如何通过生物手段使贫瘠的热带土壤变得肥沃?

Question

我最近读了很多关于非洲农业的文章，很多地方最大的障碍之一就是土壤质量差。这主要是指土壤中缺乏植物所需的可用分子养分(主要是氮、磷和钾)。

我知道有几种不同的土壤富集方法;然而，这些过程本质上是地质作用。干湿热带地区所有人口密度高的自给农业地区都与土壤有直接关系，土壤通过这些机制中的一种或多种得到富集。

第一种机制是近一亿年左右的火山活动直接沉积了营养物质。这就是东非裂谷、印度尼西亚、埃塞俄比亚、印度南部和菲律宾周围人口密度高的原因。下一种机制是上游某个地方的侵蚀物质沉积在洪泛平原上。这导致了印度北部、埃及、尼日利亚和东南亚大部分地区等肥沃、人口密度高的地区。这些地区人口密度高(自给自足的农民)，热带地区的其他地区人口密度很低(澳大利亚北部、萨赫勒大部分地区、非洲南部大部分地区)。

然而，在温带地区，有一种创造肥沃土壤的生物方法。美国中西部或乌克兰的平原既没有最近的火山活动，也没有广阔的洪泛平原，但却覆盖着肥沃的黑钙土。显然，这些土壤是由草的沉积和不完全腐烂(由于严冬)产生的。

有没有一种生物过程可以在干燥和潮湿的热带地区创造肥沃的农业土壤?

编辑-尽管有介绍，这篇文章的目的不是关于农业，或者我们今天可以做些什么来恢复贫瘠的土壤。这是关于自然过程，它将在数万年或数十万年，甚至更长时间内发生。

Answer 1

“磨损”土壤主要有两个问题，而从事这方面工作的人要同时解决这两个问题。

土壤的有机质和氮含量可能很低，这可能是因为所有的作物都被卖掉了，表层土壤被侵蚀掉了。这种情况也会发生在新的沙洲，或者山体滑坡暴露了大量底土的地方。自然发生的事情是，该地点被善于在那里生存的“初级演替”植物殖民。这些植物对碳化合物进行光合作用，并具有将氮从大气中固定出来的细菌作用。植物和细菌生与死，留下的碎屑慢慢变成更肥沃的土壤，而更复杂的“次生演替”植物则进入土壤。开垦农业或重新造林有助于这一点农林复合经营试图通过种植树木而不是可耕地作物来防止土壤流失。

但碳和氮并不是构成植物和细菌的全部元素——其他元素，如磷、钾、镁和钙，都来自土壤的地质母质。当这些元素以阴离子和阳离子的形式被植物和微生物交换和争夺时，它们是可溶的，随着时间的推移，它们会从土壤中风化出来。随着地质时间的推移，它们从下面的岩石中风化出来，这是地球上最古老地区的问题，然后即使是初级演替植物也很难生长。

夏威夷是一个美丽的自然实验室，因为这些岛屿是由相同的熔岩组成的，但年龄却大不相同。这方面的经典研究是Vitousek做的;这是一篇关于它的开放获取论文:夏威夷旱地时间序列的原始演替。

有一个生态经济组织试图解决海地的这个问题。由于历史原因，海地出口了很多东西，他们的土壤很糟糕，他们不得不进口很多食物，尽管他们最近是一个非常高产的地方。土壤致力于设计和引进堆肥厕所，使作为食物进口的元素融入农业土壤，而不是流失(造成公共卫生和渔业问题!)这是一个非常好的良性循环，尽管要维持下去需要做很多工作。

Answer 2

热带地区土壤的最大财富是有机质丰富的“o -层”。查一下土壤资料，他们会告诉你很多。是的，热带气候有利于过量降雨和土壤剖面上层矿物质营养物质和盐的浸出，这可以在发育良好的“e -地平线”中观察到。根据当地的水文情况，并非所有的养分都会流失，只是转移到土壤的深处。一些树木已经适应了主根来获取土壤深处的营养物质，并有效地充当泵，将营养物质固定在树叶等有机物质上，然后落到森林地面，并沉积有机形式的营养物质，准备由碎屑动物再矿化，形成丰富的表面o -层。话虽如此，在处理高度风化的矿物土壤时，在这种有机物质循环中捕获营养物质的有效方法很重要。维持异质森林在保存养分方面很重要，我相信地表水径流和侵蚀可以冲走养分循环机器的结构。坚固的森林结构增强了水的入渗，阻止了地表水的流动和侵蚀。

Answer 3

通过生物方法使土壤富集包括将生物/有机物质进入土壤。土壤剖面的有机部分被称为腐殖质。

这是一个自然过程，但它可以通过耕种农作物残茬和其他植被(无论是绿色的还是干燥的)来引入农业。这个过程也可能涉及土壤条件。调理剂包括:血液和骨头、稻草、咖啡渣、苔藓、泥炭硫或石灰——这取决于当地土壤的要求。

Answer 4

简而言之……没有。如果有这样一个过程，它应该已经自然发生了。

(在热带环境中)产生营养丰富的土壤的最大限制因素是温度和湿度。高温使土壤形成的微生物群无法将所有的有机物转化为有用的、富含有机物的“土壤”。土壤中发生的大多数生物活动都发生在一年中较冷的时期。在全年都有热量的地方，高温在土壤剖面中传播得相当深，严重限制了已经放热的“堆肥”过程:将叶状植物转化为可用的有机材料;尽管“堆肥”被荒谬地简化了!

然后，高降雨量剥夺了土壤中的大部分生物活性。因此，大多数热带土壤仅仅是经过充分冲洗和过滤的泥土。

希望通过丰富热带土壤来创造传统农业是一场失败的游戏。