跨学科现场科学基础

陆面管理技术基于跨学科领域科学,为“地球再生”提供解决方案LSM技术的一般原则旨在控制和管理我们陆地表面的三个基本元素-水、氧和养分-甚至在不同的生态类型中如湿地或旱地也是如此-在全球范围,大片下层土壤(如泥炭、硫酸盐、沙度、盐度和干旱)和退化农地(被破坏、弃置、退化和/或受污染)。条件如此,Mitsuru Osaki教授北海道大学植物根部避免策略扩展土地表面,基本改善共生系统功能、养分循环和吸氧

面对全球社会变化、人口压力增加和气候危机不断恶化,陆地系统遭受前所未有的压力低质土壤和退化农地产生的问题需要紧急解决,以确保粮食安全并有效消除进一步的环境退化北海道大学Mitsuru Osaki教授和Nagayuki川田教授、TsuyoshiKato和NobuyukiTsuji教授及研究员SilsigaSisva集中开发自然解决方案面向环境问题 并转手解决土壤危机特别是,通过跨科田科学观察自然低土质区生物量行为和演化,他们确定了最优策略,并有可能在土地管理计划中实施。

热带树生长悖论:最差土壤生长

泥炭地尽管只覆盖地球表面的3% 但却是一个关键风景和栖息地以热带和北带为主的食谱是重要的碳库(持有比英国、法国和德国森林加在一起更多的碳),对水管理至关重要(有能力在水中保持20倍自重),为过去气候提供窗口

热带海洋大陆东南亚包括印尼、婆罗洲、新几内亚、菲律宾、马来半岛和内陆及周边沿海地区-泥土常见高地下水位区域位表自然低氧和养分富集泥炭退化后,更穷的土壤出现,包括硫酸土(极低pH小于3)、沙片土(极度贫乏养分)和曼格罗夫靠近泥土的盐土(图1)。

土壤是一种关键但广泛不为人知的资源

自相矛盾的是,热带泥炭土壤和沙质播客土壤生物量生产率(树生长)比热带矿质土壤高得多。举例说,矿土每年约5吨木工率可与泥土约10至15吨/公顷/年和沙泥土约12至20吨/公顷/年比较(图二)(图二)。

通过理解植物在这一富有挑战性环境中生长的机制,Osaki和同僚们正在启迪开发利用自然解决方案的新管理实践的潜力研究结论认为,生长于劣质土壤的植物开发常用策略:根延伸入土壤humas并开发回路圈调节系统犀离层极稀疏根层(10微米),通过根部提取有机复合物并和微生物并发改善液层功能主要通过三种因素改善:氧气供应、养分供应和水(水)供应研究者观察显示多端自然策略实现此目标根首先在氧气和养分吸收方面起关键作用热带泥炭园/湿地和红树林开发根系统例子包括吸收空气氧气的空根和吸收空气氧气和森林垃圾养分的土根第二,要深入地表huumus,huumus必须保持高水分含量第三,带微生物共生系统、养分吸收和N2定型得到大幅改善即便在自然低质土壤区,如果我们开发出适当的地表管理技术水、养分和氧供应,我们可以以廉价成本再生退化土地(即破坏、废弃、退化和/或污染土地)。

Osaki和同僚开发LSM技术,推广传统方法,例如可耕地零耕草文化-新开发方法,包括AeroHydro泥炭/湿地文化以及Mangrove和HidroCycle旱地和半干旱区文化

泥炭园、湿地和红树林中的Aero水电文化

高表条件下水和表水不限制因素缺氧-对植物生长和养分吸收至关紧要-即约束因子热带泥炭地养分密度极差AeroHydro文化用高地下水位种植泥炭田植物(与注重排水水管理的传统文化不同)和通过由自然素材组成堆肥对表层补充养分和氧气这种方法模拟自然泥炭圈环境所见空根开发(供吸氧)和洪根开发(供养分吸收)。AeroHydro文化方法测试正在进行中,并参与在印度尼西亚网站创建水覆盖区(图3)。迄今为止,结果令人鼓舞。明显观察出粪堆和自然堆的横向根发展并大幅提高植物生长量,包括油棕树和树果棕榈上绿化并多花数并刺激新叶Shoreabaangeran常青树原居印尼Shoreabaangeran实验AeroHydro文化地块生长到高度两倍类似地,油棕榈采集权仅在一年内增加50%以上

旱地和半干旱地区水循环文化

HydroCycle文化是另一项新的LSM技术,它为干或半干旱地区的种植提供方法(图4)。在此过程中,多孔覆盖物(eg,棉基覆盖物)铺设于土壤上(图5)。含水松散由太阳散射时,棉松开水用太阳能蒸发并去除潜热mulch表层变热,而mulch底部因隐热清除而降温,并分析露水滴生成mulch底部(图6)。陆面松散沼气通过捕捉露水从空气中提取水分,露水沉入沼气底部,供表层根使用实验显示,这种方法可使生物量增量达70%马萨诸塞理工学院开发的另一多孔金属机质₆O级₄OH)₄(丰盛)₆每天可捕获2.8升水,仅使用太阳辐射作为能量输入值,即使相对湿度低至20%

泥炭地尽管只覆盖地球表面的3% 但却是一个关键风景和栖息地

千兆文化可耕地

零迭草文化称Z-Tyrage文化由MasanobuFukoka在可耕地上推荐Tillage涉及准备播种举例说 翻转或混合土壤现代农作常用方法,或使用机械或人工操作(如hoeing或scripting)。Z-Tillage文化方法允许种植而不首先扰动土壤,保护土地不受退化影响并丰富和改善土壤下坡是鸟食土质新播种子或生物文集中嵌入种子种子不受鸟类和其他动物保护,雨后会发芽Z级文化中,草覆盖也是需要的,主要用于保留土地表面水分即稻草或其他草分布于田面上以方便发芽、丰富土壤并限制杂草生长

承认土壤圈的重要性

土壤是一个关键但广受低估的资源小木称它为地球皮肤与人的皮肤相似,它往往是事后思考,但如果没有它,我们将迷失方向土壤屏蔽极薄平均30-60厘米,对维系地球生命至关紧要,是粮食生产、森林管理和土地生态系统恢复和再生密不可分Osaki及其同事的工作正提高土壤科学形象,并基于经测试的自然方法提供新解决方案,改善并保护关键土壤资源,特别是在被破坏、毁坏、荒废和荒地上。