Сокращение объемов обработки почвы повышает урожайность
Ежегодно в сельском хозяйстве происходит деградация более 24 млн. акров плодородной почвы, что вызывает обеспокоенность по поводу удовлетворения растущего глобального спроса на продовольствие. Однако, по данным новых Стэнфордских исследований, простая фермерская практика, появившаяся в 1930-х годах, может помочь в решении этой проблемы. Исследование, опубликованное 6 декабря в «Письмах об экологических исследованиях», показывает, что фермеры Среднего Запада, которые снизили степень вспашки почвы, увеличили урожайность кукурузы и сои, одновременно возвращая здоровье почве и снижая производственные затраты.
«Сокращение объемов обработки почвы является беспроигрышным для сельского хозяйства во всем кукурузном поясе, — говорит ведущий автор исследования Джиллиан Дейнс, научный сотрудник Стэнфордского центра по продовольственной безопасности и окружающей среде, доктор наук. «Беспокойство по поводу того, что это может повредить урожайности сельскохозяйственных культур, не позволило некоторым фермерам перейти на другие методы, но мы обнаружили, что это обычно приводит к повышению урожайности».
Мониторинг из космоса
Фермеры обычно обрабатывают почву перед посадкой кукурузы или соевых бобов. Практика, известная как борьба с сорняками, смешивание питательных веществ, расщепление уплотненной почвы и, в конечном счете, увеличение производства продовольствия в краткосрочной перспективе. Однако со временем этот метод разрушает почву. В докладе Продовольственной и сельскохозяйственной организации Объединенных Наций за 2015 год сделан вывод о том, что за последние 40 лет мир потерял треть плодородных земель в результате деградации почв. Исчезновение этих земель представляет собой серьезную проблему для производства продовольствия, особенно в условиях растущего давления на сельское хозяйство, вынуждающего его кормить растущее население мира.
Напротив, сокращение объемов обработки почвы, то есть консервация, способствует более рациональному использованию почв, снижению эрозии, а также улучшению водоудержания и дренажа. Это включает в себя сохранение остатока урожая предыдущего года (например, стебли кукурузы) на поле при посадке следующего урожая, при незначительной механической обработке почвы или вообще без нее. Эта практика используется во всем мире на площади более 370 млн. акров, главным образом в Южной Америке, Океании и Северной Америке. Однако многие фермеры опасаются, что этот метод может привести к снижению урожайности и прибыли. Изучение эффекта урожайности в прошлом ограничивалось местными экспериментами, часто на исследовательских станциях, которые не в полной мере отражают практику производства.
Стэнфордская команда обратилась к машинному обучению и спутниковым наборам данных для устранения этого пробела в знаниях. Во-первых, они определили области сокращенной и обычной обработки почвы на основе ранее опубликованных данных, описывающих ежегодную практику США в период с 2005 по 2016 гг. Используя спутниковые модели урожайности культур, которые учитывают такие переменные, как климат и жизненные циклы культур, они также рассмотрели урожай кукурузы и сои за это время. Чтобы количественно оценить влияние уменьшенной обработки почвы на урожайность, исследователи обучили компьютерную модель сравнивать изменения урожайности, основанные на практике обработки почвы. Они также регистрировали такие элементы, как тип почвы и погода, чтобы определить, какие условия оказали большее влияние на урожай.
Повышение урожайности
Исследователи подсчитали, что урожайность кукурузы увеличилась в среднем на 3,3%, а соевых бобов на 0,74% на полях, обработанных с применением методов долговременной консервативной обработки почвы в девяти штатах, отобранных для анализа. Урожайность от дополнительного тоннажа, вошедшего в Топ-15 мировых лидеров по обеим культурам. Что касается кукурузы, то это примерно 11 млн. дополнительных метрических тонн, что соответствует объему производства Южной Африки, Индонезии, России или Нигерии в 2018 году. Что касается соевых бобов, то добавленные 800 000 метрических тонн находятся между Индонезией и Южной Африкой в целом.
В некоторых районах рост цен на кукурузу составил до 8,1%, на соевые бобы до 5,8%. На других полях отрицательные урожаи кукурузы составили 1,3 процента, сои 4,7 процента. Вода в почве и сезонные температуры оказывали наибольшее влияние на разницу в урожайности, особенно в более сухих и теплых регионах. Влажные условия были также признаны благоприятными для культур, за исключением раннего сезона, когда заболоченные почвы получают выгоду от традиционной обработки почвы, которая, в свою очередь, высыхает и аэрируется.
«Определение того, когда и где лучше всего сократить пахотные работы, может помочь максимизировать выгоды от технологии и направить фермеров в будущее», — сказал авторы исследования.
Потребуется время, чтобы увидеть выгоды от сокращения обработки почвы, так как она лучше всего работает при непрерывном внедрении. По подсчетам исследователей, фермеры, выращивающие кукурузу, не увидят полной выгоды в течение первых 11 лет, а для полной реализации урожая сои потребуется в два раза больше времени. Однако такой подход также приводит к снижению затрат в связи со снижением потребности в рабочей силе, топливе и сельскохозяйственном оборудовании, а также к сохранению плодородных земель. Исследование действительно показывает небольшой положительный эффект даже в течение первого года реализации, причем с течением времени, по мере улучшения состояния почвы, он увеличивается. Согласно отчету по сельскохозяйственной переписи 2017 года, фермеры, похоже, получают долгосрочную инвестицию, и около 35 процентов пахотных земель в США теперь обрабатываются с уменьшенной обработкой почвы.
«Одна из главных задач в сельском хозяйстве сегодня — достижение наилучших урожаев без учета будущего производства. Эти исследования показывают, что снижение объемов обработки почвы может стать решением для повышения урожайности в долгосрочной перспективе», — сказал Дайнс.
Источник: ScienceDaily
Фото: ledaariusking1211.blogspot.com
