استراتيجيات الحفاظ على التربة والمياه

بعض المبادئ العملية المهمة للحفاظ على التربة والمياه – بما في ذلك كيفية استخدامها بحيث تساعد بدلاً من أن تضر وتُقدم فوائد متعددة بتكلفة محدودة.

يمكن أن تساعد تغطية الأرضية بالنباتات القريبة من سطح التربة في حفظ التربة والمياه، لكن الأشجار قد تكون ذات فائدة و ذات ضرر أيضاً على الأراضي المزروعة.

عدم وجود تغطية نباتية كافية بعد إعداد الأرض تتعرض التربة لأضرار الرياح وقطرات المطر في بداية موسم الزراعة. انظر الشكل رقم ١ أدناه. يمكن أن يكون عدم وجود تغطية نباتية كافية سبب الحرث المكثف (اضطراب التربة) وطرق الزراعة، و / أو نقص المواد المغذية والمادة العضوية في التربة. قد يلوم البعض الزراعة “المكثفة” والبعض الآخر الزراعة “الشاملة”، ولكن يجب أن يعتمد الأمر على ما هو الافضل وكيف. تؤدي بعض طرق الزراعة لبطء نمو النباتات وبعض المحاصيل بسبب انخفاض المادة العضوية في التربة. يمكن أن تُسرِّع الأسمدة المعدنية من نمو النباتات، ولكن في بعض الأحيان يُستخدمون طرق أخرى للحفاظ على التربة وتحسينها مثل الزراعة المختلطة وزراعة الارض البور بالغطاء النباتي.

التغطية القريبة من سطح التربة أمر مهم للغاية: يُعتبر حماية سطح التربة من قطرات المطر أمرًا مهمًا جدًا. يمكن أن تحمي التغطية القريبة من الأرض قوام التربة من قطرات المطر وتمنع التآكل. على سبيل المثال، يمكن أن تعمل التغطية الجيدة من الفاصوليا أو غيرها من محاصيل التغطية الشبيهة. استخدام شبكة مرتفعة ٢٠ سم كان فعالًا في تجربة قديمة في أفريقيا؛ تم استخدامها لدراسة تأثير التغطية وحدها، وليس كطريقة عملية. في الغابة الطبيعية، يكون سطح التربة عادة مغطى بشكل جيد. ومع ذلك، تلتحم قطرات المطر على الأوراق وتسقط بسرعة أكبر وبطاقة حركية أعلى لكل متر مربع من المحاصيل الطويلة أو الأشجار. لقد تم توثيق ذلك لعقود من الزمن، ولكنه ليس معروفًا جيدًا.

المادة العضوية وأجزاء النبات الميتة على سطح التربة (المخلفات) تساعد في تثبيت صفات التربة في تجمعات حتى يتمكن الماء من دخول المسام ومساعدة التربة في البقاء في مكانها وامتصاص الماء. الجذور العميقة والمسام التي تتركها عند تحللها في التربة غير المضغوطة تساعد أيضًا الماء على دخول الأرض بسرعة في العمق. الجذور القريبة من سطح التربة يمكن أن تساعد أيضًا عن طريق تثبيت قوام التربة (التجمعات) وإبقاء المسام مفتوحة لدخول الماء. يمكن أن تحمي التغطية من الأوراق أو الحجارة أو المواد العضويه الاخرى قرب سطح التربة (الطبقة العليا). يمكن أن تكون أحزمة التجمع المناسبة أو حدود الحقول عبر المنحدر في بعض الأحيان كافية. انظر الشكل رقم ١ أدناه.

الشكل رقم ١: بدون الحفاظ على التربة والمياه (اليسار) يمكن أن تتطور تلة مزروعة أو مرعى مفرط إلى صخور مكشوفة (رمادية)، وتآكل مجرى الماء والقناة (أصفر)، ونمو ضعيف للنباتات (أخضر)، وتلوث المياه (أزرق-أصفر). التربة الصفراء منخفضة في المادة العضوية. التلة المحفوظة (اليمين) تحتوي على تغطية نباتية كثيفة باللون الداكن (أخضر)، وشرائط تراسية ومجاري مائية مع تغطية محاصيل دائمة، وتدفق مياه نظيف ومستقر (أزرق). يساهم النبات في التنوع البيولوجي وتشكيل السحب في المناظر الطبيعية. بواسطة تورستن ماندال ٢٠٢٢.

الجذور والمواد العضوية المتحللة تساعد أيضًا في الحفاظ على قوام التربة الجيد والمستقر عن طريق تشكيل الهيفات الفطرية والسوائل اللزجة. يمكن أن تساعد الجذور القوية العميقة أيضًا في الحفاظ على طبقات التربة معًا ضد الانزلاق. في بعض الأحيان يمكن للجذور (مثل جذور بعض أنواع العشب المتشكلة) أن تبطئ تدفق الماء. ومع ذلك، بعض الجذور لا تؤثر كثيرًا أو لا تؤثر على الإطلاق لأنها تمتد تحت الطبقة السطحية للتربة فقط. إذا تم تفريق أجزاء التربة المجتمعة في الماء، فقد يكون الوقت متأخرًا جدًا لاحتواء الموقف بواسطة الجذور. أيضًا، يمكن أن تؤدي بعض الجذور الكبيرة المتواجدة على السطح إلى تكون تدفقات من الماء تزيد من السرعة والتأثير النحتي في المناطق التي لا يمكن للجذر الاحتفاظ بالماء فيها بعد الآن.

تقدير فقدان التربة بواسطة معادلة الانجراف العالمية المعدلة (RUSLE) غالبًا ما يتم تقدير تعرض التربة للتآكل الناجم عن الماء اليوم بواسطة معادلة الانجراف العالمية المعدلة (RUSLE) يُعتبر فقدانًا سنويًا يزيد عن ١٠ طن لكل هكتار (١ كجم/م٢) عادة أمرًا مهمًا وغير مستدام RUSLE .هي استبدال للمعادلة الشبيهة “USLE” وتختلف عنها قليلا، على سبيل المثال، في نوع المطر الذي يُعتبر ذا صلة، بما في ذلك الحماية من الحجارة وترسيب المواد العضويه داخل الحقول. استخدام البيانات المتعلقة محليًا يُعد تحديًا هامًا لاستخدام النموذج. نُشر مثال للاستخدام من غرب كينيا في عام ٢٠٢١، بما في ذلك نظرة عامة موضحة بتجارب التدابير للحفظ (واتيني وآخرون. ٢٠٢١).

نشرح استراتيجيات حفظ التربة بشكل أكثر تفصيلًا بعد هذه المقدمة.

حفظ قوام التربة: السياجات، الأشجار، الجدران الواقية من الرياح، خطوط الحفظ الدائمة، الدرابزين، تصليح الأخاديد، وما إلى ذلك. الحقول عُرضة للتآكل بشكل خاص قبل أن تغطيها النباتات، لذا من الضروري وجود بعض أشكال الهياكل الدائمة لمقاومة التآكل – ولكن النباتات يمكن أن تساعد في تشكيل هذه الهياكل. تشمل هياكل حفظ التربة والمياه السياجات، التراسيات، جمع المياه، صناديق التصريف، وتصليح الأخاديد. يمكن لهذه الهياكل أن توقف أو تبطئ تدفقات الرياح أو المياه وخفض التآكل، ويمكن أن تكون ضرورية في بعض المناطق. تساعد بعض هياكل حفظ المياه أيضًا في جمع المياه للاستخدام في الأنابيب أو الدلاء. من بين المخاطر التي تحدث هي تجمع المياه، والاختراق، أو التحوم حول العوائق الضخمة بزيادة السرعة والقوة التآكلية. يمكن أن تسبب هذه المشكلات تفاقم التآكل، على سبيل المثال، إذا لم تكن الهياكل مشيدة بشكل جيد ومحمية بنباتات ذات معدل حياة طويل. أيضًا، قد يتطلب الأمر استثمار العمل والأراضي والمال والخبرة بصورة كبيرة. قد يحدث التآكل المتزايد بين أو حول الهياكل التي تم إنشاؤها بشكل سيء إذا زادت معدلات التدفق. نشرح العديد من الحلول في القسم المفصل. الجمع بينها مع طرق أخرى ضروري 

• الحراثة بما في ذلك الحراثة الدنيا والحراثة الصفرية، الحراثة المحافظة، القلع، التجريش، التسطيح، أو حراثة الأقراص: الحراثة والحراثة الصغيرة والتجريف والسوسة والحرث والحدائد كلها أشكال من أشكال الحراثة. يمكن أن تقلل الحراثة من الحفاظ على التربة والمياه أو أن تزيدها في بعض الأحيان. 

تتضمن فوائد الحراثة لحفظ التربة ما يلي:

1. جعل الأسطح المدمجة مناسبه أكثر لدخول الماء.
2. الحراثة عبر اتجاه المنحدر أو اتجاه الرياح يقلل من معدلات التدفق، على سبيل المثال، باستخدام تكوينات مائلة عبر الاتجاه العرضي حتى لا يتراكم الماء ويبدأ التآكل بالأخاديد.
3. الحراثة العميقة أو التجريش حتى يمكن للماء والجذور دخول الطبقة الداخلية للتربة.
4. تقليل الحاجة إلى حرق بقايا المحاصيل، وقطع النباتات المغطاة.
5. توفير الماء عن طريق تقليل نمو النباتات في مناطق مثل الأحزمة أو في فترات زمنية معينه.

وتشمل العيوب:

1. تفتيت تجمعات التربة يقلل من التماسك واختراق المياه.
2. تحلل المادة العضوية بفعل التأكسد عن طريق تكسير كتل التربة.
3. إدخال النباتات وبقايا المحاصيل، على سبيل المثال، بواسطة الحراثة.
4. إلحاق ضرر ببعض الكائنات الحية في التربة على الأقل بشكل مؤقت.
5. تعبئة طبقات التربة الطينية الرطبة جدًا بإطارات الجرارات الثقيلة المستخدمة في الحراثة.
6. إزالة الأشجار والشجيرات لمرور الجرارات أو حيوانات الحراثة.
7. قد يفضل السائقون قيادة الجرارات صعودًا وهبوطًا على المنحدرات من أجل سلامتهم وراحتهم، لكن هذا يسبب التآكل.
8. تتطلب استراتيجيات بدون حراثة أو حراثة مقلَّلة الحاجة للحفاظ على التربة المغطاة بالنباتات والبقايا العضوية، ولكن كما سيذُكر في الأقسام التالية، يمكن استخدام العديد من المبادئ.

تأسيس النباتات التي تحمي التربة بشكل دائم

أو على الأقل في بداية فصل النمو مهم للحفاظ على التربة وتحسين اختراق الماء: يمكن أن يساعد في تحقيق مستويات عالية من الخدمة الزراعية، وصفوف متقاطعة في اتجاه الرياح أو الميل، وتشكيل تلال مناسبة في هذه الاتجاهات، واختيار أنواع يمكن تأسيسها في وقت مبكر أو حتى في الموسم السابق، وأنواع وظروف تؤدي إلى نمو سريع في بداية النمو وتغطية قرب سطح الأرض.

يمكن استخدام المحاصيل المتداخلة لتحسين وحماية التربة، والاحتفاظ بالعناصر المغذية، وإضافة المادة العضوية، وما إلى ذلك. يجب اختيارها بحيث تموت قبل تأسيس المحصول الرئيسي.

تحمي الحجارة الموجودة على السطح من التآكل – ولكنها تشير إلى حدوث التآكل. يمكن أن تساعد الخطوط الحجرية عبر المنحدرات أيضًا في حالة تباطؤ تدفق المياه بدلاً من تركيزها.

الزراعة المتبادلة

يمكن أن تزيد الزراعة المتبادلة من تغطية التربة بين المحاصيل عندما تتداخل على نفس الأرض أو في صفوف جنبًا إلى جنب. تساعد الزراعة المتبادلة في استخدام الأراضي بطريقة أكثر فعالية بسبب الاختلافات في توقيت الزراعة، والارتفاع، والجذور، ومتطلبات العناصر المغذية للتربة، والآفات، والأمراض، وما إلى ذلك.

الزراعة الغابية

تساعد الزراعة الغابية بشكل خاص في:

1. كحواجز للرياح أو الحواجز الواقية عبر المنحدرات، ولكن الحواجز الكثيفة جدًا التي تتوقف فجأة يمكن أن تتسبب في زيادة سرعة الرياح حولها أو أدناها أو على مسافة بعيدة خلفها
2. كحواجز عبر المنحدرات مع تغطية دائمة عند وقرب سطح التربة، بينما يمكن الاحتفاظ بالأجزاء العلوية مع قليل من الأوراق خلال موسم نمو المحاصيل. يمكن أن تزيد الأشجار بدون تغطية على أو قرب التربة من التآكل لأن القطرات تنضم إلى الأوراق وتسقط بسرعة.

إدارة الأحواض المتكاملة

يعتبر النهج المتكامل لإدارة الأحواض مثل احتساب مكان منطقة حوض النهر والمناظر الطبيعية ذات الاستخدامات والأغراض والمصالح المتعددة. يمكن أن تكون المنحدرات الشديدة ذات التربة الضحلة، على سبيل المثال، الأفضل تغطيتها بالأشجار أو الحظائر المُدارة. قد يدفع المناطق المتدفقة للأسفل ثمنًا للخدمات الإيكولوجية مثل الحفاظ على التربة والماء. ينبغي أن يتم إدراج السكان المحليين والمنظمات في عمليات التخطيط والنمذجة الحديثة.

تحسين زراعة الغابات وطرق الإدارة

يمكن أن تساهم طرق تحسين زراعة الغابات وطرق الإدارة ذات الإدخال المنخفض للنبات في التأقلم مع النباتات المحافظة على التربة بين النباتات الأخرى وفي الأولويات القصيرة الأجل ونقص المال، والعمالة، والأراضي والنقل. يمكن أن تعزز هذه الطرق التفاعل السريع والنمو المبكر، على الأقل لأشجار البقوليات في المواقع. يمكن أن تساعد الإدارة المحسنة على الحصول على تغطية جيدة بالقرب من الأرض.

الحفاظ على الماء

يشمل الحفاظ على الماء داخل الحقول (الموجودة في المكان) جميع النقاط أعلاه، حتى لو كان التنافس بين النباتات أمرًا مهمًا أيضًا. يشمل الحفاظ على الماء أيضًا:

• جمع المياه الذائبة في قوام التربة.
• إعادة تدوير المياه المستخدمة.
• تقليل الحاجة إلى الري واستخدامات المياه لأغراض أخرى.

مراجع

Baumhardt RL, and Blanco-Canqui H 2014 Soil: Conservation Practices. In: Neal Van Alfen, editor-in-chief. Encyclopedia of Agriculture and Food Systems 5, Elsevier, 153-165.

Hudson W N 1987 Soil and water conservation in semi-arid areas. Silsoe Associates Ampthill, Bedford United Kingdom. Soil Resources, Management and Conservation Service. FAO Land and Water Development Division. Food and Agriculture Organization of the United Nations Rome, 1987 https://www.fao.org/3/t0321e/t0321e00.htm

FAO, seen 2022, Revised Universal Soil Loss Equation. https://www.fao.org/land-water/land/land-governance/land-resources-planning-toolbox/category/details/en/c/1236444

Land and Water Division 2000 Manual on Integrated Soil Management and Conservation Practices. FAO land and water bulletin Series number: 1024-6703. 214 pp. ISBN: 9251044171 https://www.fao.org/publications/card/en/c/31f117c4-13e2-5631-bf16-ebaaa10b714f

Luna et al. 2000. The role of olive trees in rainfall erosivity and runoff and sediment yield in the soil beneath. Hydrology and Earth Sciences 4, 141-153.  https://hess.copernicus.org/articles/4/141/2000/hess-4-141-2000.pdf

Muriuki JP, Macharia PN 2011 Green Water Credits Report K12: Inventory and Analysis of Existing Soil and Water Conservation Practices in Upper Tana, Kenya. https://www.isric.org/documents/document-type/green-water-credits-report-k12-inventory-and-analysis-existing-soil-and Open access.

Mandal T. 2010. Low-cost soil and water conservation with many early benefits. Presentation Researchers’ Day: Climate Change Impact, Adaptation and Mitigation GEUS, Inst. of Geography, University of Copenhagen. 7 October 2010. Arranged by the Climate Change Task Force. https://www.yumpu.com/en/document/view/35209735/present-danish-water-forum

Thomas DB et al. 1997. Soil and water conservation manual. Soil and Water Conservation Branch, Min. Agric. Livestock Dev. and Marketing, Nairobi Kenya.

Watene G and others 2021 Water Erosion Risk Assessment in the Kenya Great Rift Valley Region Sustainability 2021, 13(2), 844; https://doi.org/10.3390/su13020844

Yoshinori et al. 2018 Factors influencing the erosivity indices of raindrops in Japanese cypress plantations. Catena 171, 54-61, December 2018, DOI：10.1016/j.catena.2018.06.030  http://www.ffpri.affrc.go.jp/ffpri/en/research/results/2018/20180910-06.html

أسباب وتأثيرات انجراف التربة والجريان السريع للمياه

إستراتيجيات حفظ التربة والمياه

هياكل حفظ التربة والمياه

يمكن أن يساعد الحرث في بعض الأحيان ولكنه عادة ما يضر بالحفاظ على التربة والمياه

الغطاء النباتي والتربة – الحفاظ على المياه

الزراعة البينية لتحسين إدارة التربة والمياه

الحراجة الزراعية – الجمع بين الأشجار والزراعة لتحسين التربة – الحفاظ على المياه

نهج المناظر الطبيعية والإدارة المتكاملة لمستجمعات المياه

طرق الري المحافظة على التربة والمياه وبدائلها