Кіріспе
Terra preta (португал тілінде "қара топырақ") – Амазонка бассейнінде кездесетін өте қара, құнарлы антропогендік топырақ (антрозол). Оны "Амазонканың қара жері" немесе "үндістердің қара жері" деп те атайды. Португал тілінде оның толық атауы terra preta do índio немесе terra preta de índio ("үндістердің қара топырағы", "үндістердің қара жері"). Terra mulata ("мулат жері") ашық немесе қоңыр түсті болады. Терра-прета өзінің ерекше қара түсін ауа райына ұшыраған көмірдің құрамына қарызды, бұл көмір тұрақты және мыңдаған жылдар бойы топырақта қалады, минералдар мен қоректік заттарды байланыстырып, сақтайды. Терра-прета төмен температурадағы көмір қалдықтарының жоғары концентрациясымен сипатталады; терра-прета сияқты құнарлы топырақтарда микроорганикалық белсенділіктің жоғары деңгейі және нақты экожүйелердегі басқа да ерекшеліктер кездеседі. Терра-прета аймақтары көбінесе terra comum (ˈtɛʁɐ koˈmũ, ku) немесе "жалпы топырақ"пен қоршалған; бұл құнарсыз топырақтар, негізінен акризольдар. Терра-претаның жоғары көмір, микробиологиялық өмір және органикалық заттар концентрациясының арқасында қоректік заттардың шайылуына аз бейім. Бұл комбинация қоректік заттарды, минералдарды және микроорганизмдерді жинақтап, шайылуға төзімділік көрсетеді. Терра-прета топырағы 450–950 жылдары аралығында шаруалық қоғамдармен жасалған. Топырақтың тереңдігі жылына шамамен 100 метрге жетеді. Оның жылына белгілі бір мөлшерде өзін-өзі жаңартатыны хабарланады.
Terra preta (ˈtɛʁɐ ˈpɾetɐ, literally "black soil" in Portuguese) is a type of very dark, fertile anthropogenic soil (anthrosol) found in the Amazon Basin. It is also known as "Amazonian dark earth" or "Indian black earth". In Portuguese its full name is terra preta do índio or terra preta de índio ("black soil of the Indian", "Indians' black earth"). Terra mulata ("mulatto earth") is lighter or brownish in color. Terra preta owes its characteristic black color to its weathered charcoal content, the charcoal is stable and remains in the soil for thousands of years, binding and retaining minerals and nutrients. Terra preta is characterized by the presence of low temperature charcoal residues in high concentrations; Fertile soils such as terra preta show high levels of microorganic activities and other specific characteristics within particular ecosystems. Terra preta zones are generally surrounded by terra comum (ˈtɛʁɐ koˈmũ, ku ), or "common soil"; these are infertile soils, mainly acrisols, Terra preta is less prone to nutrient leaching because of its high concentration of charcoal, microbial life and organic matter. The combination accumulates nutrients, minerals and microorganisms and withstands leaching. Terra preta soils were created by farming communities between 450 BCE and 950 CE. Soil depths can reach It is reported to regenerate itself at the rate of per year.
Алғашқы теориялар
Амазонканың қара топырақтарының пайда болуы кейінгі қоныс аударушыларға бірден анық болмады. Бір пікір бойынша, олар Анд тауларындағы жанартаулардан төгілген күлдің әсерінен пайда болған, себебі олар көбінесе жоғары террасалардың беткейлерінде кездеседі. Тағы бір теория оның қалыптасуын үшіншілік дәуірдегі көлдерде немесе жақындағы тоғандардағы шөгінділердің нәтижесі деп қарастырды.
Антропогендік тамырлар
Көмірдің жоғары мөлшері бар және қыш ыдыстардың қалдықтары жиі кездесетін топырақтар, тамақ дайындау, пісіру отындары, жануарлар мен балық сүйектері, сынған қыш ыдыстар сияқты қалдықтар жиналған кезде тұрғын үйлер маңында кездейсоқ жиналуы мүмкін. Көптеген терра прета топырақ құрылымдары ас үй қоқысының үстінде пайда болған деп саналады, сонымен қатар олар ірі көлемде әдейілеп жасалған. Тұрғын үйлердің төңірегіндегі өңделген жерлер терра мулата деп аталады. Терра мулата топырақтары айналасындағы топырақтардан гөрі құнарлырақ, бірақ терра претадан кем құнарлы, және көбінесе ағаш көмірін пайдалану арқылы қасақана жақсартылған. Осы типтегі топырақтар Амазонка бассейнінде б.з. дейінгі 450-950 жылдар аралығында пайда болған.
Амазония
Амазонкалықтар күрделі, кең ауқымды әлеуметтік құрылымдарды қалыптастырды, оның ішінде әмірліктер (әсіресе өзендер аралық аймақтарда) және тіпті ірі қалалар мен мекендер. Мысалы, Маражо аралындағы мәдениет әлеуметтік жіктелуді дамытып, 100 000 адамға дейін қамтамасыз еткен болуы мүмкін. Амазонкалықтар жерді кең көлемдегі егіншілікке жарамды ету үшін терра претаны пайдаланған болуы мүмкін. 16 ғасырда испан саяхатшысы Франсиско де Орельяна Амазонка өзенін алғашқы болып кесіп өткен еуропалық болды. Ол өзен бойында жүздеген шақырымға созылған, тығыз халқы бар аймақтарды сипаттады, бұл оның пікірінше, қазіргі кездегі халық санынан да көп болған. Орельяна даму деңгейін асыра көрсеткен болуы мүмкін, бірақ бұл мәселе даулы. Оның сөзін растайтын дәлелдер – біздің заманымыздың 0-1250 жылдары аралығында жасалған геоглифтер мен терра прета табылған жерлер. Геоглифтерден басқа, бұл халықтар ұзақ сақталатын ескерткіштер қалдырмаған, мүмкін, олар ағаштан салғандықтан, ылғалды климатта шіріп кеткен, ал тас болмаған. Осы өркениет көлемі қандай болса да, ол 16 және 17 ғасырлардағы демографиялық төңкерістен кейін, еуропалықтар әкелген шешек сияқты жұқпалы аурулардың салдарынан жойылды. Отқа орныққан егіншілер қайтадан көшпелі өмір салтына көшті, бірақ өздерінің отырықшы ата-бабаларының ерекше дәстүрлерін сақтап қалды. Олардың жартылай көшпелі ұрпақтары рулық халықтар арасында мұрагерлікпен берілетін, бірақ жері жоқ аристократияның ерекшелігімен ерекшеленеді, бұл отырықшы, егіншілік мәдениеті жоқ қоғам үшін тарихи аномалия. Сонымен қатар, көптеген жергілікті халықтар отарлаудан қашу үшін көшпелі өмір салтына бейімделді. Бұл терра претаның өзін-өзі жаңарту қабілеті сияқты артықшылықтарын азайтуы мүмкін: фермерлер көшіп жүргенде жаңа топырақты өңдей алмады. Жарып, күйдіру әдісі осы жағдайларға бейімделудің бір жолы болуы мүмкін. Еуропалықтар келгеннен кейін 350 жыл бойы, бассейнің португалдық бөлігі ешқандай күтімсіз қалды.
Орналасқан жері
Terra preta топырақтары негізінен Бразилияның Амазонка аймағында кездеседі, онда Sombroek et al. жердің кемінде 0,1–0,3% немесе аз орманды Амазонияның жабатынын есептейді; жақындағы модельге негізделген болжамдар terra preta топырақтары орманның 3,2% құрауы мүмкін екенін көрсетеді. Terra preta орташа есеппен кішкентай учаскелерде кездеседі, бірақ шамамен 100 гектарға дейін жететін аудандар да тіркелген. Олар әртүрлі климаттық, геологиялық және топографиялық жағдайларда табылған. Олар көбінесе өзендер аралық жерлерде (көбінесе дөңгелек немесе линза тәрізді) орналасқан, олардың орташа көлемі шамалы. (Амазонка бассейніндегі terra preta жерлерінің таралу картасын қараңыз). Тропикалық орманның саванналар арасындағы таралуы негізінен адамның әрекетінен туындаған болуы мүмкін – бұл әлемдегі ауыл шаруашылығы мен табиғатты қорғау үшін маңызды салдарлары бар тұжырым. Terra preta жерлері Боливияның Льянос-де-Моксос аймағында, Эквадорда, Перуде және Француз Гвианасында, сондай-ақ Африкада Бенин, Либерия және Оңтүстік Африка саванналарында да белгілі. Terra preta әртүрлі түрлері бар. Мысалы, тұрғын үйлерге жақын бау-бақшалар, алыс жатқан егістіктерге қарағанда, көбірек қоректік заттар алған. Амазонканың қара топырақтарының әртүрлілігі олардың барлығы топырақты жақсарту үшін мақсатты түрде жасалған-ма, әлде ең жеңіл түрлері адам қоныстануының нәтижесі ме, анықтауды қиындатады. Terra preta-ның өз көлемін ұлғайту қабілеті – демек, көміртекті көбірек сіңіру қабілеті – алғаш рет Канзас университетінің педологы Уильям И. Вудспен құжатталған. Көмірлі материалдың барлық түрлері ағаш көмірі деп аталады. Шартты түрде, ағаш көмірі – бұл термиялық немесе сусыздану реакциясы арқылы өзгерткен кез келген табиғи органикалық зат, оның оттегі/көміртек (O/C) қатынасы 60-тан кем; топырақтағы минералдар мен органикалық заттармен болатын ықтимал өзара әрекеттесулерге байланысты, тек O/C үлесін анықтау арқылы ағаш көмірін анықтау мүмкін емес. Сутек/көміртек пайызы немесе бензол поликарбоксил қышқылы сияқты молекулалық маркерлерді екінші деңгейдегі идентификация ретінде қолдануға болады. Жергілікті халықтар кедей топыраққа төмен температурадағы ағаш көмірін қосты. Кейбір terra preta-да 9% дейін қара көміртек кездеседі (қоршаған топырақта 0,5% қарағанда). Басқа өлшемдерде, орташа мәндері шамамен 50 Mg/га/м болатын, қоршаған ферральсольдерге қарағанда 70 есе жоғары көміртек деңгейі анықталды. Terra preta топырақтарындағы ағаш көмірінің химиялық құрамы микробиологиялық ыдырауға қарсы ұзақ биологиялық және химиялық тұрақтылықты қамтамасыз ететін поликонденсацияланған ароматтық топтармен сипатталады; сондай-ақ, ішінара тотығудан кейін ең жоғары қоректік заттарды сақтайды. Жоғары температурада көмірлеу осы қабатты жояды және топырақтың құнарлылығын азда ғана арттырады. Ағаш көмірінің баяу тотығуы карбоксилді топтарды жасайды; олар топырақтың катион алмасу қабілетін арттырады. Биомассадан түзілген қара көміртек бөлшектерінің ядросы мыңдаған жылдар өткеннен кейін де хош иісті болып қалады және жаңа ағаш көмірінің спектрлік сипаттамаларын көрсетеді. Бұл ядроның айналасында және қара көміртек бөлшектерінің бетінде карбоксилді және фенолды көміртек түрлерінің жоғары үлесі бар, олар бөлшектің ядросынан кеңістіктік және құрылымдық жағынан ерекшеленеді. Молекулалар топтарын талдау қара көміртек бөлшегінің тотығуына, сондай-ақ қара емес көміртек сіңірілуіне дәлелдер береді. Осылайша, ағаш көмірі terra preta-ның тұрақтылығы үшін шешуші. Ферральсолды ағаш көмірімен толықтыру өнімділікті айтарлықтай арттырады. Бірнеше тәжірибелер көрсеткендей, зарядталмаған ағаш көмірі топыраққа алғаш рет енгізілген кезде, яғни оның тесіктері қоректік заттармен толғанша, қолда бар қоректік заттардың уақытша азаюына әкелуі мүмкін. Бұл мәселені ағаш көмірін кез келген сұйық қоректік заттарға (сарысу, өсімдік шайы, құрт шайы және т.б.) екі-төрт аптаға малып, шешуге болады.
Органикалық заттар мен қоректік заттар
Ағаш көмірінің ке porousтығы органикалық заттарды, суды және еріген қоректік заттарды, сондай-ақ пестицидтер мен ароматикалық полициклді көмірсутектер сияқты зиянды заттарды жақсырақ сақтап қалуға көмектеседі.
Органикалық заттар
Көмірдің органикалық молекулаларды (және суды) жоғары сіңіру қабілеті оның ке porous құрылысына байланысты. Terra preta-дағы көмірдің жоғары концентрациясы органикалық заттардың жоғары концентрациясын қолдайды (орташа есепте, айналасындағы топырақтарға қарағанда үш есе көп), 150 г/кг дейін. Антрозол топырағында азоттың (N) мөлшері де жоғары, бірақ бұл қоректік зат топырақтағы азотқа (N) қарағанда көміртегінің (C) үлесінің көп болуына байланысты бекітіліп қалады.
Микроорганизмдер мен жануарлар
Қаңғыбас құрт Pontoscolex corethrurus (Oligochaeta: Glossoscolecidae) ағаш көмірін жұтып қойып, оны минералды топырақпен бірге ұсақтап араластырады. P. corethrurus Амазонияда кеңінен таралған, әсіресе өрттен кейін пайда болатын ашық жерлерде, топырақтағы органикалық заттардың төмен деңгейіне төзімділігінің арқасында. Бұл, terra preta жасалуының маңызды факторы болып табылады, бұл агрономиялық біліммен байланысты, ол ағаш көмірін P. corethrurus құртының көмуіне ыңғайлы, жұқа, біркелкі қабаттарға бөлуді қамтиды. Кейбір құмырсқалар жаңадан пайда болған terra preta-дан қуылады; олардың тығыздығы, өндірілгеннен кейін шамамен 10 күн өткен соң, бақылау топырағына қарағанда төмен болады.
Синтетикалық терра-прета
Жаңадан пайда болған термин – "синтетикалық терра прета". STP – бұл бастапқы материалдарды қайталайтын материалдардан тұратын тыңайтқыш, оның ішінде ұнтақталған қыш, қан мен сүйек ұны, тыңайтқыш және биокөмір. Мұндай қоспа топырақты бірнеше рет жақсартады, кем дегенде терра мулата сапасына жетеді. Қан, сүйек ұны және тауық тыңайтқышы қысқа мерзімде органикалық тыңайтқыш қосу үшін пайдалы. Топырақтың құнарлылығын арттырудың ең маңызды және ерекше бөлігі – көміртегі, ол 4-10 мың жыл бұрын біртіндеп сіңірілген деп есептеледі. Биокөмір топырақтың қышқылдығын төмендетуге қабілетті, ал қоректік заттарға бай сұйықтыққа сіңген жағдайда, қоректік заттарды баяу босатып, топырақтағы микробтар үшін тіршілік ортасын қамтамасыз етеді. Терра прета болашақта көміртегіні сақтаудың маңызды жолы болуы мүмкін, сонымен қатар жердің құнарлылығының әлемдік төмендеуін және оған байланысты шөлдеуді тоқтатуға көмектеседі. Бұл кең ауқымда мүмкін бола ма, әлі дәлелденбеді. Ағаш люцернасы (tagasaste немесе Cytisus proliferus) – терра прета жасау үшін қолданылатын тыңайтқыш ағаштардың бір түрі. Бразилияда Embrapa және басқа да ұйымдар сияқты компаниялар осы топырақты қайта жаратуға күш салуда. Синтетикалық терра прета Перудің Жоғарғы Амазонка аймағындағы Сачамама биомәдени жаңғыру орталығында өндіріледі. Бұл аймақта көптеген терра прета топырақ аймақтары бар, бұл антрозолдың тек Амазонка алабында ғана емес, сонымен қатар биік жерлерде де пайда болғанын көрсетеді. Альфонс Эдуард Кригер жоғары гумусты, қоректік заттарға бай, суды сіңіретін топырақты өндіру үшін синтетикалық терра прета процесін әзірледі.
Жер бетіндегі санитарлық тазалық
Terra preta санитария (TPS) жүйелері несеп бөліп шығаратын құрғақ дәретханаларда сүт қышқылының жағдайларының әсерін пайдаланып, одан кейін құрттармен компостау арқылы өңдеу, санитарияның балама түрі ретінде зерттелді.