침출(농업)

Leaching (agriculture)
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농업
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농업에서 침출은 비와 관개 때문에 토양에서 수용성 식물 영양소가 손실되는 것이다.토양 구조, 작물 심기, 비료의 종류 및 적용률, 기타 요소들을 고려하여 과도한 영양 손실을 방지한다.침출은 또한 토양에 염분이 쌓이지 않도록 소금 함량이 높은 물에 소량의 과도한 관개를 적용하는 것을 의미할 수 있다(염도 조절).이를 실천하는 경우에는 보통 여분의 물을 운반하기 위해 배수 작업도 병행해야 한다.

침출은 지하수 오염의 원인이 될 때 자연환경에 대한 우려이다.비, 홍수, 또는 다른 원천에서 나온 물이 땅속으로 스며들면서, 그것은 화학 물질을 녹여 지하수로 운반할 수 있다.특히 우려되는 것은 유해 폐기물 처리장 및 매립지이며, 농업에서는 과잉 비료, 부적절하게 보관된 동물 분뇨 및 바이오사이드(예: 살충제, 살균제, 살충제 및 제초제)이다.

질소 침출

농업 생산 시스템 내 질소 형태 및 경로

질소는 자연에서 흔한 요소이고 필수적인 식물 영양소이다.지구 대기의 약 78%가 질소(N2)입니다.N의 원자2 사이의 강한 결합은 이 가스를 매우 비활성화하고 식물과 동물에 의해 직접적으로 사용할 수 없게 만든다.질소는 공기, 물, 흙을 자연스럽게 순환하면서 다양한 화학적, 생물학적 변화를 겪습니다.질소는 식물의 성장을 촉진한다.가축들은 그리고 나서 비료를 생산하는 농작물을 먹는데, 이것은 흙으로 돌아가 유기물과 미네랄 형태의 질소를 첨가한다.다음 작물이 수정된 [1]토양을 사용하면 주기가 완료됩니다.식량 생산을 늘리기 위해 식물에 흡수되기 쉬운 질산염(NO3–), 암모늄(NH4+) 등의 비료를 식물 뿌리 부분에 도입한다.그러나 토양은 과도한3– NO 이온을 흡수하지 않고 배수수와 함께 자유롭게 아래로 이동하며 지하수, 하천, [2]바다로 침출된다.용출 정도는 다음과 같은 영향을 받습니다.

  • 토양의 종류와 구조.예를 들어, 모래 토양은 물을 거의 보유하지 않는 반면, 점토 토양은 높은 보수율을 보인다.
  • 식물/농장에서 사용하는 물의 양
  • 얼마나 [3]많은 질산염이 이미 토양에 존재하는지.

지구 대기의 아산화질소(NO2) 수치는 매년 0.2~0.3%씩 증가하고 있다.질소의 인위적 공급원은 토양과 해양과 같은 자연 공급원보다 50% 더 크다.침출된 농업 투입물, 즉 비료와 수분은 [4]인공 질소 공급원의 75%를 차지한다.유엔식량농업기구(FAO)는 2011년부터 2015년 사이에 질소 비료에 대한 세계 수요가 매년 1.7% 증가할 것으로 추산하고 있다.750만 톤 증가.질소 비료의 지역별 사용 증가는 아시아 67%, 미주 18%, 유럽 10%, 아프리카 [5]3%, 오세아니아 1%로 예상된다.

인 침출

인(P)은 지표수의 부영양화와 관련된 주요 영양소이며 호수 환경에서 조류의 성장을 제한하는 것으로 나타났습니다.농경지에서의 P 손실은 지표수질에 대한 [6]주요 위협 중 하나로 오랫동안 인식되어 왔다.침출은 모래 토양이나 우선적으로 [7]흐르기 쉬운 토양을 가진 평탄한 지역의 농업 밭에서 발생하는 P 손실의 중요한 운송 경로이다.질소와 달리 인은 흡착과 탈착을 통해 토양 입자와 상호작용한다.토양에서 P의 중요한 잠재적 흡착 부위는 철 및 알루미늄 산화물 표면 또는 깁사이트 또는 철수소산염과 같은 수산화물 표면이다.토양, 특히 그러한 미네랄이 풍부한 토양은 비료나 거름에 첨가된 P를 저장할 수 있는 잠재력을 가지고 있다.흡착된 P는 토양 용액에서 P와 복합 평형 상태에 있으며, 다음과 같은 다양한 요인에 의해 제어됩니다.

  • 흡착 부위의 가용성
  • 토양 수용액의 인 및 기타 음이온 농도
  • 토양 pH;
  • 토양 산화 방지 [7][8]전위

이전에 흡착된 P가 토양 용액에 방출되거나 추가 P가 더 이상 흡착될 수 없도록 이 평형이 이동될 때 인은 침출될 것이다.많은 경작된 토양은 비료나 비료 P를 자주 공급받아 왔고, 이는 종종 수십 년 이상에 걸쳐서 농작물 수요를 초과한다.이러한 토양에 첨가된 인은 단순히 잠재적인 흡착 부위의 대부분이 "레거시 인"[9][10]이라고 불리는 과거의 P 입력에 의해 점유되기 때문에 침출됩니다.P의 침출은 토양 내 화학적 조건의 변화에 의해서도 발생할 수 있다.장기간 물포화로 인한 토양 산화 방지 전위 감소는 중요한 P 흡착 부위인 철광물의 환원 용해로 이어질 수 있다.따라서 이들 광물에 흡착된 인도 토양 용액에 방출되어 침출될 수 있다.이 과정은 농업 생산을[11][12] 위해 이전에 배수된 자연 습지의 복구에 특히 중요하다.

건강에 미치는 영향

물의 높은 수준의3 NO는 인간과 수생 시스템 모두의 산소 수치에 악영향을 미칠 수 있다.인간의 건강 문제에는 메트헤모글로빈혈증과 흔히 블루 베이비 증후군으로 불리는 산소 부족이 포함된다.이러한 독성 영향의 결과로 규제 기관은 음용수에 허용되는 NO의 양을3 45–50mg1-1로 제한한다.물의 산소함유량 감소인 부영양화는 물고기와 다른 해양 종들의 죽음을 야기할 수 있다.마지막으로, 산성원으로부터 NO를3 침출시키는 것은 칼슘과 다른 토양 영양소의 손실을 증가시켜 생태계의 생산성을 [2]감소시킬 수 있습니다.

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레퍼런스

  1. ^ 온타리오주 농업, 식품 및 농촌부.농업에서의 질소 사용이 환경에 미치는 영향
  2. ^ a b Lin, BL; Sakoda, A; Shibasaki, R; Suzuki, M (2001). "A modelling approach to global nitrate leaching caused by anthropogenic fertilisation". Water Research. 35 (8): 1961–8. doi:10.1016/s0043-1354(00)00484-x. PMID 11337842.
  3. ^ "WQ262 Nitrogen in the Environment: Leaching University of Missouri Extension". Extension.missouri.edu. Retrieved 2013-03-08.
  4. ^ Mosier, A. R.; Duxbury, J. M.; Freney, J. R.; Heinemeyer, O.; Minami, K. (1996). "Nitrous oxide emissions from agricultural fields: Assessment, measurement and mitigation" (PDF). Plant and Soil. 181: 95–108. doi:10.1007/BF00011296. S2CID 1137539.[영구 데드링크]
  5. ^ FAO, 2015년 세계 비료 동향 및 전망
  6. ^ 카펜터 S. R., 카라코 N. F., 코렐 D. L., 하워스 R. W., 샤플리 A. N., 스미스 V. H., 1998.인과 질소에 의한 지표수의 논포인트 오염.에코 어플리케이션 8, 559-568.https://doi.org/10.1890/1051-0761(1998)008 [0559:NPOSWW] 2.0.CO; 2
  7. ^ a b 카타리나 뵐링(2003년).인의 흡착, 축적 및 침출.디스. 스베리제 란트브룩수니브, 악타유니버타티스 농경 수캐아이.아그라리아, 1401-6249; 428
  8. ^ 슈만스, O. (2015년)토양으로부터의 인 침출: 프로세스 설명, 리스크 평가 및 완화.디스 바게닝겐 대학 및 연구 센터.
  9. ^ Jarvie, H.P., Sharpley, A.N., Spears, B., Buda, A.R, May, L., Kleinman, P.J.A., 2013.수질 개선은 "레거시 인"으로부터 전례 없는 도전에 직면해 있다.환경.Sci. Technol. 47, 8997-8998.https://doi.org/10.1021/es403160a
  10. ^ Schmieder, F., Bergström, L., Ridle, M., Gustafsson, J.-P, Klysubun, W., Zehetner, F., 콘드론, L., Kirchmann, H., 2018.장기 비료 개량 토양 프로파일의 인 특정 – 습식 화학 추출, 31P-NMR 및 P K-edge XANES 분광법의 증거.지오더마 322, 19~27.https://doi.org/10.1016/j.geoderma.2018.01.026
  11. ^ Shenker M., Seitelbach S., 브랜드 S., Haim A., Litaor M. I., 2004.변경된 습지의 재홍수 토양에서 산화환원 반응과 인 방출.유럽 토양 과학 저널 56, 515–525.https://doi.org/10.1111/j.1365-2389.2004.00692.x
  12. ^ Zak, D., Gelbrecht, J., 2007.펜 재습윤 초기 단계에서 인, 유기 탄소 및 암모늄의 이동(NE Germany의 사례 연구).생물 지구 화학 85, 141–151.https://doi.org/10.1007/s10533-007-9122-2

외부 링크

  • 기후변화에 관한 국제패널(IPCC) 온라인 :
  • R.J.Oosterbaan, 물과 소금의 균형 농업 수문학.강의 노트, ILRI, 네덜란드 바게닝겐, 육상 배수 국제 코스.온라인 : [2]
  • R.J.Oosterbaan, 1997년"SaltMod: 염분 조절을 위한 관개 및 배수 상호 짜기 도구입니다."입력: W.B.Snellen(편집), 관개 및 배수 관리를 통합하기 위해.ILRI 특별 보고서, 페이지 41-43.온라인 : [3]