Пользу уменьшенной обработки почвы проверили при помощи космического мониторинга
Отказ от интенсивной обработки почвы при выращивании сои и кукурузы в США увеличил урожайность этих культур, но ученые предупреждают, что получить отличные результаты в первый же год не получится
Ученые из Стэнфордского центра по продовольственной безопасности и окружающей среде опубликовали исследование относительно влияния снижения обработки почвы на фермерские хозяйства в США.
«Уменьшенная обработка почвы — это беспроигрышный вариант для сельского хозяйства на всем протяжении кукурузного пояса США», — пишет ведущий автор исследования Джиллиан Дейнс, доктор наук в Стэнфордском центре по продовольственной безопасности и окружающей среде. «Опасения по поводу того, что сокращение почвенных обработок может повредить урожайности, обычно не позволяют фермерам принять другие практики. Но в своей работе мы обнаружили, что предубеждение не соответствует действительности. Уменьшение объемов переворачиваемой почвы привело к увеличению урожайности», отметил он.
США — крупнейший производитель кукурузы и сои в мире — выращивает большинство этих двух культур на Среднем Западе.
В прошлом сезоне фермеры собрали около 367 миллионов метрических тонн кукурузы и 108 миллионов метрических тонн соевых бобов.
Мониторинг методов фермерства из космоса
Американские фермеры обычно обрабатывают почву до посадки кукурузы или соевых бобов — практика, предназначенная для контроля сорняков, смешивания питательных веществ, удаления почвенной корки, в конечном итоге должна увеличить урожайность в краткосрочной перспективе.
Однако со временем этот метод ухудшает почву. В отчете 2015 года от Продовольственной и сельскохозяйственной организации Объединенных Наций было установлено, что за последние 40 лет мир потерял треть сельскохозяйственных земель из-за истощения плодородного слоя.
Упадок некогда плодородных земель создает серьезную проблему для производства продовольствия, особенно в условиях давления на сельское хозяйство, чтобы прокормить растущее население планеты.
Напротив, уменьшение обработки почвы, также известное как консервация, способствует более рациональному управлению почвой, уменьшает эрозию и стоки, а также улучшает удержание воды и дренаж.
Практика консервации включает в себя оставление остатков урожая предыдущего года (таких как стебли кукурузы) на земле при посадке следующего урожая, практически без механической обработки почвы.
Хотя метод используется во всем мире, главным образом в Южной Америке, Океании и Северной Америке, он, в основном, ограничивается местными экспериментами.
Большинство аграриев опасаются падения прибыли из-за снижения урожайности при принятии методов консервации почвы.
Стэнфордская команда ученых обратилась к помощи искусственного интеллекта и спутниковым данным, чтобы получить объективную картину.
Во-первых, они определили области уменьшенной и традиционной обработки почвы из ранее опубликованных данных, описывающих ежегодную практику США за 2005–2016 годы.
Используя спутниковые модели урожайности культур, учитывающие такие переменные, как климат и жизненные циклы культур, они рассмотрели урожайность кукурузу и сои за это время.
Чтобы количественно оценить влияние уменьшенной обработки почвы на урожайность, эксперты обучили компьютерную модель сравнивать изменения урожайности, основанные на практике обработки почвы. Они также регистрировали такие элементы, как тип почвы и погода для определения условий, оказавших влияние на урожай.
После подсчетов выяснилось, что урожайность кукурузы улучшилась в среднем на 3,3 процента, а соевых бобов — на 0,74 процента на полях, управляемых методом долгосрочной практики консервации в девяти штатах.
Для кукурузы это составляет примерно 11 миллионов дополнительных метрических тонн, для сои – плюс 800 000 метрических тонн в масштабах страны.
В некоторых районах наблюдалось увеличение на 8,1% кукурузы и 5,8% на сою.
В других областях отрицательные показатели составили 1,3 процента для кукурузы и 4,7 для сои.
Влажность почвы и сезонные температуры были наиболее влиятельными факторами различий в урожайности, особенно в более засушливых и теплых регионах.
Влажные условия обычно признаются наиболее благоприятными для сельскохозяйственных культур, за исключением раннего сезона, когда заболоченные почвы получают выгоду от обычной обработки почвы, которая, в свою очередь, высыхает и аэрирует.
«Выяснение того, когда и где лучше всего работает уменьшенная обработка почвы, могло бы помочь максимизировать преимущества технологии для фермеров в будущем», — сказал старший автор исследования Дэвид Лобелл, профессор наук о системе Земли.
«Требуется время, чтобы увидеть преимущества уменьшенной обработки почвы, так как она лучше всего работает при непрерывной реализации. По подсчетам исследователей, фермеры, выращивающие кукурузу, не увидят полной выгоды в течение первых 11 лет, а в случае с соей понадобится в два раза больше времени. Однако такой подход приводит к снижению затрат из-за сокращения потребности в рабочей силе, топливе и сельскохозяйственном оборудовании, а также меньше тратится на закупку удобрения для поддержания плодородия земель для непрерывного производства продуктов питания. Исследование действительно показывает небольшой положительный эффект в первый год внедрения практики, которая становится более результативной со временем.
Согласно отчету по сельскохозяйственной переписи 2017 года, фермеры, похоже, оценили эти долгосрочные инвестиции, и около 35 процентов пахотных земель в США теперь управляются с уменьшенной обработкой почвы», сообщают авторы работы.
Источник: www.eurekalert.org