文摘

土壤质量的恶化/健康是土壤肥力的组合结果,生物降解(减少有机物、生物量C、活动和减少土壤动物的多样性),侵蚀度增加,酸度和盐度,暴露的紧凑的底土可怜的物理化学性质。印度东北部的特点是高土壤酸度/^{+ 3}毒性、重质土和碳损失,严重缺水的大部分地区年虽然被称为高降雨区域。土壤和养分转移的程度,导致环境退化在印度东部北部,据估计约6.01亿吨的土壤,和685.8,99.8,511.1,22.6,14.0,57.1,和4.3万吨的N, P, K,锰、锌、钙、和Mg。过度砍伐森林加上迁移农业实践导致巨大的土壤流失(200吨/公顷/年),本地区土壤贫瘠的身体健康。研究土壤侵蚀度特征在不同土地利用系统在希尔(NEH)东北地区中,耕地流失比率最高(12.46)和土壤损失(30.2 - -170.2吨/公顷/年),其次是传统农业系统(10.42和5.10 - -68.20吨/公顷/年,职责)。摆在我们面前的挑战就是保持平衡资源和它们的使用有一个稳定的生态系统。农林复合经营系统(比如agri-horti-silvi-pastoral系统表现的更好在轮垦的改善土壤有机碳;SOC(44.8%),平均重量直径;随钻测量(29.4%)、离散率(52.9%),土壤流失(99.3%),土壤侵蚀率(45.9%),和现场土壤水分保护高降雨量下(20.6%),中度到陡峭的斜坡,和深度浅的土壤条件。多用树木(mpt)也发挥了重要作用对土壤恢复活力。白兰oblonga据报道,是一个更好的选择作为这些土壤连续bioameliorant落叶和根分泌物大大改善土壤物理行为和SOC。考虑目前的水平的资源退化、资源保护技术免耕法/最低耕作,对冲作物覆盖,覆盖作物需要重视建立的有机物对土壤维持健康状态。

1。介绍

土壤退化引起了一些严肃的辩论,这是一个重要的问题在现代的时代。它指的是土壤的内在能力的下降产生的经济商品和执行生态功能。它的最终结果是动态土壤降解和恢复过程受自然和人为因素。土壤退化的程度取决于土壤的磁化率,使下降的过程中,土地使用,使下降的土地使用期限和管理。土壤和水资源退化也与整体环境质量,其中水污染与“温室效应”是两个全球意义的重大关切。近期全球担忧增加大气CO₂,这可能改变地球的气候系统,导致提高兴趣研究土壤有机质(SOM)动力学和碳(SOC)封存能力在不同生态系统(1]。代表一个重要的陆地土壤的C和大约两到三倍陆地植被和大气,分别和C SOM的农业用地由占主导地位的陆地C股票。土壤质量是土壤在生态系统功能边界的能力来维持生物生产力,保持环境质量,促进植物和动物健康,因此有着深刻影响的健康和生产力的一个给定的生态系统和环境有关。

北印度的东部地区,包括美国的* *,阿萨姆邦,曼尼普尔邦,梅加拉亚邦、米佐拉姆邦,那加兰邦,锡金、特里普拉邦,位于22°05′之间和29°30′N纬度和55′87°和97°24′E经度。该地区的特点是多样化的农业气候和地理情况。大约54.1%的总地理区域是在森林,16.6%在作物,其余在非农使用或未开垦的农田。低面积农作物是由于该地区的地形学的特性的自然推论,作为主要的土地坡度超过15%,起伏的地形,高度侵蚀和退化的土壤,和无法进入的地区。连续稀释的森林覆盖地区由于轮垦,柴火,和木材收集构成最重要的问题是导致土壤健康和环境退化在山上。

2。轮垦

轮作,也被称为Jhum栽培,是最传统和主导土地利用系统在这个地区。平均3869公里²区域耕地每年。迁移农业传统和文化整合的形式是一个生态和经济上可行的农业系统,只要人口密度很低jhum周期是足够长的时间来保持土壤肥力。系统包括陡坡种植作物。土地是通过砍伐森林、灌木、树桩水平等等,离开切材料干燥,最后燃烧的土地准备播种的种子不同作物出现降雨。培养局限于边界的一个村庄,经常经过两到三年,种植面积是废弃的和一个新的网站选择重复这个过程。今天轮垦变得不可持续的主要是由于人口的增加,导致粮食需求的增加。Jhuming周期在同一块土地上,延伸到20 - 30年的早期,现在已经减少到3 - 6年2]。该地区土地退化是地理区域总数的36.64%,这是近一倍比全国20.17%的平均水平(3]。土地退化严重得多的问题在美国像曼尼普尔邦、那加兰邦,锡金,超过50%的总地理区域被定义为荒地。各种退化类型、水侵蚀,减少渗透,酸化,养分浸出,燃烧的植被,植被减少,生物多样性是东北地区重要的上下文。

3所示。种植转移的影响

3.1。森林覆盖变化

总在该地区的森林覆盖率是1,41652公里²,这是大约54.1%的地理区域与全国平均水平的19.39%4]。曼尼普尔邦和梅加拉亚邦的茂密的森林覆盖率分别达到25.33%和25.57,分别为(表1)。那加兰邦同样,锡金、特里普拉邦和米佐拉姆邦,茂密的森林覆盖率为32.53,33.70,33.02和42.39%,分别。七姐妹之一NEH, * *是唯一的国家,拥有茂密的森林覆盖率为64.0%。由于迁移农业仍是在该地区的实践,并转换为每年浓密的森林jhum领域,在茂密的森林覆盖急剧减少(郁闭度> 40%)在大多数的州。

3.2。燃烧对土壤肥力的影响

迁移农业实践相关的燃烧过程对土壤生态系统有着巨大的影响。火对生态系统的影响是深远的,其后果是依赖于火的强度和频率,比例的生物质燃烧,季风的时间设置,和年降水总量。有机物转化为灰的程度取决于很多因素即强度和持续时间的火、载油量、水分含量的燃料,天气和地形。燃烧的地上植被显示pH值的增加,阳离子和减少碳和氮含量在土壤表面(5]。快速燃烧后释放营养物质特别是阳离子被Kellman报道等。(6]。土壤的有机碳含量大幅下降后燃烧,因为氧化损失。上升的pH值、温度和基地的土壤可能增加了微生物活动后燃烧进而导致加速有机N的矿化无机形式(7,8]。

3.3。土壤侵蚀和养分流失

土壤侵蚀下迁移农业是高度不稳定的每年根据降雨特征。陡峭的斜坡(44 - 53%)的研究指出土壤损失共计40.9吨/公顷和相应的营养有机碳损失每公顷702.9公斤,63.5公斤的P和K的5.9公斤(9]。土壤流失的小山斜坡(60 - 79%)第一年,第二年,放弃了jhum估计达到147,170年,30吨/公顷/年(10]。一般来说,容许土壤损失(T)值是11.2毫克/公顷/年(5.0吨/ ac /年)之间在5.0和12.5毫克/公顷/年(2.2和5.6 t / ac /年)在北西喜马拉雅山脉(11]。在清算前几年,碳和氮水平迅速下降。据估计每年损失的表层土壤,N, P, K轮作是88346,由于10669年,0.372,605.1万吨在该地区(12]。辛格等人。(13]报道养分损失的600万吨的有机碳,9.7 P,音调和5690 K的音调NEH地区。养分的损失jhum场种植期间通过径流和渗流是相当沉重的。

4所示。长期战略资源保护和改善土壤健康

总数的近37.1%在印度东北部地区土地退化的威胁下,在侵蚀是一个主要的土地使下降的过程。贫瘠的土壤健康的极大关注和严重的土地退化,有必要的可行的选择ecorestoration土壤和维护资源可以维持长期土壤生产力和改善贫穷的部落农民的粮食安全印度东北部的潮湿的亚热带气候下东北喜马拉雅地区。三大策略,适合不同的土地情况,高度,和该地区地形的讨论。

4.1。多用途树(mpt)

多用途树种(mpt)形成一个不同农林复合经营干预作物可持续发展的有机组成部分。mpt,除了提供多个输出像燃料、饲料、木材、和其他杂项产品,帮助改善土壤健康和其他生态环境。该地区的农民集成各种树种在不同地区土地利用;然而,优先级物种因州而异,甚至各地州内基于种族部落社区的多样性和饮食习惯。在该地区,多达40个有前途的物种是在热带和亚热带地区栽培,和30在温带的地区在不同的农业系统。此外,28个竹种和2个属的甘蔗也找个地方各农林复合经营项目。树密度哈⁻¹草率的土地上也是一个至关重要的因素。一般来说,最佳树密度的agri-horticulture系统400棵树/公顷,在agri-silviculture, 200株/公顷,以减少阴影的效果和生化作用对经济增长和生产的农作物14,15]。

长期影响的各种多用途树种对土壤物理行为研究[16]。多用途树种与更大的表面覆盖,常数落叶秋天,和广泛的根系土壤有机C增加了96.2%,孔隙度10.9%,聚合稳定性为24.0%,同时可用土壤水分33.2%,容重和侵蚀率减少了39.5%和15.9,分别为(表2)。在检测的树种中,p . kesiya oblonga和赤杨皮nepalensis被发现适合在山区bioameliorant印度东北部的有机质积累通过落叶,更好的土壤聚合,透射率,并通过广泛的根系渗透能力,改善土壤保护通过不断表面覆盖叶生物量。这样的改善土壤hydrophysical属性树型系统直接影响长期可持续性,生产力和山地生态系统中土壤质量。

4.2。农林复合经营的干预措施在退化土地

该地区土地退化率非常高。在这个地区,785万公顷面积退化需要通过各种农林模型[康复3]。农林复合经营系统(AFS)今天已成为综合土地管理系统的建立方法不仅可再生资源生产,也为生态的考虑。它代表了农业和林业的集成增加农业系统的效率和可持续性。

4.2.1。准备土壤肥力

研究显示,有机碳、速效磷和可交换阳离子含量在土壤表面范围在2.0 - -2.5%之间,5.9 - -8.4 10.4 - -13.2 ppm, cmol (P⁺)公斤⁻¹分别在jackfruit-based AFS,而有机碳1.5 -1.8%,3.8 - -6.7 ppm可用P,和3.9 - -5.9 cmol (P⁺)公斤⁻¹总阳离子被发现在arecanut / khasi mandarin-based AFS (17]。

在另一项研究中,长期影响的agri-horticulture(组成Khasi普通话+农作物,和阿萨姆邦柠檬+农作物)、agri-silviculture(多用途树种+年度农业作物),silvi-horti-pastoral(桤木+松苹果+饲料草)和多层AFS(桤木+茶+黑胡椒+年度树行)之间的农作物对土壤性质和肥力状况评估在梅加拉亚邦的酸淋溶土相比,自然森林作为一个控制。AFS,显著增加(1.17 - -1.65折)有机碳被发现与初始状态相比,最大的贡献是silvi-horti-pastoral AFS。相同的系统也注册交换Al自然森林相比高出43.2%,因此最多减少0.50个单位的pH值(表3)。可交换的钙、镁、钠、钾、铝和可用的N, P, K含量高所有的系统相比,自然森林,这些营养物质随土壤深度增加而降低的内容(18]。

在研究农业系统研究项目(FSRP)在ICAR研究复杂,Barapani,影响各种AFS,像silvi-pastoral silvi-horticulture, agri-horti-silvipastoral评估(19]17年后的采用土壤肥力指数(表4)。自然休闲和抛弃jhum土地在Umiam被比较。有机碳含量增加的AFS包括自然休闲、然而,数量很大程度上取决于植被在不同系统的性质。采用不同的种植模式在不同的AFS显著影响了可交换的钙、镁、和K含量在土壤中。最大的积累这些阳离子被记录在agri-horti-silvipastoral和silvi-horticulture AFS自然休闲和silvi-pastoral系统紧随其后。积累可交换的K是最大silvi-horticulture agri-horti-silvipastoral紧随其后。可用的N, P和S高agri-horti-silvipastoral和silvi-horticulture相比自然休闲和silvi-pastoral AFS。

4.2.2。土壤身体健康

各种土地利用系统对土壤物理性质的影响见表5表明,容重降低幅度最大轮垦是记录在森林(17.6%),其次是agri-horti-silvi-pastoral(14.3%)、牲畜(13.4%)为基础,自然休闲、农业系统(12.6%)。更高比例的macroaggregates(54.5%)、有机C含量(2.95%),在森林生态系统和生物活动也被观察到。土壤生物的影响土壤特性通过形成稳定的聚合物,发展有机矿质复合体通过改善大孔隙度和连续性的毛孔表面的底土最终增加水传播,减少流失。高孔隙体积的传输和存储过程中加上低价值的剩余孔隙与修改土地利用系统相比shifting-cultivated情节因此表明保持土壤的孔隙几何形状下这些系统。更好的土壤聚合在自然森林,多层的AFS,和silvihortipastoral系统全年保持密集的植被可以归因于更高比例的有机质的影响,粘土含量和高铝和铁氧化物在土壤。

4.2.3。水土保持

一些潜在的板凳梯田农业系统,比如农业,园艺,和agri-horti-silvipastoral系统评估(21]实验分水岭的ICAR研究复杂Barapani长期径流,土壤和养分损失、生产行为、生物和非生物的变化,等等。数据表明,混合土地利用系统与相应的水土保持措施,也就是说,板凳梯田,轮廓战壕,等等,是最有效的保留90 - 100%年降雨量和模拟自然森林的影响。贡献流流动水域拥有大量的自然森林面积是主要由地下流(基流)。流域在连续流流动特性生成基流的70 - 90%的总收益率。如预期,分水岭对待jhum(转移)栽培取得了最高的峰值径流而留下的一个安静的与自然植被给最低峰值径流。结果表明农林和其他混合土地利用系统最有效的保存水分和大幅减少径流峰值(表6(一)和6(b))。低在silvi-horti-pastoral侵蚀率值和多层AFS(3.07和3.06,分别地)显示,这些系统是最适合在丘陵水土保持生态系统(22]。这可以归因于大量垃圾的效果下降,这可能增加了土壤系统的凝聚力在土壤分解并结合紧密深根系较低的视野。

4.2.4。土壤C封存的潜力

土壤质量的评估是一个宝贵的工具在确定农业生态系统的可持续性和环境影响。土壤质量在不同使用的农业生态系统土壤有机碳(SOC)和土壤微生物C (SMBC)作为土壤质量指标表明,将耕地SMBC价值最低的192毫克/公斤,而下的土壤白兰oblonga种植园的显著(478毫克/公斤)的最高价值。SMBC的比例占总土壤有机碳(SOC)是在所有系统上1.96%至0.76的范围。多用途树种如p . kesiya,答:nepalensis,p . roxburghii,m . oblonga和g . arboria以更大的表面覆盖,常数落叶秋天,和广泛的根系土壤有机碳的增加了96.2%(表7),帮助更好的总体稳定24.0%,改善土壤水分33.2%可用,进而减少了39.5%的水土流失(16,23]。同样,各种mpt的效果进行比较研究,对土壤有机碳池(表8)显示mpt伴随在土壤SOC的升高,随后下降,土壤4-16多年的开放空间。最大上升SOC是注意到土壤中答:籼稻(28.6毫克/嗯²)紧随其后答:Aurculiformisi(21.9毫克/嗯²),g . arborea(21.8毫克/嗯²),m .金香木(16.7毫克/嗯²),等等。最低SOC是指出在土壤t .茅。所以增加了SOC从3.8毫克/ hm指出²在土壤19.5毫克/ hm的开放空间²后,在mpt 16年。相对高的腐殖质碳存在于土壤答:auriculiformis,l . leucocephala和g . Arborea显示增强的有机碳的存储池在农林复合经营系统(24]。哲人et al。25估计一个六岁g . arborea在印度建立agri-sivicultural系统隔离hm 31.4毫克⁻²碳。

4.3。资源保护技术

4.3.1。保护性耕作

保护性耕作是系统管理作物残留物在土壤表面的最小干扰。留茬覆盖或减少耕作/最低耕作,没有耕作和直接钻是保护性耕作的组件。目标是(我)留下足够的植物残留在土壤表面,水,和风力侵蚀控制,(2)保护水土和(iii)减少能源使用26]。一些保护性耕作实践在山生态系统是这里讨论之后。

4.3.2。现场残留物管理

低原土壤氮(N)和磷(P)非常低加上冷漠的农民使用肥料的主要限制是限制印度NEH地区的水稻产量。生产力和水稻养分回收潜力(栽培稻l .)蔬菜种植在低输入序列在- - - - - -原地残留管理在旱作条件下评估在低地情况ICAR NEH研究复杂地区,Umiam,梅加拉亚邦。水稻收获后,五个蔬菜作物,即,西红柿,土豆,frenchbean,卷心菜,胡萝卜,种植。没有外部输入包括肥料、杀虫剂等等应用除了一方面除草在移植后30天的米饭。的蔬菜,只有一个接地跨文化经营按照作物的要求而做的。只收获作物的经济部分,包括杂草残留物被忽略时部分和纳入的土壤。大量的营养物质被回收在- - - - - -原地杂草生物公司。杂草生物量范围从37.5 q /公顷rice-fallow rice-tomato 50.6 q /公顷。最高的氮磷钾回收记录rice-potato序列。土壤肥力的氮磷钾可用状态分析4年后被发现在所有作物稳定序列除了rice-cabbage,略有下降。土壤生物学性质的人口根瘤菌,细菌,使增溶磷微生物和蚯蚓活动被发现在实验领域相比,情节非常高,及管理。

4.3.3。丛林的草

长期影响不同的本地可用的草和杂草对土壤hydro-physical属性和水稻产量通过5年现场实验梅加拉亚邦的山地生态系统下描绘的丛林草(特别美味的食物。),在水坑中水稻土壤改良土壤有机碳(SOC) 21.1%,微团聚体的稳定性,水分保持能力,土壤渗透速率82.5,10,和31.3%,分别和土壤容重下降了12.6%27]。本地可用的丛林草一样好作为一个有机的修正案,这也会缓解问题的处置这些草在高峰季风。因此,这些有机来源可以作为替代农场院子肥料(施厩肥)和对长期生产力的大米有着戏剧性的影响。

4.3.4。免耕

免耕水稻系统改善土壤物理性质如土壤结构,增加biochannels的相对比例,大孔隙,减少结壳的易感性。已经观察到,土壤容重降低25%左右,总孔隙度和土壤总量增加了29个和32%,分别在常规耕作实践(2 - 3通过powertiller /铲子)。也增加了SOC含量12.5%,可用14.3%,P和K 29.4%常规耕作。免耕法节省20%能源(图1)和化肥需求相比其他传统的耕作方法,保护水土28)没有危害作物生产(37 q /公顷的水稻产量)。等其他耕作实践power-tilled、desiploughed或手工除草,能源而言,劳动力的要求要高得多。

综合植物养分供应
综合运用平衡的无机肥料结合石灰和有机肥维持更好的土壤健康实现提高粮食生产率在密集种植制度下北印度东部丘陵生态系统。研究表明氮磷钾化肥与有机肥、石灰、和生物肥料SOC含量增加,聚合稳定性、水分保持能力,土壤渗透速率,同时降低体积密度。治疗下的SOC含量100%氮磷钾+石灰+生物肥料+施厩肥(68.6%)显著高于控制块(29日]。

牧场的发展
资源节约和环境友好为农业经济生产策略是可取的。草覆盖改善土壤理化健康的关键因素是保证定期添加有机物质,从而减少地表径流和土壤侵蚀。一些有前途的多年生牧草Setaria Congosignal,几内亚,纳皮尔,扫帚草检测他们对土壤理化性质的影响。研究[30.)显示,连续15年草覆盖了SOC显著增加,与Setaria SOC含量最高(2.24%)。同样,土壤微生物生物量碳、土壤聚合和渗透速率在不同草地覆盖也高而情节没有草覆盖。

灌木篱墙间作
树上长了妊娠期,农民不愿培养树木主要是由于现行土地所有权系统在该地区。然而,即使在培养各种灌木篱墙物种jhum字段可以为他们更好的选择,因为这些物种妊娠期短。灌木篱墙仅减少了94%的土壤流失和径流78%。当树枝和对冲植物的嫩茎用于覆盖物,它保存83%的土地和42%的降雨量。在Changki进行的一项研究,那加兰邦NEH地区土壤损失降低了22%的公司在灌木篱墙物种jhum字段相比传统jhum网站(38.14吨/公顷/年)。从而为农业等高植物篱技术提供了一个选项在山上斜坡在可持续的基础上。增长的固氮对冲物种在球场上国债有助于大气氮固定,减少无机氮的淋溶损失。他们激烈的根系动员磷、钾等微量元素。
ICAR NEH研究复杂地区也为种植园,筛选各种灌木篱墙物种Cajanus毛竹,Crotalaria tetragona,山蚂蝗属rensonii, Flemingia macrophylla, Indigofera tinctoria,Tephrosia念珠菌,和Gliricidia maculata在喜马拉雅山脉东部发现了适合农业。这些物种生存的百分比范围从60.0到80.0在退化的网站。总N、P和K浓度的叶灌木篱墙物种范围从3.23 - -3.86;0.32 - -0.81;分别为1.26 - -1.67%。叶总生物量干重的基础上生产后一年的增长是最高的c . tetragona(22.98 q /公顷)紧随其后g . maculata(20.75 q /公顷),即tinctoria(16.99 q /公顷),t .假丝酵母(15.30 q /公顷)。在灌木篱墙物种,c . tetragona丰富了土壤肥力更有效,因为它积累的总N, P, K(79.74, 11.03,和37.46公斤/公顷)通过其叶子合并。垃圾的回收基地灌木篱墙可能抵消酸化(31日]。叶生物量的合并t .假丝酵母改良酸性土壤的pH值增加0.49个单位从最初的水平表面土壤。因此,从灌木树篱生物质生产对土壤酸度显示良好的影响。

4.4。有机农业

有机农业主要是在转移种植面积和传统土地利用系统在北东印度。总额的近57.1%,地理区域(TGA)在印度是土地退化主要是由水侵蚀的威胁。平均来说,37.1%的印度东北TGA处于退化状态。化肥的使用在大多数州的地区远远低于全国平均水平。使用N、P和K通过肥料在该地区只有13.37,11.12,11.0%的作物删除因此necessasiating营养的有机来源域的土壤健康管理。有机来源如果汇集在一起可以提供13.07公斤/公顷,磷酸7.18公斤/公顷,在印度东北钾肥7.34公斤/公顷。微量营养素供应有机来源可能是足够的。可以获得大量的钾在土壤作物残留物如果成功添加。生物肥料的充足供应生产产量的增加(5 - 30%)。Vermicomposting农村废物持有巨大的希望在印度减轻土壤的营养饥饿不考虑供应堆肥蚯蚓堆肥技术和基于需要的培训。 Soil amelioration with the use of limestone deposit available in north east can be brought in use. Finally, watershed based technology with proper soil and water conservation measures can be an effective avenue to nurture soil health for sustainable organic food production.

5。后记

即使在今天,Jhuming被认为是农村经济的主要来源在印度东部和北部仍将如此重要的一个与本地区的社会经济和文化系统的人。正因为如此,退化将继续在未来几年,可能达到失控的程度,现在如果不采取适当的照顾。因此,减少所有类型的降解水平,需要一个全面的森林政策作为一个长期战略在该地区的可持续发展和增强食品、燃料、饲料、和定时器的要求。在这个方向,农林加上一些声音资源保护技术需要加强对长期可持续生产和环境保护脆弱的生态系统将有助于改善食品安全和资源贫困农民创收和保护环境。

综合农业系统(IFS)已经成为广泛接受,单一窗口,和声音同时协调战略联营的土地,水,植物,牲畜,和人力资源,希尔的IFS发达地区可以降低土壤退化的风险,产生土壤生产潜力,并减少环境恶化的风险。除此之外,这些干预措施有树作物的高质量的落叶和根绑定能力减少降雨径流和侵蚀度提高物理化学条件。还应该尝试通过添加有机土壤健康管理输入在这个地区。