Диверсификация сельского хозяйства на Среднем Западе США для устойчивости и стабильности

Исследование, опубликованное в PNAS Nexus, показывает, что диверсификация культур и интеграция животноводства повышают эффективность ферм и улучшают экосистемные услуги на Среднем Западе США.

Матьё Деландметр, Бруно Бассо и их коллеги использовали валидированную модель симуляции сельхозкультур для оценки 18 сценариев управления на площади 46 миллионов гектаров в течение трёх десятилетий с высоким пространственным разрешением. Авторы сравнили монокультуру кукурузы с диверсифицированными севооборотами, включающими покровные культуры, и системами с интегрированным выпасом скота, оценив продуктивность, прибыльность, стабильность урожайности, устойчивость к климату, содержание углерода в почве, вымывание азота и выбросы парниковых газов.

Ключевые результаты:

• Увеличение разнообразия культур с монокультуры кукурузы до севооборота кукуруза-соя-пшеница с покровными культурами повысило стабильность продуктивности до 65%.
• Снижение применения азотных удобрений на 25% уменьшило выбросы парниковых газов на 28%, превратив системы из чистых источников углерода в нейтральные или поглотители, при этом экономическая отдача выросла на 3% за счёт снижения затрат.
• Системы с интеграцией пастбищного животноводства показали на 159% большую стабильность продуктивности и на 5% более высокую устойчивость к экстремальным засухам по сравнению с монокультурой кукурузы.
• Покровные культуры увеличили секвестрацию органического углерода в почве в среднем на 55%.

Авторы выявили ряд компромиссов: более разнообразные севообороты имеют более низкую общую урожайность, но обеспечивают большую экономическую стабильность и экологические преимущества. Высокодетальный подход исследования помогает выявлять методы управления, оптимизирующие как экономические, так и экологические результаты.