In regioni aride e semiaride, la lotta per mantenere la fertilità del suolo è composta da scarse precipitazioni, radiazioni solari intense e alti tassi di evaporazione. Queste condizioni portano alla deplezione dei nutrienti, alla perdita di materia organica e all'erosione accelerata del suolo. L'ingegneria ecosistemica presenta una serie di strategie proattive e basate sulla natura che vanno oltre l'agricoltura convenzionale modificando deliberatamente l'ambiente fisico, chimico e biologico per ripristinare e migliorare la fertilità del suolo.

Comprendere l'ingegneria ecosistema in ambienti aridi

L'ingegneria ecosistema si riferisce all'alterazione intenzionale delle caratteristiche ambientali da parte degli organismi, o degli interventi umani che mimettano questi processi, per cambiare la disponibilità delle risorse per altre specie. Nel contesto delle zone aride, l'ingegneria ecosistemica è uno strumento potente per combattere la desertificazione e il ripristino dei terreni degradati.

Il concetto è emerso dall'ecologia, dove specie come i castori (costruire dighe) o i termiti (creare tumuli) sono riconosciuti come ingegneri dell'ecosistema. In agricoltura arida, gli ingegneri umani adottano ruoli simili costruendo cigni, piantando alberi dell'infermiera, e applicando modifiche del suolo che mimi i processi naturali.

Il ruolo delle specie chiave in Arid Ecosystem Engineering

In entrambi i sistemi aridi naturali e gestiti, alcune piante e animali agiscono come ingegneri dell'ecosistema di pietra chiave. Ad esempio, Pinus pinea] (pino di pietra) e Acacia] specie di pianta grassa accumulano litter foglia e creano ombra, riducendo le temperature della superficie del suolo e la perdita di umidità.

Tecniche di base per il miglioramento della fertilità del suolo

Le seguenti tecniche di ingegneria ecosistemica sono state convalidate in regioni aride, dal Sahel al Deserto di Sonoran, e possono essere adattate alle condizioni locali.

Mulching: Protezione delle superfici e Ciclismo Nutriente

Il mulino comporta la copertura della superficie del suolo con materiali organici, come la paglia, i residui delle colture, le foglie o i trucioli di legno, o materiali inorganici come la ghiaia o i geotessili.

La ricerca del Food and Agriculture Organization (FAO)] evidenzia che in Africa sub-sahariana, pacciamatura con i residui di pisello di piccione o sorgo può aumentare i rendimenti di colture di cereali successive entro il 30-60% entro due stagioni. Tuttavia, i praticanti devono essere attenti al rapporto di conservazione della paglia di carbonio-nitroge del materiale di multura elevato

Agroforestry: Alberi come motori fertilità

In zone aride, i sistemi a radice profonda degli alberi si inaccessino a colture poco profonde, creando un buffer contro la siccità. La materia fogliare degli alberi forma un fertilizzante a lento rilascio, mentre il fatturato radice aggiunge sostanza organica a profondità. Inoltre, gli alberi intercettano il vento, riducendo l'erosione del suolo e spargendo semi di piante benefiche sottostoria.

[LT:0] Il sistema di filtrazione del grano è iconico nel Sahel. Le sue foglie cadono durante la stagione delle piogge (il contrario della maggior parte degli alberi), fornendo il mulch ricco di azoto esattamente quando le colture ne hanno bisogno.

Terreni edificati: Microcatchments per l'umidità e l'arricchimento microbiale

Le zone umide costrutte, piccole e basse, piantate con vegetazione tollerante all'acqua, possono sembrare controintuitive nelle regioni secche, ma possono essere un efficace strumento di fertilità quando si collocano in canali di flusso effimeri o alla base di pendii. Queste strutture catturano rari eventi di rodaggio e tengono l'acqua per giorni a settimane, permettendo di percolare nel terreno.

Nel deserto del Namib, piccole dighe di controllo e piscine a dondolo sono state utilizzate per creare zone umide stagionali dove papiro e canne sono coltivate per il prurito, mentre il terreno circostante beneficia di infiltrazioni laterali. Un caso studio del deserto di Negev in Israele dimostra che un sistema di 100-200 m2 di zone umide costruite alimentate da pista da strada può produrre abbastanza biomassa per sostenere un piccolo mandrio e arricchire contemporaneamente le zone adiate adiate a base di azoto.

Contour Farming: Catturare il Depth di Scappa e Terreno edificabile

L'agricoltura di contour comporta l'abbattimento e la semina lungo le linee naturali di un pendio, piuttosto che l'aumento-e-down. Su piste moderate (2–8%), i crinali di contour possono catturare il 70–90% del runoff di precipitazioni, riducendo l'erosione e aumentando l'infiltrazione dove le colture sono piantate.

Nelle alte etiopi etiopi e Sahel, i bund di pietra di contorno hanno dimostrato di ridurre la perdita di terreno del 75% e aumentare i raccolti del 40-60% entro tre stagioni. Il sedimento intrappolato accumula materia organica dalla zona circostante, concentrando i nutrienti alle file di piantagione.

Modificazioni del suolo: Biochar, Compost e Addizioni minerali

L'aggiunta di emendamenti organici e inorganici è forse il metodo più diretto per migliorare la fertilità del suolo. Nelle regioni aride, la scelta di emendamenti deve considerare non solo il contenuto di nutrienti, ma anche la capacità di trattenere l'acqua e la durata.

Biochar] è prodotto da pirolizing (riscaldamento in condizioni di basso ossigeno) biomassa vegetale—riparati di colata, segatura o addirittura dung. Biochar è altamente poroso e resiste alla decomposizione, rimanendo nel terreno per centinaia a migliaia di anni.

In villaggi aridi dove è disponibile il letame animale, il compostaggio termofilo può stabilizzare i nutrienti e uccidere i semi di erba. L'applicazione di 5-10 tonnellate per ettaro di composto ben rodiato può sollevare la materia organica del suolo dello 0,3-0,5% in una singola stagione, un significativo aumento dato la linea di base è spesso inferiore all'1%.

Combinazioni sinergiche: Approcci integrati

Mentre ogni tecnica può migliorare la fertilità, i maggiori benefici si presentano quando si combinano in un sistema che massimizza la cattura dell'acqua, il ciclismo nutriente e la diversità biologica. Ad esempio, un sistema integrato tipico potrebbe includere: (a) bund di pietra di contorno a rallentare il rodaggio, (b) zai pits all'interno delle file di piantagione riempite di compost e inoculato con biocar, (c) un vicolo di [FLT:

Analogamente, l’agroforestria combinata con le zone umide costruite può essere utilizzata per riciclare i nutrienti. L’efluente della zona umida (alto in azoto disciolto e fosforo) può essere incanalato a strisce di alberi irrigate, e la foglia di albero arricchisce le aree di coltivazione adiacenti.

Arvestimento dell'acqua come Fondazione

Tutte le tecniche di ingegneria ecosistemica nelle regioni aride dipendono in ultima analisi da un'efficace raccolta di acqua. Senza l'acqua, anche i migliori emendamenti organici non possono innescare la mineralizzazione microbica o l'assorbimento delle radici. Pertanto, il primo passo è quello di progettare un sistema di raccolta dell'acqua, che è un insieme di microcatchments o di costrizioni, che concentra il runoff sulla zona di piantagione.

Considerazioni pratiche per l'attuazione

Gestione dell'acqua

In azienda, i calcoli di bilanciamento dell'acqua dovrebbero guidare la spaziatura delle strutture di contorno e la dimensionamento delle zone umide costruite. In regioni con meno di 200 mm di precipitazioni annuali, potrebbe essere necessario aumentare il sistema con l'irrigazione supplementare da gettito accelerato immagazzinato in cisterne sotterranee. L'uso di [FLT-] controlla le dighe e

Adeguamento locale e partecipazione comunitaria

Le tecniche di ingegneria ecosistema sono intrinsecamente specifiche del sito. I terreni variano da sabbia profonda a distesi dure a croste calcaree. I migliori risultati provengono dall'adattamento partecipativo: gli agricoltori testano diverse combinazioni di contorno spacing, specie di alberi e tipi di mulch su piccoli appezzamenti prima di scagliare.

Studi di casi e storie di successo

Uno dei più notevoli esempi di ingegneria ecosistemica nelle regioni aride è il ripristino del Loess Plateau[ in Cina. Oltre un periodo di 20 anni, terracing di contorno, afforestazione, e gestione integrata dei rifiuti d'acqua ha trasformato una regione di efficienza fortemente erosa, bassa produttività in un panbasket.

In Senegal, il progetto “Groundnut Basin” combinava i box zai, il compost e Faidherbia]] alberi per ripristinare i terreni degradati.

Le direzioni e la ricerca future

I campi di prova includono: (1) l'uso di granuli biocar[]]] rivestito con inoculanti microbici per migliorare la fissazione di azoto e la solubilizzazione del fosforo; (2) il posizionamento di precisione] degli emendamenti che utilizzano apparecchiature di rilevamento di colture GPS per ridurre i rifiuti; (3)

Le istituzioni come il CGIAR Research Program on Water, Land and Ecosystems[[] stanno attivamente testando nuove combinazioni di tecnologie, ad esempio, abbinando le aggiunte minerali zeolite con le multiplici organiche per ridurre la volatilizzazione dell'ammoniaca.

Conclusioni

L'ingegneria ecosistemica offre un quadro potente e pratico per il ripristino della fertilità del suolo nelle regioni aride. Combinando il pacciamatura, l'agroforestazione, le zone umide costruite, l'agricoltura di contorno e gli emendamenti mirati, i gestori dei terreni possono creare cicli di auto-rimboschimento dell'acqua, l'accumulo di sostanze nutritive e l'attività biologica.