Системы многолетних культур: устойчивое решение для мирового сельского хозяйства

Сельское хозяйство, краеугольный камень человеческой цивилизации, сталкивается с беспрецедентными вызовами в XXI веке. Рост населения, изменение климата и деградация окружающей среды требуют перехода к более устойчивым и жизнеспособным методам ведения сельского хозяйства. Системы многолетних культур предлагают многообещающий путь для решения этих проблем, предоставляя многочисленные экологические, экономические и социальные преимущества по сравнению с традиционными системами однолетних культур.

Что такое многолетние культуры?

Многолетние культуры — это растения, которые живут более двух лет, в отличие от однолетних культур, которые завершают свой жизненный цикл за один вегетационный период. Они формируют глубокие корневые системы, что позволяет им существовать в течение нескольких сезонов и лет без пересадки. Эта ключевая особенность дает значительные преимущества в плане здоровья почвы, сохранения воды и снижения трудозатрат.

Примеры многолетних культур включают:

• Фрукты и орехи: яблоки, ягоды, виноград, миндаль, грецкие орехи, каштаны
• Овощи: спаржа, артишоки, ревень
• Зерновые и бобовые: Кернза (промежуточный пырей), многолетний рис, голубиный горох
• Кормовые культуры: люцерна, клевер, различные травы
• Энергетические культуры: просо прутьевидное, мискантус

Типы систем многолетних культур

Системы многолетних культур охватывают широкий спектр подходов, каждый из которых адаптирован к конкретным условиям окружающей среды и сельскохозяйственным целям. Вот некоторые распространенные типы:

Агролесоводство

Агролесоводство интегрирует деревья и кустарники в сельскохозяйственные системы. Это может включать посадку деревьев рядом с культурами (аллейные посадки), управление деревьями на пастбищах (сильвопастбищная система) или создание лесных садов. Системы агролесоводства предоставляют многочисленные преимущества, включая:

• Повышение плодородия почвы: деревья поставляют органическое вещество и фиксируют азот в почве.
• Сохранение водных ресурсов: корни деревьев улучшают инфильтрацию воды и уменьшают сток.
• Секвестрация углерода: деревья накапливают углекислый газ, смягчая последствия изменения климата.
• Повышение биоразнообразия: системы агролесоводства создают среду обитания для диких животных.
• Диверсифицированный доход: фермеры могут получать доход от древесины, фруктов, орехов и других продуктов с деревьев.

Пример: в регионе Сахель в Африке фермеры используют методы агролесоводства для борьбы с опустыниванием и повышения продовольственной безопасности. Faidherbia albida, азотфиксирующее дерево, высаживается вперемешку с просом и сорго, обеспечивая тень, улучшая плодородие почвы и повышая урожайность. Деревья сбрасывают листья в сезон дождей, обеспечивая ценную мульчу для культур.

Многолетние поликультуры

Многолетние поликультуры предполагают совместное выращивание нескольких многолетних культур на одном поле. Этот подход имитирует природные экосистемы, способствуя биоразнообразию, устойчивости и стабильности. Подбирая взаимодополняющие виды, фермеры могут создавать синергетические отношения, которые повышают продуктивность и снижают давление вредителей и болезней.

• Сокращение вспышек вредителей и болезней: разнообразные растительные сообщества менее восприимчивы к массовому распространению вредителей и болезней.
• Улучшение круговорота питательных веществ: разные виды используют питательные вещества по-разному, что снижает их потери и повышает общую эффективность.
• Повышение эффективности использования воды: разнообразные корневые системы получают доступ к воде на разной глубине, максимизируя ее поглощение.
• Повышение устойчивости к изменению климата: поликультуры лучше переносят экстремальные погодные явления, такие как засухи и наводнения.

Пример: лесные сады, также известные как пищевые леса, представляют собой тип многолетней поликультуры, который имитирует структуру и функции естественной лесной экосистемы. Они обычно состоят из нескольких ярусов растительности, включая деревья, кустарники, травы, почвопокровные растения и лианы, которые производят съедобные или иные полезные продукты. Лесные сады можно встретить в различных климатических условиях, и они особенно хорошо подходят для мелкомасштабного фермерства и городского сельского хозяйства.

Ресурсосберегающее земледелие с многолетними компонентами

Ресурсосберегающее земледелие направлено на минимизацию нарушения почвенного покрова, поддержание почвенного покрова и диверсификацию севооборотов. Включение многолетних культур в системы ресурсосберегающего земледелия может еще больше улучшить здоровье почвы, уменьшить эрозию и улучшить качество воды.

• Снижение эрозии почвы: корни многолетних растений связывают почву, предотвращая эрозию от ветра и воды.
• Улучшение структуры почвы: корни многолетних растений создают макропоры в почве, улучшая аэрацию и дренаж.
• Увеличение органического вещества в почве: многолетние растения вносят органическое вещество в почву, повышая ее плодородие и влагоудерживающую способность.
• Снижение зависимости от синтетических ресурсов: здоровые почвы поддерживают здоровые растения, снижая потребность в удобрениях и пестицидах.

Пример: в регионе Пампасов в Южной Америке фермеры все чаще внедряют методы ресурсосберегающего земледелия, включая нулевую обработку почвы и использование покровных культур. Было показано, что включение многолетних кормовых культур в севооборот с однолетними культурами, такими как соя и кукуруза, улучшает здоровье почвы, снижает эрозию и повышает общую рентабельность фермы.

Экологические преимущества систем многолетних культур

Системы многолетних культур предлагают широкий спектр экологических преимуществ, способствуя созданию более устойчивого и жизнеспособного сельскохозяйственного ландшафта.

Улучшение здоровья почвы

Одним из наиболее значительных преимуществ многолетних культур является их положительное влияние на здоровье почвы. Их глубокие корневые системы улучшают структуру почвы, аэрацию и инфильтрацию воды. Они также способствуют увеличению органического вещества в почве, что повышает ее плодородие, влагоудерживающую способность и секвестрацию углерода.

С другой стороны, системы однолетних культур часто приводят к деградации почвы из-за вспашки, которая нарушает структуру почвы и уменьшает количество органического вещества. Многолетние культуры минимизируют нарушение почвенного покрова, позволяя почвенным организмам процветать и способствовать здоровью почвы.

Сохранение водных ресурсов

Многолетние культуры более эффективно используют воду, чем однолетние. Их глубокие корневые системы получают доступ к воде на более глубоких уровнях почвенного профиля, что снижает потребность в орошении. Они также улучшают инфильтрацию воды и уменьшают сток, минимизируя потери воды и эрозию почвы.

В регионах, сталкивающихся с нехваткой воды, системы многолетних культур могут играть решающую роль в сохранении водных ресурсов и обеспечении устойчивого сельскохозяйственного производства.

Секвестрация углерода

Многолетние растения накапливают углекислый газ в своих корнях и биомассе, способствуя смягчению последствий изменения климата. Они также способствуют секвестрации углерода в почве за счет увеличения содержания органического вещества. Исследования показали, что системы многолетних культур могут секвестрировать значительно больше углерода, чем системы однолетних культур.

Внедряя системы многолетних культур, фермеры могут способствовать сокращению выбросов парниковых газов и созданию более устойчивого сельскохозяйственного сектора.

Повышение биоразнообразия

Системы многолетних культур предоставляют среду обитания для широкого круга организмов, включая полезных насекомых, опылителей и диких животных. Разнообразные растительные сообщества создают более сложную и стабильную экосистему, снижая риск вспышек вредителей и болезней.

В отличие от них, монокультурные системы часто поддерживают ограниченное биоразнообразие, что делает их более уязвимыми для вредителей и болезней. Системы многолетних культур способствуют биоразнообразию, повышая устойчивость и жизнеспособность сельскохозяйственных ландшафтов.

Экономические аспекты систем многолетних культур

Хотя системы многолетних культур предлагают многочисленные экологические преимущества, их экономическая жизнеспособность также имеет решающее значение для широкого внедрения. Вот некоторые ключевые экономические соображения:

Затраты на создание

Создание систем многолетних культур может потребовать более высоких первоначальных инвестиций по сравнению с системами однолетних культур. Это включает стоимость посадочного материала, подготовку участка и рабочую силу. Однако эти первоначальные затраты часто компенсируются снижением трудозатрат и затрат на ресурсы в последующие годы.

Тщательное планирование и управление необходимы для минимизации затрат на создание и обеспечения долгосрочного экономического успеха систем многолетних культур.

Урожайность и продуктивность

Урожайность и продуктивность многолетних культур могут варьироваться в зависимости от вида, методов управления и условий окружающей среды. В некоторых случаях многолетние культуры могут иметь более низкую урожайность, чем однолетние, особенно в первые годы после посадки. Однако многолетние культуры часто имеют более длительный продуктивный период и могут давать несколько урожаев в год.

Исследования и разработки направлены на повышение урожайности и продуктивности многолетних культур с помощью селекции и методов управления.

Рыночные возможности

Рыночный спрос на многолетние культуры растет по мере того, как потребители все больше узнают об их экологических и питательных преимуществах. Однако рыночная инфраструктура и цепочки поставок для многолетних культур часто менее развиты, чем для однолетних. Фермерам может потребоваться изучить альтернативные каналы сбыта, такие как прямые продажи, фермерские рынки и переработка с добавленной стоимостью, чтобы получить доступ к нишевым рынкам и получить премиальные цены.

Развитие прочных рыночных связей и повышение осведомленности потребителей имеют решающее значение для расширения рыночных возможностей для многолетних культур.

Долгосрочная рентабельность

Долгосрочная рентабельность систем многолетних культур зависит от множества факторов, включая урожайность, цену, затраты на ресурсы и трудозатраты. Хотя первоначальные инвестиции могут быть выше, многолетние культуры могут обеспечить стабильный и диверсифицированный поток доходов в долгосрочной перспективе. Они также предлагают потенциальную экономию затрат за счет сокращения обработки почвы, использования удобрений и применения пестицидов.

Анализ затрат жизненного цикла может использоваться для оценки экономической жизнеспособности систем многолетних культур на протяжении всего их срока службы с учетом как первоначальных инвестиций, так и долгосрочных выгод.

Проблемы и возможности для систем многолетних культур

Несмотря на многочисленные преимущества, системы многолетних культур сталкиваются с рядом проблем, которые препятствуют их широкому внедрению. Эти проблемы включают:

• Ограниченные исследования и разработки: многолетним культурам уделялось меньше исследовательского внимания, чем однолетним, что привело к недостатку знаний об оптимальных методах их управления и селекционном потенциале.
• Отсутствие инфраструктуры и цепочек поставок: инфраструктура и цепочки поставок для многолетних культур часто недостаточно развиты, что затрудняет фермерам доступ к рынкам и получение ресурсов.
• Политические и нормативные барьеры: существующая сельскохозяйственная политика и нормативные акты часто отдают предпочтение системам однолетних культур, создавая барьеры для внедрения многолетних.
• Знания и навыки фермеров: фермерам может не хватать знаний и навыков, необходимых для эффективного управления системами многолетних культур.

Однако существуют также значительные возможности для содействия внедрению систем многолетних культур. Эти возможности включают:

• Растущий потребительский спрос: растущий спрос потребителей на устойчивые и здоровые продукты питания создает новые рыночные возможности для многолетних культур.
• Государственная поддержка и стимулы: правительства могут предоставлять финансовые стимулы, техническую помощь и финансирование исследований для поддержки внедрения систем многолетних культур.
• Совместные исследования и разработки: совместные усилия в области исследований и разработок с участием фермеров, исследователей и политиков могут ускорить разработку улучшенных сортов многолетних культур и методов управления.
• Образование и просвещение: образовательные и просветительские программы могут помочь фермерам узнать о преимуществах систем многолетних культур и развить навыки, необходимые для эффективного управления ими.

Глобальные примеры успешных систем многолетних культур

По всему миру фермеры и исследователи демонстрируют потенциал систем многолетних культур для повышения устойчивости, жизнеспособности и рентабельности. Вот несколько вдохновляющих примеров:

• Австралия: разработка сортов многолетней пшеницы трансформирует сельское хозяйство в Австралии, уменьшая эрозию почвы и повышая эффективность использования воды в засушливых и полузасушливых регионах. Эти сорта многолетней пшеницы могут обеспечивать выпас для скота и зерно для потребления человеком.
• США: Институт земли (The Land Institute) в Канзасе является пионером в разработке Кернзы, промежуточного пырея, который продвигается как устойчивая альтернатива обычной пшенице. У Кернзы глубокие корни, которые улучшают здоровье почвы, секвестрируют углерод и уменьшают сток питательных веществ.
• Европа: системы агролесоводства набирают популярность в Европе, предоставляя множество преимуществ, включая секвестрацию углерода, повышение биоразнообразия и увеличение доходов фермерских хозяйств. Фермеры сажают деревья рядом с культурами и управляют деревьями на пастбищах, чтобы создать более устойчивые и жизнеспособные сельскохозяйственные ландшафты.
• Латинская Америка: кофейные агролесоводческие системы распространены в Латинской Америке, обеспечивая тень для кофейных растений, улучшая плодородие почвы и поддерживая биоразнообразие. Эти системы часто включают разнообразные виды деревьев, обеспечивая множество продуктов для фермеров и местных сообществ.
• Азия: сорта многолетнего риса разрабатываются в Китае и других азиатских странах, предлагая потенциал для снижения трудозатрат, повышения эффективности использования воды и улучшения здоровья почвы. Эти сорта особенно хорошо подходят для мелких фермеров в развивающихся странах.

Будущее сельского хозяйства: внедрение систем многолетних культур

Системы многолетних культур представляют собой многообещающий путь к более устойчивому и жизнеспособному будущему сельского хозяйства. Имитируя природные экосистемы, эти системы могут улучшать здоровье почвы, сохранять воду, секвестрировать углерод и способствовать биоразнообразию. Хотя проблемы остаются, потенциальные выгоды от систем многолетних культур значительны. Инвестируя в исследования и разработки, поддерживая внедрение фермерами и создавая благоприятную политику, мы можем раскрыть весь потенциал систем многолетних культур для трансформации сельского хозяйства и создания более устойчивого мира.

Практические выводы:

• Для фермеров: изучите возможность интеграции многолетних культур в вашу существующую систему ведения сельского хозяйства. Начните с малого, с пилотного проекта, и постепенно расширяйтесь по мере накопления опыта. Сосредоточьтесь на видах, которые хорошо подходят для вашего местного климата и рыночных условий.
• Для политиков: предоставляйте финансовые стимулы и техническую помощь для поддержки внедрения систем многолетних культур. Инвестируйте в исследования и разработки для повышения урожайности и продуктивности многолетних культур. Устраняйте политические и нормативные барьеры, препятствующие внедрению многолетних культур.
• Для потребителей: поддерживайте фермеров, выращивающих многолетние культуры, покупая их продукцию. Узнайте больше о преимуществах многолетних культур и расскажите об этом своим друзьям и семье.

Работая вместе, мы можем создать более устойчивую и жизнеспособную сельскохозяйственную систему, основанную на принципах многолетности.

Дополнительные ресурсы

• The Land Institute: https://landinstitute.org/
• Savory Institute: https://savory.global/
• Всемирный центр агролесоводства (ICRAF): https://www.worldagroforestry.org/