Через 30 лет монокультура на американских полях потеряет свою актуальность
Считается, что монокультура — или специализация на выращивании одной культуры на крупном поле, где урожай собирают мощными сельхозмашинами на упрощенном ландшафте, — увеличивает производственные мощности фермы. Однако недавнее исследование, охватывающее материковую часть Соединенных Штатов, предполагает, что верно обратное
«Мы обнаружили, что в более разнообразных системах урожайность кукурузы и пшеницы может быть на 10 процентов выше. А если объединить высокое разнообразие почвенного покрова с более сложной конфигурацией ландшафта, урожайность кукурузы и пшеницы даст прибавку более чем на 20 процентов», — говорит Эмили Берчфилд, доцент кафедры экологических наук Университета Эмори и соавтор исследования, опубликованного в журнале Nature Food.
Исследование Берчфилда объединяет пространственно-временные, социальные и экологические данные, чтобы понять будущее продовольственной и водной безопасности в Соединенных Штатах на фоне изменения климата и предоставить фермерам полезные рекомендации.
«Сельское хозяйство — уже одна из самых сложных работ на планете, — говорит Берчфилд. — И жизни многих людей зависят от системы земледелия, которая, скорее всего, не будет устойчивой через 30 лет. Диверсификация ландшафта, по-видимому, является важным элементом повышения устойчивости АПК к изменению климата, как в масштабах страны, так и в масштабах хозяйств».
Сельское хозяйство коренным образом изменило ландшафт Земли. В глобальном масштабе оно занимает треть всех незамерзающих земель. В Соединенных Штатах сельское хозяйство покрывает более половины площади суши и свыше двух третей полей возделывается за счет товарных культур кукурузы, пшеницы или сои.
Хорошо известно, что разнообразные ландшафты связаны с более здоровыми экосистемами, благоприятными для опыления, удержания воды и качества почвы.
Небольшие полевые испытания показали, что добавление разнообразия в виде живых изгородей или цветочных полос позволило улучшить урожайность сельскохозяйственных культур.
В данной работе исследователи изучили, как такое разнообразие влияет на урожайность сельскохозяйственных культур в крупномасштабной национальной перспективе.
Аналитика основывалась на общедоступных данных, в том числе на данных CropScape Министерства сельского хозяйства США, ежедневных данных о погоде от климатической группы PRISM, а также на свойствах почвы и ландшафтов из Индекса продуктивности природных товарных культур. Ученые интегрировали данные в аналитическую компьютерную модель сельскохозяйственных культур и урожайности для 3100 округов США, за период с 2008 по 2018 год.
Затем исследователи использовали эту модель, чтобы проверить влияние разнообразия и сложности ландшафтов на урожайность основных продовольственных культур США — кукурузы, пшеницы и сои. Исследователи учитывали такие факторы, как погода, качество почвы, доступ к воде и ценовые колебания рынка.
Результаты показали, что увеличение разнообразия почвенного покрова связано с увеличением урожая кукурузы и пшеницы более чем на 10 процентов — эффект, аналогичный влиянию сезонных осадков и плодородия почвы. А разнообразные ландшафтные конфигурации были связаны с приростом урожайности кукурузы и пшеницы более чем на 20 процентов.
Сейчас исследователи пытаются понять, как лучше всего применить ландшафтное разнообразие в региональном масштабе.
«Соединенные Штаты огромны, и не может быть единой стратегии, подходящей для всех, — говорит Берчфилд. — Мы планируем рассмотреть различные регионы, препятствия и возможности на пути к диверсификации для каждой области. Мы надеемся, что наша работа сможет предоставить основанные на данных доказательства, которые помогут фермерам намеренно диверсифицировать свои ландшафты, получить дополнительную прибыль и одновременно повысить устойчивость производства к изменению климата».
