regnorms rolle i jordens frugtbarhed vedligeholdelse gennem produktion af biogene strukturer

abstrakt

jordbundens biota gavner jordens produktivitet og bidrager til bæredygtig funktion af alle økosystemer. Cykling af næringsstoffer er en kritisk funktion, der er afgørende for livet på jorden. Regnorme er en vigtig del af Jordens fauna samfund i de fleste økosystemer og udgør en stor del af makrofauna biomasse. Deres aktivitet er gavnlig, fordi den kan forbedre jordens næringsstofcykling gennem hurtig inkorporering af detritus i mineraljord. Ud over denne blandingseffekt forbedrer slimproduktion forbundet med vandudskillelse i regnorm tarme også aktiviteten af andre gavnlige jordmikroorganismer. Dette efterfølges af produktion af organisk materiale. Så på kort sigt er en mere signifikant effekt koncentrationen af store mængder næringsstoffer (N, P, K og Ca), der let kan assimileres af planter i friske støbte aflejringer. Derudover synes regnorme at fremskynde mineraliseringen såvel som omsætningen af organisk jordmateriale. Regnorme er også kendt for at øge kvælstofmineralisering gennem direkte og indirekte virkninger på det mikrobielle samfund. Den øgede overførsel af organisk C og N til jordaggregater indikerer, at regnorme kan lette stabilisering og ophobning af organisk stof i jorden i landbrugssystemer, og at deres indflydelse i høj grad afhænger af forskelle i arealforvaltningspraksis. Dette papir opsummerer oplysninger om offentliggjorte data om de beskrevne emner.

1. Introduktion

beskyttelse af jordens habitat er det første skridt mod bæredygtig forvaltning af dets biologiske egenskaber, der bestemmer langsigtet kvalitet og produktivitet. Det er almindeligt accepteret, at jordbiota gavner jordens produktivitet, men meget lidt er kendt om de organismer, der lever i jorden og Jordens økosystems funktion. Regnorms rolle i jordens frugtbarhed er kendt siden 1881, da Darvin (1809-1882) udgav sin sidste videnskabelige bog med titlen “dannelsen af vegetabilsk skimmel gennem ormens handling med observationer af deres vaner.”Siden da er der foretaget flere undersøgelser for at fremhæve jordorganismernes Bidrag til den bæredygtige funktion af alle økosystemer . Jord macrofauna, såsom Ye ‘ er, ændrer jorden og kuldmiljøet indirekte ved akkumulering af deres biogene strukturer (kaster, pellets, gallerier osv.) (Tabel 1). Cykling af næringsstoffer er en kritisk økosystemfunktion, der er afgørende for livet på jorden. Undersøgelser i de senere år har vist stigende interesse for udviklingen af produktive landbrugssystemer med en høj effektivitet i intern ressourceforbrug og dermed lavere inputbehov og omkostninger . På nuværende tidspunkt, der er stigende bevis for, at makroinvertebrater i jorden spiller en nøglerolle i SOM-transformationer og næringsdynamik i forskellige rumlige og tidsmæssige skalaer gennem forstyrrelse og produktion af biogene strukturer til forbedring af jordens frugtbarhed og jordproduktivitet . EV er en vigtig komponent i jordfaunasamfund i de fleste naturlige økosystemer i de fugtige troper og udgør en stor del af makrofauna biomasse . I dyrkede tropiske jordarter, hvor organisk materiale ofte er relateret til fertilitet og produktivitet, kan hvirvelløse samfund—især EV—spille en vigtig rolle i (SOM) dynamik ved regulering af mineraliserings-og befugtningsprocesserne .

1.1. Funktionel betydning af regnorme

virkningerne af Eve på jordens biologiske processer og fertilitetsniveau varierer i økologiske kategorier . Aneciske arter bygger permanente huler i jordens dybe minerallag; de trækker organisk materiale fra jordoverfladen ind i deres huler til mad. Endogeiske arter lever udelukkende og bygger omfattende ikke-permanente huler i det øverste minerallag af jord, hovedsageligt indtaget mineralsk jordmateriale, og er kendt som “økologiske ingeniører,” eller “økosystemingeniører.”De producerer fysiske strukturer, hvorigennem de kan ændre tilgængeligheden eller tilgængeligheden af en ressource for andre organismer . Epigeiske arter lever på jordoverfladen, danner ingen permanente huler og indtager hovedsageligt kuld og humus såvel som på rådnende organisk materiale og blander ikke organisk og uorganisk stof . I de fleste levesteder og økosystemer (tabel 2) er det normalt en kombination af disse økologiske kategorier, der sammen eller individuelt er ansvarlige for at opretholde jordens frugtbarhed .

1.2. Regnorms rolle i tilgængeligheden af næringsstoffer til jord

Eve påvirker tilførslen af næringsstoffer gennem deres væv, men i vid udstrækning gennem deres gravende aktiviteter; de producerer aggregater og porer (dvs .biostrukturer) i jorden og/eller på jordoverfladen og påvirker dermed dens fysiske egenskaber, næringsstofcyklus og plantevækst. De biogene strukturer udgør samlinger af organiske mineralaggregater. Deres stabilitet og koncentrationen af organisk stof påvirker jordens fysiske egenskaber og SOM dynamik. Desuden påvirker de nogle vigtige jordøkologiske processer inden for deres “funktionelle domæne”, hvor de koncentrerer næringsstoffer og ressourcer, der yderligere udnyttes af jordmikroorganismersamfund . Effekten af EV på dynamikken i organisk materiale varierer afhængigt af de betragtede tids-og rumskalaer . Aktiviteten af endogeiske EV ‘ er i det fugtige tropiske miljø fremskynder den indledende SOM-omsætning gennem indirekte virkninger på jord C som determinanter for mikrobiel aktivitet. På grund af selektiv fouragering af organiske partikler beriges tarmindholdet ofte i organisk materiale, næringsstoffer og vand sammenlignet med bulkjord og kan fremme høje niveauer af mikrobiel aktivitet . De er blevet rapporteret at forbedre mineraliseringen ved først at fragmentere SOM og derefter blande det sammen med mineralpartikler og mikroorganismer og derved skabe nye overflader af kontakt mellem SOM og mikroorganismer . På kort sigt er en mere signifikant effekt koncentrationen af store mængder næringsstoffer (N, P, K og Ca), der let kan assimileres af planter i friske støbte aflejringer . De fleste af disse næringsstoffer er afledt af regnorm urin og slim . I stærkt udvaskede jordarter i fugtige troper er regnormsaktivitet gavnlig på grund af hurtig inkorporering af detritus i jorden . Ud over denne blandingseffekt er slimproduktion forbundet med vandudskillelse i regnormens tarm kendt for at forbedre aktiviteten af mikroorganismer . Dette efterfølges af produktion af organisk materiale. Så friske kaster viser højt næringsindhold (tabel 3). De kemiske egenskaber ved støbegods adskiller sig fra ikke-udtjent jord og er rige på plantefrie næringsstoffer. Ved støbt aflejring binder mikrobielle produkter ud over regnormslimhinder jordpartikler og bidrager til dannelsen af meget stabile aggregater . Selv om det kan fremskynde den indledende nedbrydning af organiske rester , har flere undersøgelser vist, at de også kan stabilisere SOM gennem dets inkorporering og beskyttelse i deres afstøbninger . Over længere perioder falder denne forbedrede mikrobielle aktivitet, når støbene tørrer, og aggregering rapporteres derefter for fysisk at beskytte SOM mod mineralisering. Således C mineralisering sats falder og mineralisering af SOM fra afstøbninger kan blokeres i flere måneder . Det kan blive tilgængeligt igen for mikrofloraen, når disse nedbrydes til små fragmenter . Derudover ser det ud til, at Ev ‘ er fremskynder mineraliseringen såvel som omsætningen af SOM . Desuden har undersøgelser også vist, at organisk materiale i støbene, når de først er stabiliseret, kan opretholde denne stabilisering i mange år . Ikke desto mindre kan kemiske mekanismer også bidrage til stabiliseringen, da bevis viser, at afstøbningerne holdes sammen af stærke interaktioner mellem mineralske jordpartikler og SOM, der er beriget med bakterielle polysaccharider og svampehyfer . Regnormstøbninger er beriget med organisk C og N, der overstiger C-og N-indholdet i den ikke-indtagne jord med en faktor på henholdsvis 1,5 og 1,3 (Tabel 4). Denne berigelse forekommer i alle partikelstørrelsesfraktioner, ikke begrænset til visse organiske sammensatte dynamikker i en dyrket jord . Disse resultater tyder tydeligt på, at den elektriske Motors direkte medvirken til at yde beskyttelse af jord C i mikroaggregater i store makroaggregater, hvilket fører til en mulig langsigtet stabilisering af jord C (tabel 5). Det er også blevet rapporteret, at eg øger inkorporeringen af dækafgrødeafledt C i makroaggregater, og vigtigere, i mikroaggregater dannet inden for makroaggregater. Den øgede overførsel af organisk C og N til jordaggregater indikerer, at der er mulighed for at lette stabiliseringen og akkumuleringen i landbrugssystemerne .

EV ‘ er er også kendt for at øge kvælstofmineralisering gennem direkte og indirekte virkninger på det mikrobielle samfund (Tabel 6). Vores undersøgelser af Eve ‘ s rolle i kvælstofcyklussen i dyrkningsfasen af skiftende landbrug i det nordøstlige Indien viste (tabel 7), at den samlede jordkvælstof, der blev stillet til rådighed for planter gennem aktiviteten af Eve, var højere end den samlede tilførsel af kvælstof til jorden gennem tilsætning af skåret vegetation, uorganisk og organisk gødning, Genanvendte afgrøderester og ukrudt . En vigtig rolle er den dramatiske stigning i jordens pH som observeret gennem vores undersøgelser i skiftende agroøkosystem i det nordøstlige Indien, i et stillesiddende terrasseagroøkosystem i det centrale Himalaya, og i intensivt agroøkosystem i Indo-gangetiske sletter. Dette øger mikrobiel aktivitet og n-fiksering i jorden, således at kvælstof i ormstøbningen i det mindste delvis kan skyldes dette snarere end koncentration ved forstærkningsorme. Kvælstofmineralisering ved mikroflora er også ret intens i regnormens tarm og fortsætter i flere timer i henholdsvis friske støbninger ved at inkorporere organisk materiale i jorden og eller ved græsning af bakteriesamfundet. EV ‘ er har vist sig at enten forbedre eller mindske bakteriel biomasse og stimulere bakteriel aktivitet . Påvirkningen af Vars på N-cykling synes imidlertid også i vid udstrækning at være bestemt af beskæringssystemtype og den anvendte gødning (mineral versus organisk). Forskellige eksperimentelle undersøgelser tyder på, at Ev ‘ er har potentielt negative konsekvenser for Gødnings-n-retentionsundersøgelser . Regnormsarterne og artsinteraktionerne, der er til stede i systemet, påvirker også kvælstofmineralisering og afgrødeproduktion . Dette kan resultere i forbedret nitrogenimmobilisering eller mineralisering afhængigt af artskarakteristika og substratkvalitet. Gennemgangen fremhæver således de vigtige virkninger, som Eve har på C-og N-cykelprocesser i agroøkosystemer, og at deres indflydelse i høj grad afhænger af forskelle i ledelsespraksis . Endvidere kan Vars også øge tilgængeligheden af næringsstoffer i systemer med reduceret menneskelig indflydelse og lav næringsstofstatus, det vil sige ingen Jordbearbejdning, reduceret brug af mineralsk gødning og lavt organisk stofindhold . Eve ‘ s rolle i forbedring af jordens frugtbarhed er gammel viden, som nu bedre forklares af videnskabelige resultater fra forskellige undersøgelser. Dette er et vigtigt fagområde, hvor forskningen er direkte knyttet til den sociale velfærd . Hvert involveret trin kræver passende protokoller og reproducerbare resultater. Dette er en feedbackmekanisme, hvor teknologien, der er vedtaget på felterne, forbedres yderligere i laboratorierne baseret på feedback modtaget fra teknologioptagerne for at give mere overbevisende information til teknologioptagere.

2. Fremtidige forskningsbehov

de fleste af de undersøgelser, der er udført for at vurdere rollen som regnormstøbning i næringsstofcykling og jordstruktur, er relateret til overfladestøbningsarter, og kun få har behandlet afstøbninger deponeret under markforhold . For at opnå en bedre forståelse af den økologiske virkning af afstøbninger i jorden ville vurderingen af næringsdynamikken i regnormgraver og virkningen af afstøbninger i jorden på plantevækst være til enorm hjælp. For regnormsarter under jorden er den økologiske virkning af deres afstøbninger under jorden sandsynligvis lige så vigtig som deres overfladestøbninger i forhold til næringsstoftilgængelighed, især til biologisk styring af nedbrudte og forstyrrede økosystemer. Derfor er der behov for mere forskning på dette område for at fuldføre vores viden om Eve ‘ s rolle i næringsdynamikken for at udvikle strategier for bedre jordforvaltningsteknikker.

3. Konklusioner

i betragtning af det potentielle bidrag fra Eve til jordfrugtbarhedsstyring er der behov for at overveje dem i beslutninger om agroøkosystemstyring. Det kan specifikt påvirke jordens frugtbarhed, som kan være af stor betydning for at øge bæredygtig arealanvendelse i naturligt forringede økosystemer såvel som agroøkosystemer. Korrekt håndtering af regnorm kan opretholde afgrødeudbytter, mens gødningsindgange kan reduceres. Da landbrug kan involvere mange jordforstyrrende aktiviteter, vil forståelsen af biologi og økologi af Eve hjælpe med at udtænke ledelsesstrategier, der kan påvirke jordens biota og afgrødens ydeevne.

forkortelser

anerkendelser

forfatterne takker Miss Rajani for laboratoriehjælp og Mr. Navin for logistisk støtte.