Độ phì đất

Độ phì đất, độ phì nhiêu hoặc độ màu mỡ là khả năng của đất để duy trì sự phát triển và sinh trưởng của cây trồng trong nông nghiệp, cung cấp môi trường sống cho thực vật và đảm bảo sản lượng ổn định và chất lượng cao. Trên các vùng đất nông nghiệp và sử dụng đất của con người, việc duy trì độ phì đất thường cần sử dụng các biện pháp bảo tồn đất để ngăn chặn xói mòn đất và các dạng suy thoái đất khác, đồng thời giữ vững chất lượng đất theo nhiều mặt khác nhau.

Tính chất

Một mảnh đất màu mỡ có những đặc tính sau:

• Cung cấp đầy đủ chất dinh dưỡng và nước cho cây trồng để sinh trưởng và phát triển một cách hiệu quả.
• Loại bỏ các chất độc hại có thể ức chế sự phát triển của cây trồng.

Yếu tố hình thành

Các đặc tính dưới đây đóng góp vào độ phì nhiêu của đất trong hầu hết các tình huống:

• Độ sâu của đất đủ để phát triển rễ và giữ nước đầy đủ.
• Khả năng thoát nước bên trong tốt, cung cấp sự thông thoáng để tối ưu hóa sự phát triển của rễ (mặc dù một số loài cây như lúa có thể chịu được ngập nước).
• Lớp đất trên cùng có đủ chất hữu cơ để cấu trúc đất khỏe mạnh và giữ ẩm.
• Độ pH của đất nằm trong khoảng từ 5,5 đến 7,0 (phù hợp với hầu hết các loại cây, tuy nhiên một số cây có yêu cầu pH đất acid hoặc kiềm hơn).
• Cung cấp đầy đủ chất dinh dưỡng thiết yếu cho cây trồng trong dạng có sẵn để thúc đẩy sự phát triển.
• Sự hiện diện của các vi sinh vật hỗ trợ quan trọng cho sự phát triển của cây trồng.

Các biện pháp

Bón phân cho đất

Phosphor hữu ích có sẵn là một trong những nguyên tố thiếu thốn nhất trong đất. Nitơ và kali cũng là những yếu tố quan trọng với số lượng đáng kể. Vì lý do này, ba nguyên tố này luôn được xác định trong phân tích của phân bón thương mại. Ví dụ, phân bón 10-10-15 có 10% nitơ, 10% P2O5 (phosphor hòa tan) và 15% K2O (kali hòa tan). Lưu huỳnh là nguyên tố thứ tư thường được xác định trong phân tích thương mại — ví dụ, 21-0-0-24 sẽ chứa 21% nitơ và 24% sulfate.

Phân bón vô cơ thường rẻ hơn và có nồng độ chất dinh dưỡng cao hơn so với phân bón hữu cơ. Ngoài ra, vì nitơ, phosphor và kali phải ở dạng vô cơ để thực vật có thể hấp thụ, phân bón vô cơ thường có sẵn ngay cho cây trồng mà không cần điều chỉnh. Tuy nhiên, một số người phê phán việc sử dụng phân bón vô cơ, cho rằng nitơ hòa tan trong nước không cung cấp đủ nhu cầu dinh dưỡng cho cây trồng trong dài hạn và có thể gây ô nhiễm nước. Phân bón giải phóng chậm có thể giảm thiểu mất mát dinh dưỡng và duy trì chúng trong thời gian dài hơn.

Độ phì của đất là một quá trình phức tạp bao gồm sự luân chuyển liên tục của các chất dinh dưỡng giữa các dạng hữu cơ và vô cơ. Do các chất thải từ thực vật và động vật bị phân hủy bởi vi sinh vật, chúng giải phóng các chất dinh dưỡng vô cơ vào dung dịch đất, một quá trình được gọi là khoáng hóa. Những chất dinh dưỡng này sau đó có thể trải qua các biến đổi tiếp theo được hỗ trợ hoặc kích hoạt bởi vi sinh vật đất. Giống như cây trồng, nhiều vi sinh vật cần hoặc ưa chuộng các dạng vô cơ của nitơ, phosphor hoặc kali và sẽ cạnh tranh với cây trồng để hấp thụ các chất dinh dưỡng này, buộc chúng vào sinh khối vi sinh vật, một quá trình thường được gọi là cố định đất.

Vào năm 2008, chi phí phosphor trong phân bón tăng gấp đôi, trong khi giá phosphat đá, nguyên liệu chính, tăng gấp tám lần. Gần đây, thuật ngữ phosphor cao điểm đã được đưa ra, do sự hạn chế về phosphat đá trên toàn cầu.

Cạn kiệt dinh dưỡng đất

Sự suy giảm đất xảy ra khi các thành phần cần thiết cho độ phì của đất bị loại bỏ và không được thay thế, dẫn đến giảm năng suất cây trồng.

Sự cạn kiệt lớp đất mặt xảy ra khi lớp đất giàu chất dinh dưỡng, mất hàng trăm đến hàng ngàn năm để hình thành trong tự nhiên, bị xói mòn hoặc mất đi nguồn cung cấp ban đầu của nó. Nhiều thảm họa lịch sử có thể được quy cho sự cạn kiệt của lớp đất mặt. Kể từ khi bắt đầu sản xuất nông nghiệp ở vùng đồng bằng lớn của Bắc Mỹ vào những năm 1880, khoảng một nửa lớp đất mặt đã biến mất.

Nguyên nhân của sự cạn kiệt

Trong nông nghiệp, sự cạn kiệt có thể xảy ra do canh tác quá mức và quản lý đất không đúng. Độ phì của đất có thể bị đặt ở mức nguy hiểm khi sử dụng đất một cách không bền. Một trong những tình huống phổ biến của sự suy giảm đất vào năm 2008 là ở các vùng nhiệt đới với độ phì của đất thấp. Tác động kết hợp của gia tăng dân số, khai thác gỗ công nghiệp quy mô lớn, nông nghiệp cắt cả và đốt cháy, và các yếu tố khác đã làm cạn kiệt đất thông qua loại bỏ nhanh chóng và hầu như hoàn toàn chất dinh dưỡng. Sự suy giảm có thể xảy ra qua nhiều tác động khác nhau, bao gồm làm hỏng cấu trúc đất do quá tải, khai thác mật độ dinh dưỡng của đất và ô nhiễm muối đất.

Các quốc gia chịu ảnh hưởng

Sự cạn kiệt đất đã gây ảnh hưởng đến cây trồng và thực vật nông nghiệp ở nhiều quốc gia. Ví dụ, ở Trung Đông, nhiều quốc gia đang gặp khó khăn trong việc sản xuất do hạn hán, thiếu đất và nước. Các vùng núi và vùng khô có tỷ lệ suy giảm năng suất cao nhất. Châu Phi cũng đang trải qua sự cạn kiệt đất màu mỡ. Ở những nơi khô hạn như Sudan và sa mạc Sahara, hạn hán và suy thoái đất là phổ biến. Các loại cây như trà, ngô và đậu yêu cầu nhiều dinh dưỡng để phát triển. Độ phì nhiêu của đất đã giảm ở các vùng trồng trọt ở châu Phi và cần sử dụng phân bón nhân tạo và tự nhiên để phục hồi chất dinh dưỡng của đất nền.

Yếu tố chính sách

Ví dụ, ở thuộc địa New England, những quyết định của các thực dân đã dẫn đến sự cạn kiệt đất, bao gồm cho phép các loài động vật thả tự do, không bổ sung đất bằng phân chuồng và các sự kiện dẫn đến xói mòn. William Cronon đã viết: '... hậu quả lâu dài làm cho các vùng đất này lâm nguy. Việc phá rừng, lũ lụt gia tăng, nén đất và cắt cỏ chặt chẽ bằng cách chăn thả gia súc, cày xới - tất cả đều gây ra xói mòn.'

Về vai trò của chủ nghĩa tư bản trong việc cạn kiệt đất, Karl Marx đã viết:

'Tất cả những tiến bộ trong nông nghiệp tư bản không chỉ là sự cướp của lao động, mà còn là sự cướp của đất; Tất cả tiến bộ trong việc tăng độ phì nhiêu của đất trong một thời gian ngắn là sự phá hủy nguồn tài nguyên sản xuất lâu dài. Ví dụ, khi một quốc gia bắt đầu phát triển trên cơ sở công nghiệp hiện đại, như Hoa Kỳ, quá trình hủy diệt này diễn ra nhanh chóng. Do đó, sự phát triển của sản xuất tư bản là sự phát triển của công nghệ và sự kết hợp của các quy trình khác nhau thành một tổng thể xã hội, chỉ có thể tạo ra nguồn gốc của sự giàu có - đất đai và lao động.'

Tác động của nước tưới

Chất lượng nước tưới là yếu tố quan trọng để duy trì độ phì và độ trồng của đất, cũng như để cây có thể xâm nhập sâu hơn vào đất để phát triển tối ưu. Khi đất được tưới bằng nước kiềm, muối natri không mong muốn sẽ tích tụ trong đất, làm giảm khả năng thoát nước của đất. Do đó, rễ cây không thể phát triển sâu vào đất kiềm để tối ưu hóa sự phát triển. Khi đất được tưới bằng nước có pH thấp hoặc nước axit, các muối có lợi (Ca, Mg, K, P, S, v.v.) sẽ bị rửa đi từ đất acid, trong khi nhôm và mangan không mong muốn sẽ hòa tan từ đất vào cây, ngăn cản sự phát triển của chúng. Khi đất được tưới bằng nước mặn hoặc nước không thoát ra khỏi đất được tưới, đất có thể trở thành đất mặn hoặc mất độ phì. Nước mặn tăng cường áp lực turgor hoặc yêu cầu áp suất thẩm thấu, làm giảm khả năng của rễ cây hấp thụ nước và dinh dưỡng.

Hiện tượng mất lớp đất mặt xảy ra do xói mòn bề mặt đất kiềm do nước mưa và thoát nước, hình thành các chất keo (bùn mịn) tiếp xúc với nước. Thực vật chỉ có thể hấp thụ muối vô cơ tan trong nước từ đất để sinh trưởng. Điều này làm giảm độ phì nhiêu của đất không chỉ do sự can thiệp của con người trong trồng trọt, mà còn là do tích tụ muối vô cơ không mong muốn và bị cạn kiệt từ đất do tưới không đúng cách và nước mưa acid (số lượng và chất lượng nước). Độ phì nhiêu của nhiều loại đất không phù hợp với sự phát triển của cây có thể được cải thiện nhiều lần bằng cách cung cấp đủ nước tưới có chất lượng thích hợp và tạo điều kiện thoát nước tốt từ đất.

Phân bố toàn cầu