Terra preta - Terra preta

Terra preta ( portugalská výslovnost:  [ˈtɛʁɐ ˈpɾetɐ] , lokálně[ˈTɛha ˈpɾeta] , doslova „černá půda“ v portugalštině ) je druh velmi tmavé, úrodné umělé ( antropogenní ) půdy, která se nachází v Amazonii . Je také známá jako „amazonská temná země“ nebo „indická černá země“ . V portugalštině je jeho úplný název terra preta do índio nebo terra preta de índio („černá půda indiánů “, „černá země indiánů“). Terra mulata („ mulatská země“) je světlejší nebo nahnědlé barvy.

Domácí terra preta s kousky dřevěného uhlí označenými bílými šipkami

Terra preta vděčí za svou charakteristickou černou barvu obsahu zvětralého dřevěného uhlí a byla vyrobena přidáním směsi uhlí, kostí, rozbité keramiky, kompostu a hnoje do amazonské půdy s nízkou úrodností. Uhlí je produktem původního hospodaření s půdou a lomového a uhlovitého zemědělství a je stabilní a zůstává v půdě po tisíce let, váže a zadržuje minerály a živiny.

Terra preta je charakterizována přítomností nízkoteplotních zbytků dřevěného uhlí ve vysokých koncentracích; velkého množství drobných střepů keramiky ; organických látek, jako jsou rostlinné zbytky, zvířecí výkaly , ryby a zvířecí kosti a další materiál; a živin, jako je dusík , fosfor , vápník , zinek a mangan . Úrodné půdy, jako je terra preta, vykazují v rámci konkrétních ekosystémů vysokou úroveň mikroorganických aktivit a další specifické vlastnosti .

Zóny terra preta jsou obecně obklopeny terra comum ([ˈTɛhɐ koˈmũ] nebo[ˈTɛhɐ kuˈmũ] ) nebo „společná půda“; jedná se o neúrodné půdy, hlavně akrisoly , ale také feralsoly a arenosoly . Odlesněné orné půdy v Amazonii jsou produktivní po krátkou dobu, než jsou jejich živiny spotřebovány nebo vyplaveny deštěm nebo záplavami. To nutí farmáře migrovat do nespálené oblasti a vyčistit ji (ohněm). Terra preta je méně náchylná k vyluhování živin kvůli vysoké koncentraci dřevěného uhlí, mikrobiálního života a organické hmoty. Kombinace akumuluje živiny, minerály a mikroorganismy a odolává vyluhování.

Půdy Terra preta byly vytvořeny zemědělskými komunitami mezi 450 BCE a 950 CE. Hloubka půdy může dosáhnout 2 metry (6,6 ft). Uvádí se, že se regeneruje rychlostí 1 centimetr (0,4 palce) za rok.

Dějiny

Rané teorie

Počátky amazonských temných zemin nebyly pozdějším osadníkům okamžitě jasné. Jedna myšlenka byla, že jsou výsledkem popela ze sopky v Andách , protože se vyskytují častěji na obočí vyšších teras. Další teorie považovala jeho vznik za důsledek sedimentace v terciárních jezerech nebo v nedávných rybnících.

Antropogenní kořeny

Půdy se zvýšeným obsahem dřevěného uhlí a běžnou přítomností zbytků keramiky se mohou náhodně hromadit v blízkosti obytných prostor jako nahromaděné zbytky z přípravy jídla, požárů z vaření, kostí zvířat a ryb , rozbité keramiky atd. Nyní se předpokládá, že mnoho půdních struktur terra preta se vytvořilo pod kuchyňskými middeny a také se záměrně vyrábí ve větších měřítcích. Zemědělské oblasti kolem obytných oblastí se označují jako terra mulata . Půdy Terra mulata jsou úrodnější než okolní půdy, ale méně úrodné než terra preta , a byly s největší pravděpodobností záměrně vylepšeny použitím dřevěného uhlí.

Tento typ půdy se objevil mezi 450 BCE a 950 CE v místech v celé Amazonské pánvi . Nedávný výzkum uvedl, že terra preta může být přírodního původu, což naznačuje, že předkolumbijští lidé záměrně využívali a zlepšovali stávající oblasti úrodnosti půdy rozptýlené mezi oblastmi s nižší úrodností.

Amazonie

Amazonky tvořily složité, rozsáhlé sociální formace, včetně náčelníků (zejména v interfluviálních oblastech) a dokonce i velkých měst. Kultura na ostrově Marajó například mohla vyvinout sociální stratifikaci a podpořit 100 000 obyvatel. Amazonci možná použili terra preta k tomu, aby byla půda vhodná pro velkoplošné zemědělství.

Španělský průzkumník Francisco de Orellana byl prvním Evropanem, který v 16. století překročil řeku Amazonku . Oznámil hustě obydlené oblasti, které se táhnou stovky kilometrů podél řeky, což naznačuje, že populace přesahuje i ty dnešní. Orellana možná přehnala úroveň vývoje, i když je to sporné. Důkazy na podporu jeho tvrzení pocházejí z objevu geoglyfů z období mezi 0–1250 n. L. A z terra preta . Kromě geoglyfů tyto populace nezanechaly žádné trvalé památky, možná proto, že stavěly ze dřeva, které by ve vlhkém podnebí hnilo, protože kámen nebyl k dispozici.

Bez ohledu na její rozsah tato civilizace zanikla po demografickém kolapsu 16. a 17. století v důsledku nemocí zavlečených Evropou, jako jsou neštovice. Z usedlých agrárníků se opět stali nomádi, přičemž stále zachovávali specifické tradice svých usedlých zabijáků. Jejich polokočovní potomci mají mezi kmenovými domorodými společnostmi rozdíl mezi dědičnou, ale bezzemkovou aristokracií , historickou anomálií pro společnost bez sedavé, agrární kultury.

Mnoho domorodých obyvatel se navíc přizpůsobilo mobilnějšímu životnímu stylu, aby uniklo kolonialismu . To mohlo učinit výhody terra preta , jako je její schopnost samoobnovení, méně atraktivní: zemědělci by nemohli obnovenou půdu kultivovat při migraci. Slash-and-char zemědělství mohlo být adaptací na tyto podmínky. 350 let po příchodu do Evropy zůstala portugalská část pánve neudržovaná.

Umístění

Půdy Terra preta se nacházejí hlavně v brazilské Amazonii , kde Sombroek et al. odhadují, že pokrývají alespoň 0,1 až 0,3%, neboli 6300 až 18900 kilometrů čtverečních (2400 až 7300 čtverečních mil) nízko zalesněné Amazonie; jiní však odhadují tento povrch na 10,0% nebo více (dvojnásobek rozlohy Velké Británie ). Nedávné předpovědi založené na modelech naznačují, že rozsah půd terra preta může být 3,2% lesa.

Terra preta existuje na malých pozemcích v průměru 20 hektarů (49 akrů), ale byly hlášeny i plochy téměř 360 hektarů (890 akrů). Nacházejí se v různých klimatických, geologických a topografických situacích. Jejich rozvody buď sledují hlavní vodní toky, z východní Amazonie do centrální pánve, nebo se nacházejí na mezivrstevních lokalitách (hlavně kruhového nebo lentikulárního tvaru) a menší velikosti v průměru asi 1,4 hektaru (3,5 akrů), (viz distribuční mapa terra naleziště preta v povodí Amazonky Šíření tropických lesů mezi savanami by mohlo být převážně antropogenní - představa s dramatickými důsledky pro zemědělství a ochranu na celém světě .

Místa Terra preta jsou známá také v Llanos de Moxos v Bolívii, Ekvádoru , Peru a Francouzské Guyaně a na africkém kontinentu v Beninu , Libérii a jihoafrických savanách .

Pedologie

V mezinárodním systému klasifikace půdy World Reference Base for Soil Resources (WRB) se Terra preta nazývá Pretic Anthrosol . Nejběžnější původní půdou před přeměnou na terra preta je Ferralsol . Terra preta má v horizontu A obsah uhlíku od vysokého po velmi vysoký (více než 13–14% organické hmoty), ale bez hydromorfních charakteristik. Terra preta představuje důležité varianty. Například zahrady poblíž obydlí přijímaly více živin než pole vzdálenější. Variace v amazonských temných zemích brání jasně určit, zda byly všechny záměrně vytvořeny pro zlepšení půdy, nebo zda jsou nejlehčí varianty vedlejším produktem bydlení.

Schopnost Terra preta zvýšit svůj vlastní objem - tedy zachytit více uhlíku - poprvé dokumentoval pedolog William I. Woods z University of Kansas. To zůstává ústředním tajemstvím terra preta.

Procesy zodpovědné za tvorbu půd terra preta jsou:

  • Začlenění dřevěného uhlí
  • Začlenění organické hmoty a živin
  • Růst mikroorganismů a zvířat v půdě

Dřevěné uhlí

Transformací biomasy na dřevěné uhlí vzniká řada derivátů dřevěného uhlí známých jako pyrogenní nebo černý uhlík , jejichž složení se liší od lehce zuhelnatělé organické hmoty až po částice sazí bohaté na grafit vznikající překomponováním volných radikálů . Všechny druhy karbonizovaných materiálů se nazývají dřevěné uhlí. Podle konvence se za uhlí považuje jakákoli přírodní organická hmota transformovaná tepelně nebo dehydratační reakcí s poměrem kyslík/uhlík (O/C) menším než 60; byly navrženy menší hodnoty. Kvůli možným interakcím s minerály a organickými látkami z půdy je téměř nemožné identifikovat dřevěné uhlí stanovením pouze podílu O/C. Procento vodíku/uhlíku nebo molekulární markery, jako je kyselina benzenpolykarboxylová, se používají jako druhá úroveň identifikace.

Domorodí obyvatelé přidávali do chudých půd nízkoteplotní uhlí. V některých terra preta bylo naměřeno až 9% černého uhlíku (oproti 0,5% v okolních půdách). Jiná měření zjistila, že hladiny uhlíku jsou 70krát vyšší než v okolních feralsolech , s přibližnými průměrnými hodnotami 50 mg/ha/m.

Chemická struktura dřevěného uhlí v půdách terra preta je charakterizována polykondenzovanými aromatickými skupinami, které poskytují prodlouženou biologickou a chemickou stabilitu proti mikrobiální degradaci; po částečné oxidaci také zajišťuje nejvyšší retenci živin. Nízkoteplotní dřevěné uhlí (nikoli však z trav nebo materiálů s vysokou celulózou ) má vnitřní vrstvu biologických ropných kondenzátů, které bakterie konzumují, a svými účinky na mikrobiální růst je podobné celulóze. Zuhelnatění při vysokých teplotách tuto vrstvu spotřebovává a přináší malé zvýšení úrodnosti půdy. Tvorba kondenzovaných aromatických struktur závisí na způsobu výroby dřevěného uhlí. Pomalá oxidace dřevěného uhlí vytváří karboxylové skupiny ; ty zvyšují výměnnou kapacitu kationtů v půdě. Jádro černých uhlíkových částic produkovaných biomasou zůstává aromatické i po tisících letech a představuje spektrální charakteristiky čerstvého dřevěného uhlí. Kolem tohoto jádra a na povrchu černých uhlíkových částic je vyšší podíl forem karboxylových a fenolických uhlíků prostorově a strukturálně odlišný od jádra částice. Analýza skupin molekul poskytuje důkazy jak pro oxidaci samotné částice černého uhlíku, tak pro adsorpci černého uhlíku.

Toto uhlí je proto rozhodující pro udržitelnost z Terra Preta . Opravný ferralsol s dřevěného uhlí značně zvyšuje produktivitu práce. Zemědělská půda v důsledku intenzivní kultivace a jiných škod lidského původu ztratila v průměru 50% uhlíku.

Čerstvé uhlí musí být „nabito“, než může fungovat jako biotop . Několik experimentů ukazuje, že nenabité uhlí může způsobit dočasné vyčerpání dostupných živin při prvním vložení do půdy, tedy do doby, než se jeho póry naplní živinami. To lze překonat namočením dřevěného uhlí na dva až čtyři týdny do jakékoli tekuté živiny (moč, rostlinný čaj atd.).

Organické látky a živiny

Pórovitost dřevěného uhlí přináší lepší zadržování organické hmoty, vody a rozpuštěných živin, jakož i znečišťujících látek, jako jsou pesticidy a aromatické polycyklické uhlovodíky.

Organická hmota

Vysoký absorpční potenciál organických molekul (a vody) na uhlí je dán jeho porézní strukturou. Vysoká koncentrace dřevěného uhlí Terra preta podporuje vysokou koncentraci organické hmoty (v průměru třikrát více než v okolních chudých půdách), až 150 g/kg. Organickou hmotu najdete v hloubce 1 až 2 metry.

Bechtold navrhuje použít terra preta pro půdy, které vykazují v hloubce 50 cm (20 palců ) minimální podíl organické hmoty přes 2,0-2,5%. Akumulace organické hmoty ve vlhkých tropických půdách je paradoxní kvůli optimálním podmínkám pro degradaci organické hmoty. Je pozoruhodné, že se antrosoly regenerují navzdory prevalenci těchto tropických podmínek a jejich rychlé mineralizaci. Stabilita organické hmoty je dána především tím, že biomasa je spotřebována pouze částečně.

Živiny

Půdy Terra preta také vykazují vyšší množství živin a lepší zadržování těchto živin než okolní neúrodné půdy. Podíl P dosahuje 200–400 mg/kg. Množství N je také vyšší v anthrosolu, ale tato živina je imobilizována kvůli vysokému podílu C na N v půdě.

Dostupnost P , Ca , Mn a Zn v Anthrosolu je vyšší než ve ferrasolu. Absorpce P , K , Ca , Zn a Cu rostlinami se zvyšuje, když se zvyšuje množství dostupného dřevěného uhlí. Produkce biomasy pro dvě plodiny ( rýži a Vigna unguiculata ) se zvýšila o 38–45% bez hnojení ( P  <0,05), ve srovnání s plodinami na hnojeném ferralsolu.

Úpravy kousky dřevěného uhlí o průměru přibližně 20 milimetrů (0,79 palce) namísto mletého uhlí nezměnily výsledky kromě manganu (Mn) , u kterého se absorpce značně zvýšila.

Vyluhování živin je v tomto antrosolu minimální, navzdory jejich hojnosti, což má za následek vysokou plodnost. Při aplikaci anorganických živin na půdu však odtok živin v antrosolu převyšuje odvod v oplodněném ferralsolu.

Jako potenciální zdroje živin lze in situ produkovat pouze C (prostřednictvím fotosyntézy ) a N (z biologické fixace) . V půdě musí být přítomny všechny ostatní prvky (P, K, Ca, Mg atd.). V Amazonii selhává zajišťování živin z rozkladu přirozeně dostupné organické hmoty, protože silné srážky odplavují uvolněné živiny a přírodní půdy (feralsoly, akrisoly, lixisoly, arenosoly, uxisoly atd.) Postrádají minerální látky, které by tyto živiny. Jílová hmota, která v těchto půdách existuje, je schopná pojmout jen malý zlomek živin, které jsou k dispozici při rozkladu. V případě terra preta jsou jediné možné zdroje živin primární a sekundární. Byly nalezeny následující komponenty:

  • Lidské a zvířecí exkrementy (bohaté na P a N );
  • Kuchyňský odpad, jako jsou zvířecí kosti a želví mušle (bohaté na P a Ca );
  • Zbytky popela z nedokončeného spalování (bohaté na Ca , Mg , K , P a dřevěné uhlí);
  • Biomasa suchozemských rostlin (např. Kompost ); a
  • Biomasa vodních rostlin (např. Řasy ).

Nasycení v pH a v zásadě je důležitější než v okolních půdách.

Mikroorganismy a zvířata

Žížala stěhovavá Pontoscolex corethrurus ( Oligochaeta : Glossoscolecidae ) spolkne dřevěné uhlí a smíchá ho do jemně mleté ​​formy s minerální půdou. P. corethrurus je rozšířen v Amazonii a zejména v mýtinách po procesech hoření díky své toleranci nízkého obsahu organické hmoty v půdě. To jako základní prvek při generování terra preta , spojený s agronomickými znalostmi zahrnujícími vrstvení dřevěného uhlí v tenkých pravidelných vrstvách příznivých pro jeho zakopávání P. corethrurus .

Někteří mravenci jsou odpuzováni z čerstvé terra preta; jejich hustota byla nízká asi 10 dní po produkci ve srovnání s kontrolní půdou.

Moderní výzkum tvorby terra preta

Syntetická terra preta

Nově vytvořený termín je „syntetická terra preta “. STP je hnojivo se skládá z materiálů, z nich replikovat původní materiály, včetně drti, krvi a kostní moučky, hnoje a biouhlu je částicového charakteru a schopen pohybovat se půdního profilu a zvýšení úrodnosti půdy a uhlík v současných půdních peds a agreguje v životaschopném časovém rámci. Taková směs poskytuje mnohonásobné zlepšení půdy dosahující alespoň kvality terra mulata . Krev, kostní moučka a kuřecí hnůj jsou užitečné pro krátkodobé přidání organického hnoje. Snad nejdůležitější a nejunikátnější částí zlepšení úrodnosti půdy je uhlík, o kterém se předpokládá, že byl postupně začleněn před 4 až 10 tisíci lety. Biochar je schopen snižovat kyselost půdy a pokud je namočen v tekutině bohaté na živiny, může díky své vysoké pórovitosti povrchu pomalu uvolňovat živiny a poskytovat stanoviště mikrobům v půdě .

Cílem je ekonomicky životaschopný proces, který by mohl být součástí moderního zemědělství. Průměrné chudé tropické půdy lze snadno obohatit o terra preta nova přidáním dřevěného uhlí a kondenzovaného kouře. Terra preta může být důležitou cestou budoucí sekvestrace uhlíku a současně zvrátit současný celosvětový pokles úrodnosti půdy a související dezertifikaci . Zda je to možné ve větším měřítku, musí být dosud prokázáno. Strom Lucerne (tagasaste nebo Cytisus proliferus ) je jedním z druhů hnojiv používaných k výrobě terra preta . Společnosti jako Embrapa a další organizace v Brazílii vyvíjejí úsilí o obnovu těchto půd .

Syntetická terra preta se vyrábí v Sachamama Center for Biocultural Regeneration in High Amazon, Peru. Tato oblast má mnoho půdních zón terra preta , což dokazuje, že tento antrosol byl vytvořen nejen v povodí Amazonky, ale také ve vyšších nadmořských výškách.

Společnost Alfons-Eduard Krieger vyvinula proces syntetické terra preta k produkci vysoce humózní, na živiny bohaté, vodou adsorbující půdy.

Terra Preta kanalizace

Sanitační systémy Terra preta (TPS) byly studovány jako alternativní možnost sanitace s využitím účinků podmínek mléčné pomoci na suchých toaletách odvádějících moč a následné ošetření vermikompostováním .

Viz také

Poznámky

Reference

externí odkazy