Черноземные почвы

Contents

• 1 Что такое черноземные почвы
• 2
  Особенности черноземных почв
• 3
  Как образовываются черноземные почвы
• 4
  Распространение черноземных почв
• 5
  Типы черноземных почв
• 6
  Черноземы оподзоленные
• 7
  Черноземы выщелоченные
• 8
  Черноземы типичные
• 9
  Черноземы обыкновенные
• 10
  Черноземы южные
• 11
  Свойства черноземных почв
• 12
  Плодородие черноземных почв
• 13
  Растительность черноземных почв
• 14
  Черноземные почвы России
• 15
  Использование черноземных почв
• 16
  Экологические проблемы черноземных почв

Что такое черноземные почвы

Чернозем – темноокрашенные почвы богатые перегноем, формируются на лессовидных суглинках или на глинистых породах. Гумус фиксирует накопившийся в них кальций. Возникают только в условиях суббореального и умеренно-континентального климата под отмирающими со временем побегами (травами). Среди аграриев чернозем считается наиболее качественным и плодородным грунтом, с ним зеленые насаждения получают самый активный рост и стремительное развитие. Всемирная справочная база почвенных ресурсов признала чернозем – эталонной почвой.

В нем содержится от 4 до 16% гумуса, чем его больше, тем темнее земля. На планете чернозем занимает 230 миллионов гектаров и распространяется на 2-х «черноземных поясах»:

• Евразийская степь. Простирается от Хорватии, через Украину на юг России и Сибирь.
• Канадские прерии. Зарождаются в центре Канады, а заканчиваются на юге США, в районе Техаса.

Особенности черноземных почв

Темноокрашенные почвы обладают отличной влагопоглощающей и водоудерживающей способностью.

Основные характеристики чернозема:

• Слегка маслянистый блеск.
• Жирный на ощупь.
• Скользкий и пластичный при намокании.
• Плохо крошится в сухом виде (похож на камень).
• Весит тонну на 1 м³.
• Хорошо впитывает воду (в отличие от торфа).
• Черный или черно-бурый гумусовый горизонт (слой).
• Нет легко растворимых солей.

Главное его отличие от других видов почв – насыщенный черный цвет. Отклонение возможно, только если в составе много окиси железа или марганца, тогда цвет становится слегка бурым. Железо придает грунту оранжевые оттенки. Белесые вкрапления свидетельствуют о примесях гипса, каолина или кальция.

Помимо гумуса в чернозем также входит:

• Кальций – около 70%.
• Гуминовые кислоты – не более 15%.
• Магний – не менее 20%.
• Азот, фосфор и другие примеси в меньшем количестве.

Грунт имеет высокие показатели рыхлости из-за содержания большого количества кислорода. Благодаря этому у растений развивается крепкая корневая система. В глубине чернозема непрерывно происходят химические реакции с выделением тепла в почву. Достаточно небольшой горстки перегноя для оздоровления неплодородной земли и повышения урожайности.

Как образовываются черноземные почвы

Важную роль в формирования чернозема играет умеренный климат. Он должен иметь сезонность с чередованием периодов увлажнения и иссушения, а также преобладанием положительных среднегодовых температур от + 1 до + 9  °C. Так как процессы разложения органики в теплом климате происходят быстрее. На севере из-за холода растительность не успевает развиваться должным образом, поэтому гумус образовывается медленнее.

Рельеф местности – волнисто-равнинный или увалистый (Среднерусская возвышенность), с преобладанием многолетней растительности в виде лугов и степей. Все это способствует гумификации – накапливанию перегноя. Почвы эти сравнительно молодые – образовались 10-15 тысяч лет назад.

Однозначной точки зрения о возникновении чернозема нет до сих пор. Есть версии: о его появлении из иловых осадков после отхода воды (морская гипотеза) или на местах высыхания бывших древних болот. Ученые сходятся в одном – черноземы образовываются благодаря разложению растительных и животных остатков. Далее в процесс переработки вступают микробы, бактерии и грибы, а завершают цикл дождевые черви.

Распространение черноземных почв

Черноземные почвы характерны для лиственных лесов. Именно из их остатков формируется богатый микроэлементами гумус. На материковой части Евразии он встречается чаще всего на территории России и Украины. Частично зона чернозема доходит до Австрии, Чехии, Молдавии, а также стран бывшей Югославии. Болгария и Венгрия – в меньшей степени обладают черноземом. В азиатских странах плодородная почва встречается в степях Монголии и Китая. В Серенной Америке – это граница США и южных провинций Канады. Южная Америка обладает небольшим количеством чернозема на юге Аргентины и предгорьях Чили.

Однако большая часть плодородных земель находится в лесостепной и степной зонах России – около 52% от общемирового запаса. Украина идет на втором месте и обладает 9% чернозема.

Типы черноземных почв

На формирование чернозема влияют природные условия, содержание гумуса и химический состав в толщине слоя. Все виды чернозема богаты повышенной урожайностью. Отличаются различиями в формировании и делятся на:

• Оподзоленные. Образовались от широколиственных растений.
• Обыкновенные. Поддерживаются отмиранием трав, распространены в степях.
• Выщелоченные. Образовались после разложения злаковых на полях, а также лесной листвы. Зона распространения – лесостепи.
• Южные. Возникли в каштановых почвах, в местах произрастания ковыля и типчака. Южные степные зоны.
• Типичные. Его развитие происходило в лесостепях и луговых зонах на суглинках.

Черноземы оподзоленные

Распространены на севере в лесостепной подзоне. Почвы сформировались на рыхлых карбонатных отложениях под широколиственными давно вырубленными лесами. Лишь отдельные зеленые массивы напоминают о бывших лиственных породах. Водный режим на местности имеет промывной характер. Рельеф отличается чередованием возвышенностей с низменностями, отчего местность сильно подвержена эрозии. Из почвообразующих пород чаще всего встречаются лёссы, лёссовидные тяжелые суглинки.

Степной войлок покрывает поверхность целинных черноземов. Под ним на уровне 30-70 см залегает гумусовый горизонт. Он густо пронизан корнями и имеет комковато-зернистую структуру. Для оподзоленного чернозема свойственна выраженная осветленность нижней части за счет кварцевой и шпатовой присыпки. Ниже простирается переходный горизонт орехового цвета, встречаются кротовины. Глубже 100 см находится карбонатный горизонт палево-бурого цвета. Содержание гумуса постепенно падает. Данные почвы широко используются при выращивании зерновых, масличных и овощных культур, нуждаются в периодическом внесении удобрений.

Черноземы выщелоченные

Сформировались в степях под луговым разнотравьем. Рельеф состоит из расчлененных возвышенностей и низменных равнин. Гумусовый горизонт сероватого цвета с буроватым оттенком, имеет рыхлую слабоуплотненную структуру. При высыхании выступает белесая присыпка. Мощность верхнего слоя – 50-80 см. Переходный комковато-ореховый горизонт плавно переходит в карбонатный слой.

В профиле полностью отсутствуют легкорастворимые соли и гипс. Гуминовых кислот в гумусе больше чем фульвовых, реакция среды близка к нейтральной. Используются при выращивании зерновых, особенно озимой и яровой пшеницы. Также как и оподзоленный тип, нуждается во внесении удобрений.

Черноземы типичные

Почвы формируются на юге под разнотравной и злаковой растительностью. Верхний слой на 3-4 см покрыт переплетением степных трав. Второй слой имеет черный цвет и зернистую структуру с бусами на корнях. Слои ниже окрашены в темно-серый цвет с чередованием темных пятен и затеков. Структура зернистая, но комкуется к низу.

Переходный комковатый горизонт – уплотнен. В его нижней части выделяются карбонаты и журавчики. В профиле большое количество кротовин. Содержание гумуса – высокое (до 15%). Его падение с глубиной происходит постепенно и равномерно. Содержание ила – постоянное. Типичные почвы наиболее плодородные, на них выращивают самые ценные зерновые и масличные культуры. Они требуют периодического применения органических удобрений и профилактики эрозии.

Черноземы обыкновенные

Находятся на севере, в степных зонах. Почвы почти повсеместно распаханы, они появились под типчаково-ковыльной растительностью. Целинных степей почти не осталось, исключения – земли заповедников. Формируются на лёссах, лёссовидных, бурых суглинках. Черный или темно-серый гумусовый горизонт имеет комковатую, зернистую структуру и составляет первые 30-40 см. Ниже, на глубине до 120 см появляются затеки и комковато-призматическая структура. Нижняя граница может быть карманистой.

Выделения гипса заметны только на глубине 200-280 см. Максимальное содержание гумуса – около 9%. Кальций в почве значительно превосходит магний, данные черноземы небогаты подвижными формами фосфора. Активно используются в сельском хозяйстве.

Черноземы южные

Сформировались в южных зонах степей под типчаково-ковыльным покровом. Рельеф меняется с понижением равнин с запада и появлением сопок. Почвообразование происходит в лёссах, сыртовых суглинках, на коренных (известняк) и осадочных породах. Гумусовый горизонт имеет коричневатый оттенок и зернистую комковато-пылевую структуру. В переходном слое он уплотнен, его мощность колеблется от 25 до 70 см.

Выделения гипса и легкорастворимых солей заметны только на глубине ниже 200-300 см. Содержание гумуса варьируется от 4-7% и плавно снижается с глубиной слоев. В гумусе преобладают гуминовые кислоты. Распределение ила – однородное. Почвы обладают естественной плодородностью, на них выращивают: сахарную свеклу, подсолнечник, кукурузу. В Оренбургской области к востоку плодородность земель падает, почвы становятся щербистыми, маломощными.

Свойства черноземных почв

Черноземы наделены улучшенными водно-воздушными свойствами, их структура отличается зернистостью и комковатостью. В среднем в таких почвах содержится около 70-90% кальция. Реакция почв нейтральная или почти нейтральная. За повышенное плодородие отвечает интенсивная гумификация слоев до 15%. Верхний слой гумуса образовался вследствие полезного симбиоза микроорганизмов и бактерий, питающихся растительными остатками.

Плодородие черноземных почв

Природа создала все условия для формирования совершенной для всех растений почвы. Гумус в черноземе жизненно необходим для питания растений. В нем содержится 100% азота и 60% фосфора – это самая питательная формула. Физические и химические процессы приводят к полному усваиванию полезных веществ из чернозема. В поверхностном рыхлом слое много кислорода, необходимого для дыхания корней и работы бактерий.

Органика гумуса склеивает между собой минеральные части, с ней даже песок и глина становятся плодородными. Благодаря этому свойству земля успешно удерживает и накапливает влагу и питательные вещества и делится ими с растениями. Внутренние химические процессы проходят с образованием тепла, необходимого корням. Темный цвет хорошо притягивает солнечные лучи.

Растительность черноземных почв

Лесостепная зона лишь частично сохранила наличие обширных лесов, преимущественно дубовых рощ. Не вырубленные участки сохранились по водоразделам, на балках и вдоль речных террас. Сосновые боры встречаются на песенниках. Луговая степь богата ковылем, шалфеем, колокольчиками, желтой люцерной и типчаком.

Степная зона изобилует разнотравьем: степным овсом, клевером, ковылем и  многими другими растениями. Типчако-ковыльные степи менее разнообразны, здесь растут низкостебельные  ковыли, тырса, житняк, разновидности осок и полыни.

Черноземные почвы России

Основанная база растениеводческого производства страны занимает только 10% от общей площади земель. «Черное золото» России находится примерно на 120 млн. гектаров и простирается неровной полосой с южных степей до Алтая. На востоке зоны чернозема имеют лишь островной характер. Основные массивы залегают в степных и лесостепных районах. Мягкая, малоснежная зима и длинный период вегетации в нашей стране только на западе. Именно там наибольший ассортимент выращиваемых культур.

Российские черноземы (монолит из Воронежской обл.) даже были высоко оценены на Всемирной выставке в Париже, получив золотую медаль. Качество черноземных почв на протяжении всей страны разное. Самые плодородные почвы находятся на территориях Курской, Воронежской и Тамбовской областей.

Использование черноземных почв

Особо ценную землю используют для посадки овощных, зерновых и кормовых культур. Она также применяется для общего оздоровления почв на виноградниках, в садовых и ягодных угодьях. Перегноем наполняют теплицы, оранжереи, его используют для выгонки рассады и цветов. Внесение небольшой части чернозема улучшает свойства, рыхлость и водопроницаемость любой земли. Лишь на глинистых и тяжелых почвах он – малоэффективен. А вот на мелкозернистых, рыхлых грунтах (супесках) он себя отлично проявляет.

Цели использования:

• Оздоровление земель.
• Выращивание с/х культур.
• Озеленение и благоустройство территорий.

Экологические проблемы черноземных почв

Ученые утверждают, что за прошедшее столетие из-за бесконтрольного применения химикатов и минеральных удобрений обеднели 70% плодородных земель. А ведь еще недавно, в 19 веке наши почвы считались эталоном на западе.

Почвенный покров разрушается из-за:

• Эрозии.
• Истощения земель.
• Массовой добычи полезных ископаемых.
• Ядохимикатов.
• Выноса и уничтожения органики с полей.

Поэтому сегодня все больше агрономов переходят на экологически чистое земледелие. Его главный смысл – бережное отношение к почве и применение только органических подкормок. Кроме того, недопустимо использовать химические способы борьбы с вредителями и паразитами. Таким образом, урожайность будет полностью зависеть от свойств самой земли.

Click to rate this post!

[Total: 0 Average: 0]

Черноземные почвы степи » Детская энциклопедия (первое издание)

Почвы хвойно-лесной зоны

Каштановые почвы сухой степи

Южнее лесостепи раскинулась черноземная полоса. Она тянется по Европейской и Азиатской частям Советского Союза с запада на восток до р. Оби и далее на юго-восток. К востоку от Оби на территории СССР чернозем встречается лишь отдельными участками. В Западной Европе чернозем имеется на Средне-Дунайской низменности, в так называемых Венгерских пуштах.

В Северной Америке чернозем залегает полосой, которая тянется с севера на юг вдоль правобережья р. Миссисипи — в районе прерий. В Южной Америке, в Аргентине и частью на юге Уругвая он занимает значительную площадь степей — пампу.

В Советском Союзе черноземная полоса — главная житница страны. Русский степной чернозем — богатейшие в мире плодородные почвы. В течение нескольких столетий почти без удобрения они давали высокие урожаи пшеницы, ржи, ячменя, овса, сахарной свеклы и других культур.

Чернозем образовывался на протяжении многих веков. В степной полосе, главным образом на лёссах и лёссовидных породах, богатых углекислой известью, произрастали дикие степные травы. Отмирая, они перегнивали и обогащали почву перегноем и питательными веществами: азотом, фосфором, калием и кальцием.

Черноземные почвы

В целинных и залежных степях черноземной зоны растут различные виды ковылей, типец (типчак), желтая люцерна, морковник, таволжанка шестилепестная, некоторые виды полыни. Все эти растения образуют густой, сомкнутый, сплошной растительный покров.

Чернозем отличается от других почв очень темной, иногда почти черной, окраской, мелкозернистой, комковатой структурой и большой мощностью перегнойного слоя. Темная окраска во многих черноземах сохраняется даже на глубине 50-80 см, а на Кубани до 1-1,5 м. В чернозем легко проникают вода и воздух, а комковато-зернистая структура предохраняет почву от испарения воды. Сочетание четкой, прочной структуры с богатым запасом питательных веществ делает черноземную почву высокоплодородной.

Черноземные почвы степной зоны СССР при ее огромной протяженности неодинаковы. С нарастанием континентальности климата, его засушливости они становятся беднее перегноем и менее мощными.

Разновидности, или, как их называют, подтипы, черноземов особенно ярко представлены в пределах Европейской части СССР. Они простираются здесь с севера на юг полосой шириной около 600 км.

У северной границы степной полосы среди серых лесных почв лесостепи встречаются пятна северных, или выщелоченных, черноземов. Перегнойный слой их неглубок, они светлее и не отличаются высокой прочностью структуры.

Южнее расположены мощные черноземы, их часто называют тучными. Тучные черноземы имеют 10-12% и более перегноя; структура их зернистая, четкая и прочная. Это самые плодородные черноземные почвы. Осадков в этой зоне выпадает больше, чем в южных степях, и засухи бывают реже.

Еще южнее мощные черноземы сменяются обыкновенными, или средними, черноземами. От тучных черноземов они отличаются меньшим содержанием перегноя и меньшей глубиной этого слоя. Все же обыкновенные черноземы имеют хорошую структуру и богаты питательными веществами.

Еще дальше на юг средние черноземы сменяются южными малоперегнойными; среди них нередко встречаются пятна солонцов. Интересно отметить, что еще южнее этой полосы, на Кубани и в степях Приазовья, опять залегают мощные богатые черноземы, получившие название приазовских.

Черноземы относятся к самым плодородным почвам, но урожай на них иногда бывает низким. Урожайные годы здесь чередуются с неурожайными.

Объясняется это засухами, которые часто повторяются в черноземной полосе.

Виды почв

Засухи и их спутник — голод были в царской России обычным явлением. В 1891 г. в России от сильной засухи был неурожай. От голода погибло несколько миллионов человек. В. В. Докучаев предложил для борьбы с засухой сажать вокруг полей защитные лесные полосы, а в оврагах и балках устраивать пруды.

Другой русский ученый — П. А. Костычев в дополнение к этим мерам советовал для повышения плодородия черноземных почв сеять многолетние травы, задерживать снег п талые воды на полях, сеять озимые по пару. Паровое поле, или пар,— это пашня, оставленная без посева. В течение весны и лета чистый пар несколько раз пашут и боронуют (черный пар начинают обрабатывать еще осенью), чтобы очистить почву от сорняков и сохранить влагу. В августе пар засевается озимой рожью или пшеницей.

В настоящее время засуха в черноземной зоне не приносит такого большого вреда сельскому хозяйству. Приемы обработки почвы, севообороты, способы посева устанавливаются с учетом местных особенностей: качества чернозема, климата, эрозии почв и пр. Для борьбы с засухой и эрозией почв широко практикуются полезащитные лесонасаждения, устраиваются пруды и сооружаются водоемы.

Степная зона с ее богатыми почвами всегда являлась основным фондом земледелия нашей страны. В последние годы по специальному решению правительства здесь было вновь освоено более 30 млн. гектаров залежных и целинных земель.

Передовые колхозы и совхозы, применяя правильную агротехнику, выращивают на черноземах высокие урожаи зерновых, технических и других культур.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Почвы хвойно-лесной зоны

Каштановые почвы сухой степи

Глобальный статус черноземов — Мир

• Скачать отчет
  (PDF | 38,29 МБ)

Всемирный день почв 2022: ФАО публикует первый глобальный доклад о черноземах

В докладе содержится призыв к устойчивому управлению в условиях нарастающих угроз

Рим – Сегодня Продовольственная и сельскохозяйственная организация Объединенных Наций (ФАО) отмечает Всемирный день почв 2022 г. с выпуском своего первого глобального доклада о черноземах, которые подвергаются большему риску, чем когда-либо, из-за климатического кризиса, утраты биоразнообразия и изменений в землепользовании.

Колоссальные 95 процентов пищи, которую мы едим, поступает прямо или косвенно из наших почв, которые обладают необычайной способностью хранить, преобразовывать и перерабатывать питательные вещества, необходимые всем нам для выживания, позволяя жизни продолжаться. Из 18 питательных веществ, необходимых растениям, 15 поступают из почвы, если она здорова. Однако примерно одна треть почв во всем мире уже деградировала, а потеря плодородия почвы означает, что земля становится менее продуктивной, а многие злаки, овощи и фрукты не так богаты витаминами и питательными веществами, как 70 лет назад.

В центре внимания мероприятия Всемирного дня почв в этом году, проводимого в гибридной форме в штаб-квартире ФАО в Риме, — роль почв в обеспечении продовольственной безопасности и то, как потеря плодородия почв приводит к низкой урожайности и неурожаям, что приводит к голод, недоедание и нищета.

Участники, в том числе Януш Войцеховский, Комиссар ЕС по сельскому хозяйству, Ли Сон Хо, Постоянный представитель Республики Корея при ФАО, и Виктор Васильев, Постоянный представитель Российской Федерации, были ознакомлены с докладом «Глобальное состояние черноземов» и Почвенный атлас Азии. На мероприятии также была вручена Всемирная почвенная премия имени Глинки 2022 г. Ашоку Патре Кумару, известному почвоведу из Индийского института почвоведения (IISS) в Бхопале, и Премия короля Пхумипона Всемирного дня почв 2022 г. Национальному университету. Автонома Мексики. Медаль IUSS за выдающиеся заслуги 2022 года была вручена Глобальному почвенному партнерству в знак признания его вклада в почвоведение с момента его создания 10 лет назад.

В условиях нынешнего кризиса продовольствия и удобрений мелкие фермеры, особенно из уязвимых стран Африки, Латинской Америки и Азии, не имеют доступа к органическим и неорганическим удобрениям и в настоящее время сталкиваются с 300-процентным ростом цен на удобрения. Эти кризисы обращают наше внимание на решающую роль устойчивого управления и восстановления нашего драгоценного ресурса для защиты здоровых почв и их плодородия.

«Сегодня снижение доступности и резкий рост цен на удобрения приводят к росту цен на продовольствие и отсутствию продовольственной безопасности», — сказал в своем вступительном слове Генеральный директор ФАО Цюй Дунъюй. «Нам необходимо работать вместе, чтобы производить безопасные, питательные и богатые микронутриентами продукты питания устойчивым способом, который позволяет избежать деградации почвы, сократить выбросы парниковых газов и уменьшить загрязнение агропродовольственных систем».

Черный клад

Черноземы характеризуются мощным темноокрашенным почвенным горизонтом, богатым органическим веществом. Встречаются в России (327 млн ​​га), Казахстане (108 млн га), Китае (50 млн га), Аргентине (40 млн га), Монголии (39 млн га), Украине (34 млн га), США. (31 млн га), Колумбия (25 млн га), Канада (13 млн га) и Мексика (12 млн га).

Благодаря присущей им плодовитости, они являются продовольственной корзиной для многих стран и считаются незаменимыми для глобального снабжения продовольствием.

Черноземы обладают еще одним ключевым качеством: они имеют первостепенное значение для смягчения последствий изменения климата и адаптации, поскольку содержат 8,2 процента мировых запасов почвенного органического углерода (SOC) и могут обеспечить 10 процентов глобального потенциала связывания SOC. Улавливание SOC обеспечивает множество преимуществ для людей и окружающей среды и является одним из наиболее рентабельных вариантов адаптации к изменению климата и смягчения его последствий, а также борьбы с опустыниванием, деградацией земель и отсутствием продовольственной безопасности.

Как показывает отчет «Глобальное состояние черноземов», это черное сокровище находится под угрозой. Из-за изменений в землепользовании (обрабатывается примерно 31 процент черноземов в мире), неустойчивых методов управления и чрезмерного использования агрохимикатов большая часть черноземов уже потеряла не менее половины своих запасов SOC и страдает от процессов эрозии от умеренной до сильной. а также дисбаланс питательных веществ, закисление и утрата биоразнообразия.

В отчете выделяются две основные цели: сохранение естественной растительности на черноземах, таких как пастбища, леса и водно-болотные угодья, и внедрение подходов устойчивого управления почвой на возделываемых черноземах. Он также выдвигает индивидуальные рекомендации для фермеров, национальных правительств, научных и научных кругов и Международной сети черноземов.

Атлас Азии

В рамках Всемирного дня почв также был представлен предварительный запуск Атласа почв Азии, созданного совместно Глобальным почвенным партнерством ФАО и Европейской комиссией через ее Объединенный исследовательский центр, а также при финансовой поддержке Корейского сельского хозяйства. Администрация развития и страны-участницы. Атлас предназначен для повышения осведомленности о здоровье почвы среди широкого круга заинтересованных сторон. Благодаря вкладу более 100 специалистов по почвам из 45 стран, атлас отображает богатое разнообразие почв региона.

Контактное лицо:

Николас Ригилло
Новости и СМИ ФАО (Рим)
[email protected]

Новости и СМИ ФАО
(+39) 06 570 53625
ФАО- [email protected]

Раскопки Глубоко: исследование искусственного чернозема Амазонки

Исследователи, финансируемые J-WAFS, раскрывают богатые тайны древней амазонской почвы

Арчана Апте, ассистент по коммуникациям и проектам
J-WAFS
7 октября 2019 г.

Члены местной полевой группы, которая сотрудничает с исследователями, финансируемыми J-WAFS, для сбора образцов почвы в различных местах джунглей Амазонки. Фото предоставлено: Морган Шмидт, Департамент наук о Земле, атмосфере и планетах Массачусетского технологического института

Terra preta, или «чернозем» на португальском языке, представляет собой плодородную почву, возделываемую коренными народами бассейна Амазонки в сельскохозяйственных целях. «Terra preta — идеальная тема для поощрения междисциплинарных исследований», — пояснил Морган Шмидт, научный сотрудник Департамента наук о Земле, атмосфере и планетах. «Это имеет отношение к изменению климата, устойчивому сельскому хозяйству, биоразнообразию, тропическим лесам, а также к сохранению знаний и культуры коренных народов». Шмидт — антрополог и геолог, изучающий почвы terra preta в бассейне Амазонки. Его работа является частью двухлетнего исследовательского проекта, финансируемого за счет начального гранта от Лаборатории водных и пищевых систем Абдула Латифа Джамиля (J-WAFS) в 2018 году, целью которого является понимание формирования этой антропогенной и очень плодородной почвы, которая поддерживала обширные сообщества. среди древних амазонских цивилизаций.

Поселения Terra preta в бразильской Амазонии были созданы доколумбовыми обществами между 500 и 8700 лет назад. Большинство почв тропических лесов бедны питательными веществами и непригодны для интенсивного земледелия, но terra preta, разбросанная по всему бразильскому региону Амазонки, настолько плодородна, что ее можно обрабатывать и сегодня. Растущий интерес научных исследователей во всем мире сосредоточен на этом типе почвы как на возможном способе связывания углерода и альтернативе экологически разрушительным подсечно-огневым методам ведения сельского хозяйства. Различные исследователи пытаются воспроизвести terra preta, чтобы способствовать устойчивому тропическому сельскому хозяйству. В Массачусетском технологическом институте междисциплинарная исследовательская группа под руководством Тейлора Перрона, профессора геологии в Департаменте наук о Земле, атмосфере и планетах, и Хизер Нэн Лехтман и Дороти Хослер, профессоров материаловедения и археологии, разрабатывает прогнозную модель для обнаружения неизвестные сайты. Используя эту и другие стратегии, они также исследуют процессы формирования ландшафта, которые привели к созданию terra preta, и изучают свойства частиц углерода, присутствующих в этом типе почвы. Их цели — помочь информировать будущие усилия по хранению углерода и тропическому сельскому хозяйству, а также поддержать сохранение сельскохозяйственных методов сообщества.

В основе междисциплинарного сотрудничества

Этот исследовательский проект начался с беседы между тремя профессорами. «Мы думали о проектах на стыке археологии и ландшафтов, — объяснил Перрон, — и нас также очень интересовали окружающая среда, вода и сельское хозяйство». Их области знаний — наука о древних материалах, археология и ландшафтная геология — сделали исследования terra preta естественным образом подходящими. Начальный грант J-WAFS в 2018 году стал катализатором проекта и предоставил финансирование для поддержки работы Сэма Голдберга, аспиранта Перрона, и Моргана Шмидта, исследователя с докторской степенью.

С момента запуска проекта в ноябре 2018 года команда разработала прогностическую модель археологических раскопок, используя модели искусственного интеллекта (ИИ) спутниковых изображений и топографических данных, которые иллюстрируют движение древних рек в этом районе, а также собранные образцы почвы. для анализа. Благодаря связям Шмидта с другими археологами в Бразилии исследователи получили доступ к обширной базе данных археологических памятников, содержащих terra preta, в Амазонии; однако данные содержат «множество пространственных смещений, основанных на том, где были люди», объясняет Голдберг. Их прогностическая модель стремится уменьшить эту предвзятость. Голдберг и Шмидт использовали спутниковые снимки существующих археологических раскопок, чтобы научить модель искусственного интеллекта тому, как выглядят типичные памятники, и тестируют различные модели искусственного интеллекта, чтобы выбрать ту, которая работает лучше всего. Команда собрала первоначальные образцы почвы для обработки в бразильской палеоэкологической лаборатории. Кроме того, топографический анализ Голдберга позволит предсказать, как древние речные отложения образовали плоские обрывы над поймой, пригодные для выращивания terra preta.

Копать вперед

Следующий этап исследований включает в себя улучшение модели прогнозирования местоположения почвы, продолжение анализа формирования рек и сбор дополнительных образцов почвы. Летом 2019 года исследовательская группа вернулась в Бразилию для проведения дополнительных полевых исследований. Команда проверила точность прогностической модели, процесс, известный как наземная проверка, в регионе Верхний Шингу в Бразилии. Они также собрали дополнительные образцы terra preta для анализа в Центре исследования материалов в археологии и этнологии Массачусетского технологического института (CMRAE), с которым связаны профессора Хослер и Лехтман. Команда дополнительно собрала образцы речных отложений, чтобы проиллюстрировать, как древние реки сформировали географические условия, повлиявшие на создание terra preta.

«Проект, подобный этому, был бы невозможен без международного сотрудничества», — отмечает Перрон. Шмидт изучал terra preta в Бразилии в течение двадцати лет, и он привлек к проекту свою обширную сеть сотрудников. На самом деле команда выбрала три географические области для изучения отчасти из-за предыдущих связей с археологами, которые в настоящее время работают в этих регионах. «Легче работать с людьми, у которых уже есть проекты, — объяснил Шмидт. Команда также сотрудничает с местными почвоведами и археологами, такими как Embrapa Soils в Рио-де-Жанейро, чтобы помочь с анализом terra preta.

Уважение культурного значения terra preta является главным интересом исследовательской группы. По словам Шмидта, «коренные жители создали такую ​​почву» и делают это до сих пор. Его предыдущая археологическая работа, посвященная пониманию того, как коренные народы создают terra preta, поможет повысить осведомленность о плодородной почве как о продукте местных знаний. Исследовательская группа работает с местными коренными народами, такими как народ куйкуро, чтобы основывать свой исследовательский процесс на уважении и отзывчивости к этим сообществам. Члены общины Куйкуро помогают в сборе данных в регионе Верхний Шингу. «Одна из моих целей, — объясняет Шмидт, — состоит в том, чтобы помочь местным сообществам, в том числе коренным народам, нанести на карту свое культурное наследие. Этот проект действительно дает мне шанс продолжить это».

Команда проекта также получила представление об исследованиях благодаря беседам с другими исследователями Массачусетского технологического института. Профессора Перрон и Лехтман встретились с профессором Давидом Де Маре из отдела гражданского и экологического строительства в ходе дискуссии, организованной J-WAFS. По словам Перрона, Де Марэ и исследователь с докторской степенью рассказали команде о взаимодействии растений с почвой и о том, как они могут использовать измерения листьев на месте и их светоотражающие свойства для определения различий в почвах. Команда также поговорила с Дарой Энтехаби, чьи области исследований включают дистанционное зондирование и гидрологию.

Начальный грант J-WAFS был необходим для формирования проекта. По словам Перрона, «возможно, мы вообще не смогли бы этого сделать» без начального гранта J-WAFS. «Поскольку это такой междисциплинарный проект… и поскольку мы раньше над этим не работали, эти две вещи могут сильно затруднить получение финансирования на ранних стадиях любого проекта».

Перрон надеется, что этот исследовательский проект станет основой «для более крупного проекта, в рамках которого мы продолжим исследования пересечения речных процессов, почв и человеческого прошлого» в более крупных регионах Амазонки. «Я надеюсь, что это исследование привлечет внимание к terra preta и важности сохранения экосистем, леса и коренных жителей, которые там живут», — объясняет Шмидт. Содействуя научному пониманию географической протяженности terra preta и потенциала связывания углерода, исследование группы поможет узнать, как эта почва может помочь в борьбе с изменением климата, и привлечь внимание к вкладу коренных народов. Поскольку вопросы вырубки лесов, изменения климата и прав коренных народов становятся все более актуальными, расширение наших знаний о terra preta может стать основой для поиска решений этих сложных проблем.