Экологическая интенсификация сельского хозяйства: баланс между урожаем и окружающей средой
Сельское хозяйство сталкивается с необходимостью баланса между производством пищи и воздействием на окружающую среду. Например, удобрения помогают получать высокие урожаи, но их чрезмерное использование приводит к выбросам парниковых газов и загрязнению. Эти последствия также угрожают будущему сельскохозяйственному производству.
Для устойчивого развития сельского хозяйства необходимо минимизировать использование ресурсов, таких как удобрения, и поддерживать рост культур другими способами. Один из подходов — экологическая интенсификация, которая подразумевает усиление экологического функционирования внутри ферм за счёт улучшения взаимосвязей между культурами, скотом, микроорганизмами, дикими растениями и животными.
Большинство предыдущих исследований экологической интенсификации проводились в краткосрочной перспективе (несколько лет), тогда как эффекты сельскохозяйственных практик часто проявляются дольше. Новое долгосрочное исследование, основанное на 30 экспериментах из Европы и Африки (продолжительностью 10 лет и более), позволило оценить, может ли экологическая интенсификация снизить потребность в двух ресурсах: азотных удобрениях и интенсивной обработке почвы (вспашке).
Изученные практики и ресурсы
В исследовании анализировались три класса экологических практик:
- Диверсификация культур — севооборот или совместная посадка разных культур.
- Включение сидеральных культур (например, кормовых или почвопокровных), а не только продовольственных.
- Управление органическим веществом — использование компоста или навоза, оставление растительных остатков на поле.
Эти практики сравнивались с эффектами от изменения использования двух ресурсов: синтетических азотных удобрений и интенсивности обработки почвы.
Ключевые результаты
Взаимодействие с удобрениями: Экологические практики обычно повышали урожайность, когда использование синтетического азотного удобрения было низким. При высоком уровне применения удобрений дополнительной пользы от этих практик часто не наблюдалось. Это связано с тем, что и удобрения, и многие экологические практики (например, включение бобовых, внесение навоза) выполняют одну основную функцию — поставляют азот культуре. Использование их вместе не давало кумулятивного эффекта.
Дополнительные преимущества: В некоторых случаях экологические практики приносили небольшую дополнительную пользу даже при высоком уровне азота. Например, добавление навоза и компоста повышало урожайность, улучшая структуру почвы, микробную активность, удержание воды и круговорот других питательных веществ.
Комбинация практик: Использование двух экологических практик вместе обычно было выгодным, поскольку они выполняли разные функции.
Взаимодействие с обработкой почвы: Обработка почвы не взаимодействовала сильно с экологическими практиками, что указывает на их различные функции. Это означает, что фермеры могут независимо выбирать стратегии обработки почвы и внедрения экологических практик.
Значение для сельского хозяйства
Экологическая интенсификация может помочь сбалансировать производство продуктов питания и воздействие на окружающую среду:
- Там, где удобрений много: Фермеры могут использовать экологические практики для снижения применения удобрений без потери урожайности.
- Там, где удобрений мало: Фермеры в бедных или удалённых сообществах, где ресурсы дороги или недоступны, могут использовать экологические практики для повышения урожайности.
Исследование показывает, что экологическая интенсификация может стать инструментом для более справедливого распределения удобрений в мире. Это позволит сократить их использование там, где оно избыточно (крупные коммерческие фермы), и увеличить там, где его недостаточно (мелкие фермерские хозяйства в развивающихся странах), не перегружая глобальные экосистемы азотным загрязнением.