土壤保護
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土壤保護乃防止土壤因土地過度利用產生土壤侵蝕、降低土壤生產力、酸化、鹽化或其他類型的土壤污染而造成土壤流失的一種保護措施。
在一些未開發的國家中，火耕以及其他無法永續發展的耕作技術在自給農業中經常使用。濫伐森林通常很容易出現大規模的土壤侵蝕、土壤養分流失，甚至有時還可能造成土地荒漠化。
可改善土壤的技術包含輪作、覆蓋作物、保育耕作、栽植防風林以及其他能影響土壤侵蝕以及土壤生產力的技術等。植物和樹木死亡時腐化，逐漸成為土壤中的一部分。
防風林
[編輯]防風林是在有強風的農業用地前密集種植幾排或幾列樹木以防止風力侵蝕。[1]常綠樹可以提供常年的保護，但因樹葉可以在土地光禿的季節保護土壤，所以落葉樹也是可以使用的。
侵蝕保護
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實際試驗
[編輯]幾百年來，農民已經嘗試過解決土壤侵蝕的問題。他們的方法主要有兩大類：等高耕作和梯田耕作，這些方法也被美國自然資源保護局所推薦使用。等高耕作被古代腓尼基人所使用，他們將斜坡控制在2%到10%之間。[2]等高耕作由於保留了大量土壤，可以提高畝產10%到50%之間。[來源請求]
Keyline設計是輪作的提高，其中分水嶺也被考慮到等高線的測繪上。梯田是對山坡上的農田，在同一高度上製造種植平台。梯田耕作在沒有機械化設備的發展中國家小農場中較為常見。
人口過多導致在雨林中刀耕火種或進行其他的自給農業，從而對熱帶雨林造成破壞。這種濫砍濫伐導致大範圍的土地侵蝕，營養流失甚至沙漠化。
周邊徑流控制
[編輯]樹木，灌木，和地被植物能通過阻礙表層水的流動而提供有效的徑流控制以防止土壤侵蝕。行間種植可以阻止水流過，使水滲透到地面下。[3]
鹽度控制
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土壤鹽度過高是由於用含鹽量高的水來灌溉作物而導致。在蒸發的過程中，水蒸發而鹽留下，導致了土壤的鹽鹼化。鹽鹼化使土壤結構破碎，導致肥力下降，無法種植作物。
導致土壤鹽鹼化的離子有： Na+, K+, Ca2+, Mg2+和Cl-。鹽鹼化據估算影響了地球上三分之一的可耕作土地。[4]土壤鹽鹼化不利於大多數作物的新陳代謝，同時土壤侵蝕通常會導致產量降低。鹽鹼化發生在過量灌溉，地下含鹽水水位較高的乾燥土地上。因為過量灌溉，鹽分由於土壤中的滲水被沉降在上層土壤中。大量的灌溉會導致大量的鹽分沉積。最好的這種毛細效應的例子發生在1970年阿斯旺大壩建成後的埃及。由建造大壩而造成的地下水位的變化導致水中的鹽分含量升高。在建成之後，長期的高水位導致了以前可耕種的土地受到土地鹽鹼化的影響而無法繼續耕種。
腐殖酸的使用可能會阻止鹽鹼化，尤其在過量灌溉的地區。腐殖酸可以減少山根帶的正負離子數。有一些植物也可以在鹽鹼地上生長，例如在北美與歐洲地中海地區分布的濱藜。
土壤pH值
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土壤pH的水平在自然水平下就可能對作物生產造成不利影響。但它也可能被酸雨或酸或鹼造成的土壤污染所影響。土壤pH值的作用是控制植物可以利用的營養量。主要的宏量元素（鈣磷，氮，鉀，鎂，硫）在中性或微鹼性土壤中更易吸收。鈣，鎂和鉀通常被植物以正離子交換的形式吸收。當酸化增加了這些正離子的可獲得性後，在植物第一次吸收後，剩餘土壤中的正離子營養物質的濃度將會大大降低。pH值與營養的可獲得性間沒有簡單的一個關係，因為土壤種類的複雜，土壤濕度的情況和氣象學因素。
土壤有機物
[編輯]當微生物排泄排泄物時，就建立了一個有利於植物吸收的礦物質與植物營養物質平衡。美國的一項研究表明，土壤中蠕蟲的排泄物是周圍的150毫米深度內環境能被植物利用的氮的五倍，磷的七倍，鉀的十一倍。每條蠕蟲每年可排出4.5千克的排泄物。同時，蠕蟲通過挖洞，增加了土壤的多孔性，製造了能用於通風與排水的孔道。[5]
微生物
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土壤中的微生物在土壤營養方面也扮演着重要的角色。例如，一些自養或異養的微生物可以固氮。這些細菌有固氮酶可以將空氣中的氮氣與水化合來製造氨水，又被細菌利用來轉化成其他有機化合物。有一些固氮細菌如根瘤菌在豆類植物的根部生長。根瘤菌與豆類植物組成了一種互利共生的關係，以氨水來換取植物提供的碳水化合物。然後，其他的異養生物又從植物中獲取碳。這一過程包括細菌或真菌的遺體以發酵或降解的方式回到無機物狀態。
菌根
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菌根是生活在土壤中的真菌與植物根脈的共生關係。真菌幫助植物吸收礦物質，水和有機營養物質，同時吸收植物產生的糖類和氨基酸。菌根主要有兩種：內生菌根（真菌插入根內），與外生菌根（真菌在根外形成外殼）。在研究有一些植物幼苗沒有自然生長的土壤環境時就無法生長時，科學家們發現了菌根。
有一些土壤中的微生物，如極端微生物，可以在極端的環境條件下生存，如溫度，pH值和缺水。
土地退化與污染
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當種植農作物時使用殺蟲劑或除草劑時，同時也會危害到土壤中的生物。這些生物的死亡常常會引起遠期的或未預期的後果。因此使用殺蟲劑前因對其可能對土壤生物所造成的危害了解清楚，同時也要對其對地面生態學部分的影響了解清楚。
刀耕火種是殺死土壤中生物的一個重要因素。當土壤表層溫度增加時保護土壤中生物的植被被破壞致使生物被殺死，這種情況對於現在的人類來說還是無法恢復的。在輪作的過程中，常常也存在刀耕火種的行為。
除了pH值之外，重金屬，溶液，石油碳氫化合物，殺蟲劑和除草劑都是土壤污染的罪魁禍首。一些化學物質是外來的，但另一些（特別是殺蟲劑和除草劑）是人們特意使用來在短期內解決問題的方法。大部分的這些化學物質半衰期都很長，另一些可能轉變成有毒的或無法降解的物質。一個可行的解決辦法是土壤蒸汽滅菌技術。這種方法殺死了幾乎所有的微生物，無論他們是有益的或是有害的。但是，有害的物質被除掉了。土壤還可能因為加熱後營養物釋放而更有利於植物種植。
因為清潔成本很高，土壤蒸汽滅菌還不能在實踐中廣泛應用。
成礦作用
[編輯]為了保持土壤的營養潛力，有時要對土壤進行主動的成礦作用。這既可以是像自然中一樣向土壤中添加碎石，也可以是以化學土壤添加物的方式進行。不管以哪種方式，它們的目的都是為了保持土壤中的礦物質含量。有一大批常見物質都可以添加，包括磷，或較為外來的物質，例如鋅與硒。關於過渡金屬在水溶液狀態下加入土壤的研究也正在進行中。[6]
洪水也會給沖積平原上帶來碎石沉澱物。除去洪水威脅到生命或會侵蝕高產土地上的土壤，洪水還是一個能通過成礦作用與增加宏量元素而改良土壤化學性質的自然進程。
參見
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參考資料
[編輯]- ^ Wolfgang Summer, Modelling Soil Erosion, Sediment Transport and Closely Related Hydrological Processes entry by Mingyuan Du, Peiming Du, Taichi Maki and Shigeto Kawashima, 「Numerical modeling of air flow over complex terrain concerning wind erosion」, International Association of Hydrological Sciences publication no. 249 (1998) ISBN 1-901502-50-3
- ^ Predicting soil erosion by water, a guide to conservation planning in the Revised Universal Soil Loss Equation, U.S. 美國農業部 Agricultural Research Service, Agricultural handbook no. 703 (1997)
- ^ Perimeter landscaping of Carneros Business Park, Lumina Technologies, Santa Rosa, Ca., prepared for Sonoma County, Ca. (2002)
- ^ Dan Yaron, Salinity in Irrigation and Water Resources, Marcel Dekker, New York (1981) ISBN 0-8247-6741-1
- ^ Bill Mollison, Permaculture: A Designer's Manual, Tagari Press, (1988). Increases in porosity enhance infiltration and thus reduce adverse effects of 地表逕流
- ^ Arthur T. Hubbard, Encyclopedia of Surface and Colloid Science Vol 3, Santa Barbara, California Science Project, Marcel Dekker, New York (2004) ISBN 0-8247-0759-1
