anorganice au o concentrație mare de nutrienți care sunt rapid disponibili pentru absorbția plantelor. Sunt necesare cantități relativ mici de îngrășăminte anorganice. Costurile de transport și aplicare pot fi relativ mici. În plus, îngrășămintele anorganice pot fi formulate pentru a aplica raportul adecvat de nutrienți pentru a îndeplini cerințele specifice de creștere a plantelor.
Un rezumat al limitărilor îngrășămintelor anorganice sau chimice este următorul:
Multe îngrășăminte chimice nu conțin micronutrienți; cu toate acestea, îngrășămintele specifice cu oligoelemente sunt disponibile cu ușurință în regiunile în care aplicarea lor este necesară din punct de vedere economic.
Îngrășămintele sintetice nu susțin viața microbiologică în sol.
Îngrășămintele chimice nu adaugă conținut organic în sol.
Substanțele chimice sintetice pot fi cu ușurință aplicate in exces, în special în regiunile care acum au acces la sisteme de aplicare avansate din punct de vedere tehnologic. Acest lucru poate duce la arsuri ale rădăcinilor sau poate crea concentrații toxice de săruri.
Îngrășămintele chimice pot elibera nutrienți prea repede, determinand cresterea partilor aeriene ale plantelor inainte ca rădăcinile să poată ajunge din urmă. Acest tip de creștere duce adesea la plante mai slabe și predispuse la boli, cu un randament mai mic.
Odată ce solurile agricole au devenit epuizate de nutrienți naturali și SOM, culturile pot deveni dependente de îngrășămintele chimice. Această situație se poate deteriora și mai mult, fiind necesare cantități mai mari de îngrășăminte pentru randamentul recoltei tot mai scăzut, în cele din urmă producția agricolă economică devine nesustenabilă.
Când utilizarea îngrășămintelor chimice este prelungită, solul poate deveni „supraîncărcat” chimic, otrăvind în cele din urmă profilul solului până la punctul în care plantele nu vor mai creste.
Îngrășămintele chimice se dizolvă ușor și eliberează nutrienți mai repede decât le folosesc plantele. Aceasta înseamnă că pot leviga și pot intra în mediu cu consecințe dăunătoare, cum ar fi scurgerea în acvifere subterane și în bazine de captare mai mari, curgând astfel în râuri, lacuri și, în cele din urmă, în ocean. Daunele aduse mediului pot fi semnificative, iar daunele aduse Marii Bariere de Corali datorate scurgerii de nutrienți din agricultura de coastă este un exemplu.
Îngrășămintele anorganice comerciale reprezintă o parte semnificativă a costului producției agricole.
De asemenea, este important de menționat că utilizarea îngrășămintelor chimice continuă să evolueze. Sunt în curs de dezvoltare tehnologii care vor reduce efectele negative ale îngrășămintelor chimice. Agricultura de precizie poate aplica cantități foarte specifice de nutrienți. Compuși de îngrășăminte mai complecși sunt dezvoltați pentru a adapta îngrășămintele chimice la condițiile de mediu specifice.
Imperativ doi – Producția agricolă trebuie menținută și crescută pentru a alimenta populația mondială în creștere exponențială și o cerere în creștere pentru alimente de înaltă calitate. Pe termen scurt și mediu, acest lucru se poate realiza doar prin aplicarea de îngrășăminte chimice.

Concluzie
După cum sa evidențiat în cele două imperative menționate mai sus, avem două obiective presupuse concurente. Dezbaterea, însă, nu trebuie să fie o problemă contradictorie, alb-negru. Agricultura fără o dependență puternică de aplicarea îngrășămintelor chimice are multe avantaje de mediu și poate fi într-adevăr viitorul agriculturii, dar va depinde de tehnologie și de ceea ce descoperim și învățăm în viitor pentru a menține productivitatea. Până când agricultura fără substanțe chimice nu poate produce culturi la scara metodelor convenționale, nu poate fi considerată o opțiune viabilă pentru hrănirea populației mondiale. De asemenea, utilizarea din ce în ce mai mare a substanțelor chimice pentru a susține monoculturile extrem de suprarecoltate nu va duce niciodată la sustenabilitatea mediului. Fermierii industriali trebuie să recunoască adevărata valoare a solului, nu doar ca sursă de profit, ci și ca una dintre fundamentele vieții de pe planetă.
Soluția la aceste imperative aparent ireconciliabile este probabil să se găsească într-o cale de mijloc negociată. Viitorul agricol ideal poate îmbina metodele convenționale și cele ecologice; nu trebuie să alegem părți. Cele două imperative nu ar trebui interpretate ca o coliziune frontală iminentă și inevitabilă. Ele sunt intrinsec conectate. Pe termen lung, securitatea alimentară durabilă nu poate fi realizată cu soluri sănătoase și stabile.

Lasă un răspuns

Adresa ta de email nu va fi publicată. Câmpurile obligatorii sunt marcate cu *