土壌保全

等高線耕作は、耕作地の等高線に沿って畝を耕す方法です。畝は左右に移動して一定の高度を維持し、流出を減らします。等高線耕作は、古代フェニキア人が2～10パーセントの傾斜地で行っていました。^{[ 4 ]}等高線耕作は、土壌保持力の向上などにより、作物の収量を10～50パーセント増加させることができます。^{[ 5 ]}

段々畑とは、斜面にほぼ平坦な区画を作る農法です。段々畑は、前の段よりも高い位置にある階段状の構造を形成します。段々畑は、土壌の障壁によって浸食から守られています。段々畑農法は、小規模農場でより一般的です。これは、傾斜地に一連の平坦な段々畑を作ることを意味します。

キーライン設計とは、等高線農業を改良したもので、流域全体の特性を考慮して等高線を形成するものです。

樹木、低木、地被植物は、表面の流れを阻害することで土壌侵食防止のための効果的な周辺処理となります。この周辺処理または畝間処理の特殊な形態として、「草地」の使用があります。これは、表面摩擦によって流出水を誘導および分散させ、表面流出を阻害し、減速した表面水の浸透を促進します。^{[ 6 ]}

防風林とは、風食を受けやすい農地の風上側に、十分な密度で並んだ樹木の列のことである。^{[ 7 ]}常緑樹は一年中保護を提供するが、裸地の季節に葉が生えている限り、落葉樹の効果で十分な場合もある。

窒素固定を行うマメ科植物、白カブ、ダイコンなどの被覆作物は、換金作物と輪作され、一年中土壌を覆い、窒素やその他の重要な栄養素を補充する緑肥として機能します。被覆作物は雑草の抑制にも役立ちます。^{[ 8 ]}

土壌保全農業には、不耕起栽培、「緑肥」、その他の土壌改良手法が含まれますが、これらは土壌の均一化を困難にします。このような農法は、不毛地の生物学的特性を模倣しようとします。これらの農法は、損傷した土壌を回復させ、侵食を最小限に抑え、植物の成長を促進し、窒素肥料や殺菌剤の使用をなくし、平均以上の収量を生み出し、干ばつや洪水時に作物を保護することができます。その結果、労働力が減り、コストが削減され、農家の利益が増加します。不耕起栽培と被覆作物は、窒素やその他の栄養素の吸収源として機能します。これにより、土壌有機物の量が増加します。^{[ 8 ]}

繰り返し耕起すると土壌が劣化し、有益な菌類やミミズが死滅します。一度損傷した土壌は、最適な条件下であっても完全に回復するには数シーズンかかる場合があります。^{[ 8 ]}

批評家たちは、不耕起栽培や関連する方法は、新しい機器が必要になることもあり、多くの農家にとって非現実的で費用がかかりすぎると主張している。彼らは、地理的条件、作物、土壌条件によっては、従来の耕起栽培の利点を挙げている。一部の農家は、不耕起栽培は害虫駆除を複雑にし、植え付けを遅らせ、特にトウモロコシの場合、収穫後の残渣の管理が難しいと主張している。^{[ 8 ]}

農薬の使用は、土壌、近隣の植生、水源を長期間汚染する可能性があります。農薬は土壌構造と（生物的および非生物的）組成に影響を与えます。^{[ 9 ] [ 10 ]}差別化された課税制度は、農薬の使用を減らすための選択肢の一つとして学術文献で検討されています。^{[ 11 ]}

土壌の塩分濃度の上昇は、塩水で灌漑することによって起こります。その後、土壌から水が蒸発し、塩分が残ります。塩分は土壌構造を破壊し、不毛や生育不良を引き起こします。^{[ 14 ]}

塩類化の原因となるイオンは、ナトリウム（Na + ）、カリウム（K + ）、カルシウム（Ca 2+ ）、マグネシウム（Mg 2+ ）、塩素（Cl − ）です。塩害は地球^上の耕作地^の約3分^の1に影響^を与えている^と推定されています。^{[ 15 ]}土壌の塩分濃度は作物の代謝に悪影響を及ぼし、通常は浸食が続きます。

塩害は、乾燥地帯における過剰灌漑や、浅い塩水地下水位の地域で発生する。過剰灌漑は、土壌浸透の副産物として表層土壌に塩分を沈着させる。灌漑は単に塩分沈着の速度を速めるだけである。浅い塩水地下水位の毛細管現象の最もよく知られた事例は、1970年のアスワン・ダム建設後のエジプトで発生した。地下水位の変化により、地下水位の塩分濃度が上昇した。地下水位が高い状態が続いたことで、土壌の塩害が引き起こされた。

腐植酸の使用は、特に過剰な灌漑がある場合、過剰な塩類化を防ぐ可能性があります。^{[ 16 ]}腐植酸は陰イオンと陽イオンの両方を固定し、根圏からそれらを除去することができます。

塩分濃度の高い環境に耐性のある植物を植えることで、地下水位を下げ、毛細管現象や蒸発による地表塩分の濃縮速度を低下させることができます。耐塩性植物には、北米の大部分やヨーロッパの地中海沿岸地域に自生するソルトブッシュなどがあります。

ミミズが糞を糞塊の形で排泄すると、バランスの取れたミネラルと植物栄養素が根が吸収しやすい形になります。ミミズの糞塊は、周囲の表層150ミリメートル（5.9インチ）の土壌に比べて、利用可能な窒素が5倍、利用可能なリン酸塩が7倍、利用可能なカリウムが11倍豊富です。ミミズ1匹あたり年間で生成される糞塊の重量は4.5kgを超える場合があります。ミミズは穴を掘ることで土壌の多孔性を改善し、通気と排水のプロセスを促進する通路を作ります。^{[ 17 ]}  

その他の重要な土壌生物には、線虫、菌根菌、細菌などがある。全動物種の4分の1は地下に生息している。2020年の国連食糧農業機関の報告書「土壌生物多様性の知識の現状- 現状、課題、可能性」によると、土壌の生物多様性に関する知識には大きなギャップがある。^{[ 18 ] [ 19 ]}

劣化した土壌では、高収量を得るために合成肥料が必要となる。構造が不十分なため、浸食が進み、窒素やその他の汚染物質が河川や小川に流れ込む。^{[ 8 ]}

土壌有機物が1%増加するごとに、土壌は1エーカーあたり2万ガロン多くの水を保持できるようになる。^{[ 8 ]}

植物が植物栄養素の潜在能力を最大限に発揮できるようにするために、土壌の積極的なミネラル化が行われることがあります。これには、砕石や化学的な土壌サプリメントの添加が含まれます。いずれの場合も、目的はミネラルの枯渇を防ぐことです。リンなどの一般的な物質から、亜鉛やセレンなどのより珍しい物質まで、幅広い種類のミネラルを使用できます。土壌中のミネラルが水と接触したときの相転移については、広範な研究が行われています。^{[ 20 ]}

洪水は沖積平野に大量の堆積物をもたらすことがある。洪水が人命を脅かす場合や、堆積物が生産性の高い土地から運ばれてくる場合は、この影響は望ましくないかもしれないが、氾濫原への堆積物の流入は、鉱化作用を通じて土壌の化学組成を活性化させる自然なプロセスである。