土壌管理

土壌管理とは、土壌を保護し、その性能（土壌肥沃度や土壌力学など）を向上させるための作業、慣行、および処理の適用を指します。これには、土壌保全、土壌改良、および最適な土壌健全性が含まれます。農業においては、農地が数十年にわたって生産性を低下させないようにするために、非有機農業と有機農業の両方において、ある程度の土壌管理が必要です。特に有機農業は、土壌の健全性を肥料や害虫防除の唯一の、あるいはほぼ唯一の源として利用するため、最適な土壌管理をより重視します。

土壌管理は、土壌炭素を増加させることによって気候変動に対処するための重要なツールであり、現代の工業型農業慣行に関連するその他の主要な環境問題にも対処します。プロジェクト・ドローダウンは、気候変動緩和のための実行可能なステップとして、3つの主要な土壌管理慣行を強調しています。それは、栄養管理の改善^{[ 1 ]} 、保全型農業（不耕起農業を含む）^{[ 2 ]} 、および再生型農業の利用^{[ 3 ]}です。

EPAによると、農業土壌管理慣行は、主要な温室効果ガスおよび大気汚染物質である亜酸化窒素（N _{2 O）の生成と排出につながる可能性がある。N 2} O排出に寄与する活動には、肥料の使用、灌漑、耕起などがある。土壌管理は排出量の半分以上を占め、農業部門からの排出量である。牛の家畜は、メタン排出を通じて排出量の3分の1を占めている。糞尿管理と稲作も排出物を発生させる。^{[ 4 ]}バイオ炭を使用すると、土壌からのN ₂ O排出量を平均54%削減できる可能性がある。^{[ 5 ]}農業分野での人工肥料の使用は、土壌の栄養バランスの崩れにつながる。

土壌は、主に光合成の過程を通じて土壌有機炭素（SOC）として炭素を貯蔵することにより、大気中の二酸化炭素（CO₂ _）を隔離することができます。CO₂_は無機炭素としても貯蔵されますが、これはあまり一般的ではありません。自然地を農地に転換すると、炭素が大気中に放出されます。土壌が隔離できる炭素の量は、気候、現在および過去の土地利用と管理によって異なります。^{[ 6 ]}耕作地は年間0.5～1.2 Pg Cを隔離する可能性があり、放牧地と牧草地は年間0.3～0.7 Pg Cを隔離する可能性があります。^{[ 7 ]}炭素を隔離する農業慣行は、気候変動の緩和に役立ちます。^{[ 8 ]}集約農業は土壌の機能を低下させます。  

土壌中の炭素隔離を大幅に強化する方法には、不耕起栽培、残渣マルチング、被覆作物、輪作などがあり、これらはすべて慣行農業よりも有機農業で広く使用されています。^{[ 9 ] [ 10 ]} 現在、米国の農地のわずか5%しか不耕起栽培と残渣マルチングを使用していないため、炭素隔離の大きな可能性が残されています。^{[ 11 ]}ヨーロッパでは、耕作地を草地に転換したり、作物の残渣や被覆作物を使用したりといった同様の手法が提案されています。^{[ 12 ]}

従来の農業は工業化によって推進され、効率の最大化を目指しています。その実践には、単作​​に特化し、農薬、除草剤、肥料を使用する大規模農業が含まれます。^{[ 8 ] [ 13 ]}代替案には、保全型農業、再生型農業、有機農業があり、これらは広く持続可能な農業として分類できます。保全型農業には、土壌攪乱の最小化、永続的な土壌被覆の維持、作物種の多様化という 3 つの主要な実践があります。^{[ 14 ]}同様に、再生型農業の実践では、最小限または無耕起、被覆作物、輪作、堆肥、放牧が用いられます。^{[ 15 ]}有機農業はこれらの実践のほとんどを取り入れ、合成ではなく生物学的管理を重視します。^{[ 16 ]}土壌中の炭素隔離を改善する 3 つの包括的な実践があります。バイオマス投入量の増加、SOC 損失の減少、SOC の平均滞留時間 (MRT) の増加です。^{[ 7 ]}

土壌の健康に影響を与える具体的な土壌管理方法には、次のものがあります。^{[ 17 ]}

• 土壌表面の交通量を制御することは、土壌の圧縮を軽減するのに役立ち、それによって通気性や水の浸透性が低下するのを防ぐことができます。
• 土壌が風雨によって浸食されないように、休耕期に土壌を固定し覆う被覆作物を植える。
• 列状作物の輪作^{[ 18 ]}は、土壌の侵食を防ぐために、年間を通して土壌表面に残る植物性物質の量を増やすために、残渣の多い作物と残渣の少ない作物を交互に栽培します。
• 栄養管理は、土壌の肥沃度と有機物含有量を向上させるのに役立ち、それによって土壌の構造と機能が改善される。
• 耕起とは、新しい種を蒔くために土壌を準備する目的で、鋤やハローなどで土壌を砕くことです。耕起システムは、強度と攪乱の度合いが異なります。慣行耕起は最も強度の高い耕起システムであり、土壌の最も深い層を攪乱します。保全耕起では、植物残渣の少なくとも30%が土壌表面に残ります。^{[ 19 ] [ 20 ]}減耕起または不耕起作業は、新しい作物を栽培する際の土壌攪乱の量を制限し、土壌表面に植物残渣を残して侵食防止と保水に役立ちます。
• 土壌表面に有機物を加えることで、土壌中の炭素量と土壌中の微生物の量と多様性が増加する可能性がある。^{[ 21 ] [ 22 ]}
• 肥料を使用すると、土壌中の窒素、リン、硫黄、カリウムなどの栄養素が増加します。肥料の使用は土壌のpHに影響を与え、カリウム肥料を除いて土壌を酸性化させることがよくあります。^{[ 23 ]}肥料には有機肥料と合成肥料があります。
• Thinopyrum intermediumのような多年生穀物作物を使用する。