Rośliny odporne na warunki klimatyczne: naukowcy odkrywają, że klucz leży w glebie

Rośliny odporne na warunki klimatyczne: naukowcy odkrywają, że klucz leży w glebie

Od Zmiany klimatyczne zagrażają zdolności rolników do dostarczania żywności dla świata produkować badacze i działacze na rzecz ochrony środowiska uważają, że znaleźli rozwiązanie: zabawę w błocie.

Zgłaszają coraz większą liczbę dowodów eksperymentalnych na to, że poprawa jakości gleby może zwiększyć odporność plonów na susze i ekstremalne warunki pogodowe, i wzywają rządy do oferowania zachęt finansowych rolnikom prowadzącym rolnictwo regeneracyjne, aby uodpornić pola uprawne na klimat. Praktyki te obejmują promowanie Mikrobiom gleby – czyli społeczności drobnoustrojów w glebie – poprzez obracanie roślin między polami i dodawanie „roślin okrywowych”. Rośliny te niekoniecznie są zbierane, ale zapobiegają erozji gleby i wzmacniają składniki odżywcze w glebie.

„Istnieje wiele negatywnych skutków zmiany klimatu, które stwarzają wyzwania dla naszego systemu żywnościowego” – mówi Rob Myers, dyrektor Centrum Rolnictwa Regeneracyjnego na Uniwersytecie Missouri w Kolumbii. „Metody przeciwdziałania temu to różnorodność biologiczna, więcej materii organicznej w glebie i podejście zintegrowane”.

Jednak przejście na takie praktyki wymaga inwestycji początkowej. Naukowcy i rolnicy, którzy rozmawiali z Nature, potwierdzają, że rolnictwo regeneracyjne działa, ale może minąć kilka lat, zanim gospodarstwa zobaczą zyski. W Stanach Zjednoczonych zwolennicy wzywają Kongres do uwzględnienia większej liczby dotacji na rolnictwo regeneracyjne w ustawie Farm Bill – kompleksowym pakiecie legislacyjnym aktualizowanym co pięć lat, obejmującym finansowanie pomocy w przypadku klęsk żywiołowych i szkolenia rolników. Najnowsza wersja wygasła 30 września. Tymczasem w ubiegłym roku weszła w życie najnowsza wersja Wspólnej Polityki Rolnej Unii Europejskiej, która przewidywała finansowanie rolników stosujących takie zrównoważone praktyki.

Pielęgnacja podłogi

Rolnictwo przemysłowe zazwyczaj opiera się na nawozach, pestycydach i maszynach do produkcji wysokowydajnych monokultur – takich jak kukurydza czy pszenica. Nadmierne stosowanie środków chemicznych w tych uprawach zakłóca procesy ekologiczne w glebie i jest główną przyczyną zanieczyszczenia wody w Stanach Zjednoczonych. Niezdrowa gleba ma trudności z wchłanianiem wody i magazynowaniem składników odżywczych.

Szacuje się, że w latach 2013–2017 w wyniku erozji utracono 8505 mln ton wierzchniej warstwy gleby na gruntach rolnych w USA. Organizacja Narodów Zjednoczonych ds. Wyżywienia i Rolnictwa ostrzega, że ​​do 2050 r. ponad 90% gleb na świecie jest zagrożonych degradacją; może to prowadzić do wzrostu głodu.

Choć rolnictwo regeneracyjne nie ma formalnej definicji, naukowcy rozmawiający z „Nature” twierdzą, że jego ogólnym celem jest odbudowa zdrowej gleby. Zaczyna się od zwiększenia ilości materii organicznej – w tym żywych korzeni i obornika – w celu odżywienia mikrobiomu gleby i recyklingu składników odżywczych dla roślin.

Chociaż termin jest nowoczesny, zasady regeneracji są starożytne. Wdrożenie ich oznacza „powrót do niektórych praktyk, na których my, ludzkość, polegamy od tysięcy lat” – mówi Rich Smith, agroekolog z Uniwersytetu New Hampshire w Durham.

Rośliny okrywowe

Jedną z praktyk uważanych za regeneracyjną jest uprawa roślin okrywowych: sadzenie gatunków, które zwykle nie są zbierane, takich jak koniczyna, gdy główna uprawa jest poza sezonem, zamiast pozostawiać ziemię bez obsadzenia. Korzenie roślin okrywowych zapobiegają erozji i pochłaniają nadmiar azotanów z nawozów, które w przeciwnym razie przedostawałyby się do strumieni i wód gruntowych. Kiedy rolnik przycina roślinę okrywową w ramach przygotowań do następnego sadzenia rośliny głównej, zostaje ona włączona do gleby, gdzie stanowi pożywienie dla bakterii i bezkręgowców żyjących w glebie oraz poprawia żyzność gleby. W 2022 r. tylko około 5% gruntów uprawnych w Stanach Zjednoczonych znajdowało się pod uprawami osłonowymi, ale liczba ta rośnie; W 2022 r. uprawy były o 17% wyższe niż w 2017 r.

Podczas poważnej suszy, która w 2012 r. spustoszyła uprawy kukurydzy i soi na Środkowym Zachodzie Stanów Zjednoczonych, Myers usłyszał od rolników, którzy twierdzili, że pola z roślinami okrywowymi nie ucierpiały tak bardzo, jak pola bez roślin okrywowych. Dlatego współpracował z Conservation Technology Information Center, organizacją non-profit z siedzibą w West Lafayette w stanie Indiana, która promuje ochronę środowiska w rolnictwie, oraz z programem zrównoważonego rolnictwa Departamentu Rolnictwa Stanów Zjednoczonych (USDA), aby stworzyć krajowe badanie roślin okrywowych. Badacz przebadano około 700 rolników i odkryli, że plony kukurydzy były średnio o 9,6% wyższe, a soi o 11,6%, gdy na tych polach zasadzono rośliny okrywowe.

Było to zaskakujące, ponieważ „w tamtym czasie wiele osób uważało, że rośliny okrywowe odprowadzają wilgoć” i nie pozostawiają wystarczającej ilości dla głównych upraw, powiedział Myers.

USDA oferuje dotacje rolnikom stosującym rośliny okrywowe. Spośród rolników, którzy wzięli udział w krajowym badaniu roślin okrywowych na lata 2022–2023 i otrzymali płatności z tytułu uprawy roślin okrywowych, 90% stwierdziło, że prawdopodobnie będą kontynuować tę praktykę po ustaniu finansowania.

Doceniaj różnorodność

Istnieją również dowody na to, że płodozmian może poprawić jakość i odporność gleby. Uprawa różnych roślin zamiast uprawiania tej samej monokultury na tym samym polu przez lata może poprawić jakość gleby bez utraty produktywności, powiedział Smith.

Można to osiągnąć poprzez zmianę różnych upraw, w tym roślin okrywowych, na tym samym polu w czasie lub sadzenie wielu roślin jednocześnie na tym samym polu, w tym „trzech sióstr”: kukurydzy, fasoli i dyni, które są uprawiane przez niektóre plemiona indiańskie od stuleci.

Przegląd 20 badań, w których analizowano wpływ płodozmianu na życie w glebie, wykazał, że płodozmian wielogatunkowy zwiększył liczbę mikroorganizmów w glebie o około 15% w porównaniu z polami monokulturowymi i zwiększył różnorodność drobnoustrojów o ponad 3% 1. Uprawa dwóch lub więcej różnych upraw wytwarza również w glebie więcej składników odżywczych, węgla i azotu, niż monokultury 2. Przegląd 33 prac dotyczących pól, na których uprawiano razem rośliny strączkowe i zboża, wykazał wzrost stabilności plonów z roku na rok w porównaniu z polami monokulturowymi 3, co sugeruje, że gospodarstwa charakteryzujące się różnorodnością biologiczną mogą zwiększyć bezpieczeństwo żywnościowe.

„Takie systemy często są bardziej odporne na zmiany pogody i mają lepszą odporność na choroby” – mówi Smith. „Dowody są stosunkowo mocne na to, że utrzymują one, jeśli nie zwiększają, zwroty”.

Innowacyjne zachęty

Jednak przejście na rolnictwo regeneracyjne może zająć około trzech lat, aby się opłaciło, twierdzą rolnicy i badacze, którzy rozmawiali z Nature.

Brandon Kaufman, rolnik w czwartym pokoleniu z Moundridge w stanie Kansas, zmienia uprawy i pozwala bydłu wypasać pola jesienią i zimą, aby nawozić glebę. Kiedy rozpoczął rolnictwo regeneracyjne w odziedziczonym gospodarstwie przemysłowym, stwierdził, że „nie ma siatki bezpieczeństwa”. Dotacje rządowe „zmusiły mnie do wypróbowania pewnych rzeczy, w wyniku czego zdobyłem ogromną wiedzę”.

Programy federalne, stanowe i korporacyjne zapewniające zachęty do sadzenia roślin okrywowych zwykle kończą się po dokonaniu przez rolników zmiany. Aby wesprzeć producentów dostarczających żywność dla kraju i wdrożyć te praktyki w dłuższej perspektywie, amerykańska ustawa rolna powinna obejmować środek umożliwiający obniżenie składek ubezpieczeniowych dla rolników, twierdzą Kaufman i inni. USDA przetestowało ten pomysł podczas pandemii Covid-19, oferując rolnikom, którzy zasadzili rośliny okrywowe, zniżkę na ubezpieczenie w wysokości 5 dolarów za akr. Ten federalny program dobiegł już końca, ale stany Iowa, Wisconsin i Illinois wdrożyły własne wersje.

Kaufman twierdzi, że rolnicy mogą odejść od praktyk rolnictwa przemysłowego i przejść na zdrowszą glebę. „Wystarczy czas” i zachęty finansowe, aby skłonić producentów do zmiany zdania – dodaje. To ważne, bo „kiedy pomyślisz o swoich dzieciach i wnukach… skąd będzie dla nich żywność za 100 lat?”

1. Venter, Z. S., Jacobs, K. & Hawkins, H.-J. Pedobiologia 59, 215–223 (2016).

   Artykuł
   
   Scholar Google

2. McDaniel, MD, Tiemann, L. K. i Grandy, A. S. Ecol. Aplikacja 24, 560–570 (2014).

   Artykuł
   PubMed
   
   Scholar Google

3. Raseduzzaman, M. & Jensen, ES Euro. J. Agron. 91, 25–33 (2017).

   Artykuł
   PubMed
   
   Scholar Google

Pobierz referencje