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土壌再生は、修復生態学の分野における生態学的再生の特別な形態として、表土の損失を最小限に抑え、枯渇した炭素よりも多くの炭素を保持し、生物多様性を高め、適切な水と栄養の循環を維持することにより、新しい土壌を作り、土壌の健康を若返らせます。[1]これには、気候変動の脅威の高まりに対応して土壌に炭素を隔離すること、[2] [3]、土壌浸食のリスクを軽減すること、[3] 、土壌全体の回復力を高めることなど、多くの利点があります。[1]
土壌の基礎
土壌の質
土壌の質とは、土壌が「その機能を果たす」能力を意味します。[4]土壌は、さまざまな生態系サービスに不可欠です。これらのサービスには、食料、動物飼料、繊維生産、気候緩和、廃棄物処理、水ろ過、元素循環などが含まれます。[1]土壌は、有機物（分解中の植物、動物、微生物）、バイオマス（生きている植物、動物、微生物）、水、空気、ミネラル（砂、シルト、粘土）、栄養素（窒素、炭素、リン）で構成されています。[4]植物が最適に成長するには、20～30：1の適切な炭素と窒素の比率を維持する必要があります。[3]生物多様性を促進することは、健全な土壌を維持するための鍵です。[5]これは、さまざまな植物を栽培し、常に土壌を覆い、生きた根系を維持し、土壌の撹乱を最小限に抑えることで実現できます。[5]マクロ生物と微生物は、分解、栄養循環、病気の抑制、大気中のCO2の緩和などのプロセスを助けます。[1]植物は、土壌の根圏の微生物と特に共生関係にあります。 [5]根圏は「根に近い微生物活動が集中している領域」であり、水と栄養素が容易に利用できる場所です。[5]植物は炭水化物を微生物によって排出された栄養素と交換し、異なる炭水化物は異なる微生物をサポートします。[5]死んだ植物やその他の有機物も、土壌のさまざまな生物の餌になります。[5]ミミズやシロアリなどの生物は、土壌のマクロ生物の例です。[1]害虫や病気が少ないことは、土壌の質が良いことを示す良い指標です。[1]生物多様性が低いと、害虫や病気のリスクが高まります。[5]
土壌劣化
土壌のどの成分が多すぎても少なすぎても、土壌劣化を引き起こす可能性があります。例えば、粘土の含有量が多いと、通気性と透水性が低下します。[3]別の例として、リンと窒素は植物の成長に不可欠ですが、多すぎると有毒です。 [3]土壌劣化とは、土壌の質が低下し、生態系の機能が低下することを意味します。 [1]地球上の陸地の3分の1は劣化した土壌であり、[1]特に熱帯および亜熱帯では約5億ヘクタールに上ります。[1]土壌劣化は、物理的、化学的、生物学的な力によって発生します。[5]これらの力は、自然のものと人為的なものの場合があります。[5] [1] 耕作は、侵食、圧縮、微生物活動の低下を引き起こす物理的な例です。 [5]浸食は「都市の土壌の質が直面している最も深刻な問題の一つ」であり、[4]覆われていない土壌によって問題が悪化します。[4]圧縮は、土壌が押し合わされて硬くなると発生し、空気と水を保持する能力が低下します。[4]これにより浸食と洪水が増加し、植物が良好な根系を育てる能力が低下し、生物多様性が減少します。[4] 過放牧は、土壌の下の根系が損傷し、透水性が低下する別の例です。[5] 酸性化、塩化、栄養素の浸出、および毒素汚染は、化学的劣化のいくつかのタイプです。[1]鉱業や廃棄物管理などの産業プロセスによって土壌に毒素が蓄積する可能性があります。[3]生物学的な例としては、生物多様性の損失、温室効果ガスの排出、炭素含有量の減少、炭素隔離能力の低下などが挙げられます。[1]土壌劣化が起こったかどうかを判断する最も予測可能な方法の1つは、有機炭素含有量を測定することです。[1]土壌有機炭素プールは土壌の肥沃度にとって極めて重要である。[1]
気候変動と炭素循環
炭素循環と気候変動の間には重要なつながりがある。[6]ほとんどの温室効果ガスは主に炭素で構成されており、太陽によって加熱された暖かい空気が対流圏に障壁を形成することで大気圏から出ないようにする効果を生み出す。気候変動に関する政府間パネルによると、人間の活動によって生成された温室効果ガスは、1950年代以来の地球規模の気候変動の最大の原因である。[7]人間の介入がなければ、炭素は炭素循環として知られるさまざまな生態系プロセスを通じて土壌から除去され、土壌に再導入される。人間は産業革命以来、輸送や農業などのさまざまな手段を通じて地球規模の炭素循環に大きな影響を与えてきた。これらの行動を通じて、この炭素のほとんどは岩石圏と生物圏から大気圏への一方向に移動してきた。化石燃料と集約的農業によって、地球の土壌圏の天然炭素の多くが大気中に放出され、温室効果ガスの一因となっている。
再生型実践
土壌を再生し、土壌の質を改善する方法は数多くあり、保全農業による土地管理もそのひとつです。農業は土壌の豊かさを枯渇させる主な要因の 1 つです。[8]ある歴史的評論では、「加速する土壌侵食は定住農業の黎明期から地球を悩ませており、初期文明の興亡における大きな問題であった」と述べられています。[9]特定の農業慣行は、土壌の炭素を枯渇させる可能性があります。たとえば、単一栽培[10]では、1 種類の作物だけが毎シーズン畑で収穫されます。植物の種類ごとに、成長に必要な栄養素や土壌に固定できる栄養素がそれぞれ異なるため、土壌から栄養素が枯渇します。植物の多様性が欠如すると、特定の栄養素だけが吸収されます。時間の経過とともに、これらの栄養素は土壌から枯渇します。アグロエコロジーは、より持続可能な農業システムを構築し、土壌の健康を向上させるための包括的なアプローチのカテゴリです。これらの保全農業慣行では、健康な土壌を維持するために多くの技術とリソースが活用されています。例としては、カバークロップ、輪作、土壌撹乱の軽減、マルチの保持、総合的な栄養管理などが挙げられます。[1]これらの慣行には、炭素隔離の増加や化石燃料の使用削減など、多くの利点があります。[1]
パーマカルチャー（「パーマネント」と「アグリカルチャー」を組み合わせた造語）は保全農業の一種で、自然のパターンやプロセスを利用して土壌の炭素含有量を増やすことを目的とするシステム思考アプローチです。植物、動物、自然のサイクルに関する知識を重視し、高効率の食料生産を促進し、人間の関与への依存を減らし、持続可能で回復力のある生態系を作ります。これは、雨水をシステムに取り込む効率を高めるための意図的な造園や、窒素固定植物をマメ科植物などの窒素を必要とする植物の近くに配置することで実現できます。[3]さまざまな植物、動物、プロセスの相互関係を活用することは、パーマカルチャーの重要な実践です。可能な限り在来植物を使用する必要があります。 [3]根は水が土壌の奥深くまで浸透するのに役立ちます。[4]
総合的管理はアラン・セイボリーの研究に由来しており、彼は計画的な放牧が土壌の健康を改善し、バイオマスの増加によって砂漠化の影響を逆転させることができると観察している。研究者は砂漠化の主張に異議を唱えている。[11] [12]
土壌改良剤にも、有機と無機の両方の種類があります。 [3]土壌改良剤は、毒素の隔離、土壌のpH バランスの調整、栄養素の添加、生物の活動の促進など、さまざまな方法で土壌の質を高めます。 [3]現在の土壌の状態によって、どのタイプの改良剤をどれだけ使用するかが決まります。[3] 無機改良剤は一般的に、土壌の質と構造の改善、pH バランスの調整、重金属毒素の生物学的利用能の制限などに使用されます。[3]無機改良剤には、アルカリ性と鉱物性の 2 種類があります。無機改良剤の例としては、木灰、粉砕石灰岩、赤泥などがあります。[13]鉱物改良剤には、石膏や浚渫物などがあります。 [3]有機改良剤は、生物活動、透水性、土壌構造を改善します。[4]例えば、マルチは浸食を減らし、土壌の温度を維持するのに役立ちます。[3]堆肥は有機物が豊富で、[4]食物、植物、動物の排泄物などの分解物で構成されています。[3]堆肥を追加すると、土壌の水分と栄養分が増加し、生物活動が促進されます。堆肥を作るには、温度、炭素と窒素の比率、水、空気を注意深く管理する必要があります。[3]バイオチャールは、炭素を豊富に含んだ改良剤で、高温分解プロセスである熱分解によって生成されます。 [1]動物の排泄物は一般的な土壌改良剤であり、通常は動物の糞尿です。水分と栄養分は、その動物によって異なります。[3]下水処理施設の副産物バイオソリッドなどの人間の排泄物も使用できます。バイオソリッドは栄養分が多く含まれている場合があるため、控えめに使用する必要があります。[3]
参照
参考文献
- ^ abcdefghijklmnopq Lal, Rattan (2015-05-13). 「土壌劣化を軽減するための土壌品質の回復」.サステナビリティ. 7 (5): 5875–5895. doi : 10.3390/su7055875 . ISSN 2071-1050.
- ^ 「Healthyag - 土壌」www.healthyag.com . 2015年12月24日閲覧。
- ^ abcdefghijklmnopqr Allen, Henry L.; et al. 「修復のための土壌改良剤の使用、修復、再生、再利用のための土壌改良剤」（PDF）。米国環境保護庁。EPA/国立環境出版物サービスセンター。 2019年11月14日閲覧。
- ^ abcdefghi 「土壌の質…雨水の吸収と浸透の鍵」(PDF) USDA天然資源保全局。米国農務省。 2019年11月14日閲覧。
- ^ abcdefghijk 「土壌の健全性管理」。米国農務省天然資源保全局土壌。 2019年11月17日閲覧。
- ^ 「気候変動における炭素循環の未来」2020年2月20日。
- ^ Edenhofer, O.; R. Pichs-Madruga; Y. Sokona; E. Farahani; S. Kadner; K. Seyboth; A. Adler; I. Baum; S. Brunner; P. Eickemeier; B. Kriemann; J. Savolainen; S. Schlömer; C. von Stechow; T. Zwickel; JC Minx 編 (2015-01-26)。IPCC、2014: 気候変動 2014: 気候変動の緩和。気候変動に関する政府間パネルの第 5 次評価報告書に対する作業部会 III の貢献。ケンブリッジ大学出版局、ケンブリッジ、イギリスおよびニューヨーク、ニューヨーク、アメリカ。ISBN 9781107654815。
- ^ 「なぜ農場から土壌が消えつつあるのか」www.bbc.com 。 2023年4月19日閲覧。
- ^ Lal, R .; Reicosky, DC; Hanson, JD (2007 年 3 月)。「10,000 年にわたる鋤の進化と不耕起農法の理論的根拠」土壌と耕作研究。93 (1): 1–12。doi : 10.1016 /j.still.2006.11.004。
- ^ Sundermeier, A., Reeder, R., & Lal, R. (2005). 土壌炭素隔離の基礎. オハイオ州コロンバス.
- ^ Briske, David D.; Bestelmeyer, Brandon T.; Brown, Joel R.; Fuhlendorf, Samuel D.; Wayne Polley, H. (2013年10月). 「セイボリー方式では砂漠を緑化したり気候変動を逆転させることはできない」. Rangelands . 35 (5): 72–74. doi :10.2111/RANGELANDS-D-13-00044.1. hdl : 10150/639967 .
- ^ Monbiot, George (2014-08-04). 「肉をもっと食べて世界を救おう：最新の信じ難い農業の奇跡」。 ガーディアン。ISSN 0261-3077 。 2024年5月30日閲覧。
- ^ Allen, Henry L.; et al. 「修復のための土壌改良剤の使用、修復、再生、再利用のための土壌改良剤」（PDF）。米国環境保護庁。EPA/国立環境出版物サービスセンター。 2019年11月14日閲覧。