Рост урожайности до 50 в нашей стране можно обеспечить за счет
Добавил пользователь Евгений Кузнецов Обновлено: 19.09.2024
В учебном издании изложены ботанико-биологические особенности основных полевых культур, а также технологии их возделывания в Алтайском крае. Предназначено для студентов агрономического факультета АГАУ, обучающихся по специальностям 310200 - "Агрономия", 310100 - "Агрохимия и агропочвоведение". Может быть использовано аспирантами агрономических специальностей и специалистами сельского хозяйства Алтайского края.
Приведенный ниже текст получен путем автоматического извлечения из оригинального PDF-документа и предназначен для предварительного просмотра.
Изображения (картинки, формулы, графики) отсутствуют.
В 2021 году ряд регионов нашей страны заявил о расширении площадей, отведённых под сою. Например, в Орловской области и Хабаровском крае они увеличатся на 3,6 тыс. га, в Краснодарском крае – на 7 тыс. га, а в Липецкой области – на 11 тыс. га.
По таким показателям как урожайность сои и содержание в ней протеина российским аграриям есть, куда расти.
Климат как лимитирующий фактор
Показательные цифры приводит Сергей Зеленцов – член-корреспондент РАН, д. с.-х. н., заведующий отделом сои. В прошлом году под сою в нашей стране было отведено 2,83 млн га. Валовой сбор бобов составил 4,28 млн тонн. И это при исторически рекордной для нашей страны средней урожайности в 15,9 ц/га! Для сравнения: в 2001 году этот показатель составлял всего 9,4 ц/га.
Сергей Зеленцов – член-корреспондент РАН, д. с-х. н., заведующий отделом сои ФГБНУ ФНЦ ВНИИМК.
Динамика налицо, но российским соеводам есть куда расти. К примеру, в Китае средняя урожайность сои составляет 18,7 ц/га, в Канаде – 26,6 ц/га, а в США – 31,9 ц/га. Так почему же в плане урожайности мы отстаём от мировых производителей сои?
Причин тому несколько, но главным лимитирующим фактором является погодно-климатический. Сергей Зеленцов предлагает рассмотреть такой важный показатель, как распределение необходимых для роста сои сумм эффективных температур (выше +10 °С). Согласно ему климат на подавляющей части территории России слишком холодный для этой теплолюбивой культуры. Более того, по североамериканским критериям заниматься на ней соеводством просто невозможно. И только климатические условия европейского юга России гарантируют температурный режим, необходимый для сои.
Соя - культура, требовательная к температурному режиму и наличию влаги в почве.
Но ситуацию усложняет второй фактор – гидротермический, то есть соотношение выпавших и испарившихся осадков. На засушливом юге страны, где сумма эффективных температур благоприятствует развитию отрасли, для этого определённо не хватает влаги.
– Таким образом, в России соя выращивается либо в засушливых, либо в холодных условиях. Именно этим и определяется её невысокая урожайность, – поясняет Сергей Зеленцов.
Российская наука – российским аграриям
Сегодня на российском рынке семян сои присутствует несколько крупных иностранных селекционных компаний. Рекламируя свою продукцию, они заявляют о том, что российская наука не в состоянии создавать высокоурожайные сорта сои.
Но Сергей Зеленцов утверждает, что рост урожайности сои в нашей стране связан не столько с использованием сортов иностранной селекции, сколько с улучшением экономического состояния хозяйств и внедрением в производственный процесс современных технологий. А иностранные тепло- и влаголюбивые сорта, которые попадают на российские поля, в большинстве случаев страдают от засухи или низких температур.
Совершенно другое дело – отечественные сорта сои. Селекционеры, которые работают над их созданием, учитывают специфику российского климата и потребности аграриев. Отсюда основные направления отечественной селекции сои, которые перечисляет Сергей Зеленцов. Среди них:
- повышение урожайности в погодных условиях всех соесеющих регионов страны;
- рост засухоустойчивости за счёт увеличения глубины корневой системы и повышения сосущей силы корней;
- повышение содержания белка в семенах без снижения продуктивности сои;
- повышение иммунитета и толерантности к основным возбудителям болезней;
- раннеспелость, то есть сокращение вегетационного периода (актуально для северных и северо-восточных зон России, а также в засушливых условиях юга);
- снижение фотопериодической чувствительности (важно для продвижения сои на север и северо-восток, а также для возможности выращивания повторных посевов на юге);
- повышение холодо- и заморозкоустойчивости растений (актуально для продвижения на север, а также для очень ранних, в конце марта – начале апреля, посевов сои на юге страны).
Российские селекционеры ставят перед собой задачу объединять в каждом сорте два или более из перечисленных признаков. И с ней они успешно справляются! Как результат, сегодня на рынке страны присутствуют отечественные сорта сои, которые при равных условиях превышают иностранные аналоги по продуктивности и хозяйственно ценным признакам. А себестоимость их производства заметно ниже, чем в случае с иностранными сортами, резюмирует Сергей Зеленцов.
Цена ошибки слишком высока
Сорт – это основа, но для реализации его продуктивности и качественных характеристик необходимы технологии. Василий Махонин, к. с.-х. н., заведующий лабораторией агрохимии, рассказывает о том, чем чреваты агрономические ошибки и просчёты. Они приводят к потерям урожая и снижению его качества, нерациональному расходованию материальных и финансовых ресурсов, негативным последействиям на другие культуры севооборота и, как следствие, к снижению экономической эффективности растениеводства.
Василий Махонин – к. с.-х. н, заведующий лабораторией агрохимии.
И вновь обратимся к цифрам: по словам учёного, в среднем российские хозяйства ежегодно недобирают 30-50% урожая сои. Таким образом, из-за различных агротехнологических нарушений потенциал продуктивности сои реализуется на 50-70%.
Василий Махонин предупреждает, что при выращивании сои нужно использовать районированные сорта. Но делать ставку на один, пусть и очень хороший сорт, нерационально!
– Учитывая непредсказуемость погодных условий, в первую очередь связанных с неравномерным выпадением осадков в вегетационный период, целесообразно выращивать несколько сортов из разных групп спелости. Это позволяет стабилизировать средний показатель урожайности, – предупреждает он.
Севооборот и его нюансы
Отдельная тема – севооборот. В целом соя не предъявляет жёстких требований к культуре-предшественнику. Но благоприятными для неё являются озимые и яровые колосовые культуры, а также кукуруза на силос. К удовлетворительным предшественникам сои относятся кукуруза на зерно, свёкла сахарная и кормовая, рис, а неблагоприятными являются подсолнечник, рапс, горчица, горох. Временной разрыв между ними должен составлять 3-4 года, иначе урожайность сои может снизиться до 50% и более. Причина заключается в общих инфекционных заболеваниях. На культуре-предшественнике они могут развиваться слабо, а на сое – продемонстрировать резкую вспышку.
Но нужно понимать, что выращивание сои в качестве монокультуры на протяжении многих лет может также привести к снижению урожайности. Василий Махонин поделился результатами соответствующих многолетних опытов, заложенных во ВНИИМК. Если первые два года выращивания сои по сое учёные фиксировали прибавку урожайности, то затем, начиная с третьего, ситуация резко ухудшалась. Итак, на третий год урожайность культуры снизилась на 5,4%, на четвёртый – на 10,2%, а на пятый – почти на четверть!
– Мы знаем о существовании хозяйств, где соя возделывается на одном и том же поле без снижения урожайности на протяжении десяти лет. Это говорит об идеальном фитосанитарном состоянии посевов и отсутствии эпифитотийного размножения болезней. Но мы не рекомендуем идти этим путём: соя – очень хороший почвоулучшатель и отличный предшественник для других культур. Кроме того, недопустимо выращивать сою по сое на семенных участках, – напоминает Василий Махонин.
А нужны ли удобрения?
Соя обладает уникальной способностью фиксировать азот, находящийся в воздухе, за счёт симбиоза с клубеньковыми бактериями. Помимо этого, она в состоянии усваивать фосфор из труднорастворимых соединений. Это накладывает определённый отпечаток на систему минерального питания данной культуры:
– Если говорить о центральной части страны, то на чернозёмных почвах при внесении минеральных удобрений соя практически не даёт экономической прибавки урожайности. Поэтому азотные удобрения мы не рекомендуем применять совсем. Но обязательным элементом технологии является инокуляция семян клубеньковыми бактериями! – напоминает учёный. А в подтверждение своих слов приводит результаты опытов с использованием инокулянтов. По усреднённым данным многолетних исследований, проведённых в различных природно-климатических зонах, прибавка урожайности сои от инокуляции составила порядка 5 ц/га, а содержание белка в семенах увеличилось в среднем на 4,1%. При этом чем меньше в почве доступного азота, тем выше эффективность инокуляции. Например, на почвах рисовников урожайность сои только за счёт инокуляции увеличивалась в 2-2,5 раза и больше, а содержание белка в семенах возрастало на 7-11%.
Фосфорные удобрения рекомендуется использовать на малоплодородных почвах, если в пахотном слое содержится менее 15 мг фосфора на 1 кг сухой почвы. А калийные удобрения вносят под основную обработку в случае, когда содержание макроэлемента в почве составляет менее 200 мг/кг.
Что касается применения микроудобрений, то Василий Махонин советует проводить почвенную или листовую диагностику и лишь на основании полученных данных принимать решение о необходимости листовых подкормок.
Технологии почвообработки
Соя чувствительна к плотности почвы: оптимальным для неё значением является 1,15-1,25 г/см³. На почвах с равновесной плотностью больше 1,3 г/см³ необходимо применять глубокую (не менее 20 см) отвальную или безотвальную обработку. А минимальные и нулевые обработки актуальны только на более лёгких почвах.
Многолетние исследования, которые проводили учёные ВНИИМК, позволили определить зависимость плотности почвенного профиля от вида основной обработки. Как показали опыты, при поверхностной обработке особенно сильно страдают посевы в засушливые годы. А наиболее стабильные по годам результаты продемонстрировали именно отвальная и безотвальная обработки на глубину до 20 см.
Следующий элемент технологии – предпосевная обработка почвы. Её цель – обеспечить оптимальные условия для посева сои, прорастания семян и появления дружных всходов. И здесь есть несколько нюансов.
На выровненной с осени зяби первая весенняя обработка необходима только для уничтожения всходов ранних сорняков. Если они отсутствуют, можно ограничиться одной предпосевной обработкой, которая проводится при массовом появлении всходов среднепоздних сорняков.
На невыровненной зяби по мере появления массовых всходов зимующих и яровых сорняков приходится проводить 2-3 культивации. При физической спелости почвы глубина культивации составляет 6-8 и 4-6 см.
Нюансы определяют результат
Соя предъявляет определённые требования к температурному режиму. Для прорастания семян достаточно +12… +14 °С. А для получения дружных всходов оптимальные значения составляют +20… +22 °C. Таким образом, соя является культурой позднего срока посева, напоминает Василий Махонин.
Но современное агропроизводство нуждается в новых сортах, пригодных для ранних сроков сева. Это связано с засухой, которая устанавливается во второй половине лета во многих регионах страны. И российские селекционеры, в том числе учёные ВНИИМК, могут предложить такие сорта аграриям. Их возделывание позволяет сдвинуть критические периоды генеративной фазы развития сои на более ранние сроки.
Отдельная тема – густота стояния сои. Данный фактор влияет на высоту растений, высоту прикрепления нижнего боба и итоговую урожайность. Крайности неминуемо приводят к негативным последствиям. Так, при загущении посевов возрастают риски полегания, формирования меньшего количества бобов на одном растении и преждевременного созревания. А при изреженном посеве бобы размещаются слишком низко, происходят обламывание ветвей и снижение урожайности. Кроме того, в изреженных посевах приходится нести дополнительные затраты на борьбу с сорняками.
В технологии успешного выращивания сои одной из самых сложных агротехнологических задач является обеспечение чистоты посевов от сорной растительности. Наиболее уязвимы растения сои в первой половине вегетации и до наступления периода активного роста.
Экономический порог вредоносности сорняков в посевах сои – 5 злаковых или 3 двудольных растения на 1 м². При смешанном типе засорённости – 3 злаковых и 2 двудольных. Особую опасность представляют многолетние корнеотпрысковые (виды осотов, бодяки) и высокорослые однолетние (дурнишник, канатник Теофраста, амброзия полыннолистная, марь белая и др.) сорняки.
Василий Махонин напоминает: в борьбе с сорняками можно использовать только гербициды, которые входят в Государственный каталог пестицидов и агрохимикатов, разрешённых к применению на территории Российской Федерации. Приобретать препараты следует лишь у проверенных продавцов, а при их использовании крайне важно соблюдать регламент применения.
На больших массивах, для оптимизации уборочной кампании, рекомендуется проводить десикацию посевов препаратом ТОНГАРА, ВР.
Заключительный этап работы – уборка урожая. Оптимальные сроки наступают при влажности семян в 14%. Особое внимание нужно уделить настройке комбайна: обороты барабана должны составлять 400-500 оборотов в минуту, высота среза жатки – 10-12 см. Зазоры барабана на входе – 36-40 мм, а на выходе – 10-12 мм. При этом потери семян могут составлять не более 3%, сорность вороха – не более 5%, дробление семян – не более 2,5%. А на больших массивах для оптимизации уборочной кампании рекомендуется проводить десикацию посевов, например препаратом ТОНГАРА, ВР (150 г/л диквата). Он способствует быстрому подсушиванию и созреванию урожая и, в отличие от глифосатсодержащих десикантов, может применяться на семенных посевах.
Фитофаги и стратегия борьбы с ними
О вредителях сои и особенностях борьбы с ними рассказывает Сергей Семеренко – к. б. н., заведующий лабораторией защиты растений, ведущий научный сотрудник. О масштабах проблемы говорят цифры: в агроценозе сои присутствует 100 видов насекомых-фитофагов, но наиболее вредоносны 20 из них. При этом сроки заселения сои вредителями весьма растянуты (Табл. 1).
Табл. 1– Сроки заселения вредителями сои, ВНИИМК
К агротехническим способам контроля вредителей относятся соблюдение севооборота, зяблевая вспашка (позволяет уничтожить до 50% вредителей, находящихся в почве), пространственная изоляция посевов сои от насаждений жёлтой и белой акации. Также рекомендован сев в оптимально ранние сроки. Кроме того, снизить численность и вредоносность фитофагов позволяют эффективная борьба с сорняками и быстрая уборка урожая.
А теперь несколько слов о наиболее вредоносных фитофагах, которые представляют опасность в разные фазы развития культуры.
Следующая группа фитофагов – вредители листьев: мотылёк луговой, пяденица луговая, репейница, стрельчатка щавелевая. Их вредоносность возрастает при высоких температурах и недостатке влаги.
Чрезвычайно опасным и повсеместно распространённым объектом является паутинный клещ. По словам Сергея Семеренко, в 2017 году 70% посевов российской сои было заселено данным вредителем. А спустя год этот показатель увеличился практически до 100%.
Сергей Семеренко – к. б. н, заведующий лабораторией защиты растений, ведущий научный сотрудник.
На сое паутинный клещ отмечается в конце мая – начале июня. Оптимальные условия для его развития – температура воздуха +27 °C, относительная влажность воздуха – 61%. В течение сезона паутинный клещ способен давать до 12 генераций. Экономический порог вредоносности (ЭПВ) клеща и некоторых других вредителей (Табл. 2).
Табл. 2 – Пороги вредоносности основных вредителей сои (МСХ РФ).
Среди препаратов, эффективных в борьбе с клещом, Сергей Семеренко называет инсектоакарицид АКАРДО, ККР (250 г/л спиродиклофена) и акарицид ДИФЛОМАЙТ, СК (200 г/л дифловидазина). При планировании химических обработок необходимо учитывать метеорологический прогноз на ближайшие 1-2 декады. Сухая жаркая погода способствует резкому нарастанию численности паутинного клеща. И напротив: дождливая погода и холодные туманы снижают его количество.
К основным вредителям бобов и семян относится хлопковая совка. Она поражает генеративные органы, проникает в бобы, повреждает семена и открывает ворота для проникновения инфекции грибного и бактериального происхождения. Сергей Семеренко напоминает, что в Краснодарском крае хлопковая совка обычно развивается в двух поколениях. Но при благоприятных погодных условиях она может давать третью частичную генерацию.
Кроме того, в последние годы наблюдается нарастание численности акациевой огнёвки. Её гусеница проникает в бобы, питается семенами, оставляет свои экскременты и создаёт отличные условия для проникновения патогенов. Как результат – снижение урожайности способно достигать отметки в 50%.
– Важную роль в борьбе с вредителями играет фитосанитарный мониторинг посевов. Перед посевом сои желательно провести раскопку почвы: только так можно обнаружить присутствие проволочника и личинок ростковой мухи. Применение феромонных ловушек в период вегетации позволяет точно определить сроки появления вредителей, а количество пойманных бабочек поможет понять, насколько целесообразно проведение инсектицидных обработок, – поясняет учёный.
В числе инсектицидов, эффективных против хлопковой совки и соевой плодожорки, Сергей Семеренко назвал препарат ЭСПЕРО, КС (200 г/л имидаклоприда + 120 г/л альфа-циперметрина).
Возможно, наша страна и не самый благоприятный регион для возделывания сои, но это не значит, что при её выращивании российские аграрии достигли потолка! Совсем наоборот: потенциал современных сортов ещё не реализован. Поэтому, чтобы выйти на новый уровень урожайности и качества, соеводам необходимо прислушиваться к рекомендациям учёных, соблюдать технологию возделывания этой культуры и сотрудничать с надёжными и проверенными партнёрами.
Скупой платит больше за усредненное земледелие. Рачительный - меньше за точное
Где искать дешевый азот? За счет чего выйти на 45 центнеров с гектара? Спасет ли сорт, коль техника слаба? Когда доплачивать за качество? Почему агроном не доезжает до каждого поля?
А. Горбачев: — В прошлом году урожайность зерновых в хозяйстве была 55 центнеров с гектара, в этом — 61,2. Почему стал возможен рост? Активно занимаемся расширением площадей под зернобобовые культуры и бобовые травы. Они хорошие предшественники под зерновые.
Н. Рябцев: — Но так поступают не все. Надо учитывать важный фактор: у зернобобовых ниже урожайность, чем у зерновых, и хозяйства не стремятся активно их культивировать. Поэтому желательно бы вести учет урожайности этих культур раздельно, чтобы не было страха уменьшения показателей. И не надо забывать про двойную полезность зернобобовых: они не только дают такой необходимый животноводству белок, но и насыщают почву азотом, который часто экономически слабые хозяйства не могут купить в достаточном количестве.
Ю. Тибец: — А я считаю: вложения в азот — самые выгодные. Они быстро окупаются за счет роста урожайности. Поэтому не надо бояться брать азотные удобрения даже в кредит. Деньги вернутся.
А. Горбачев: — Учитывая, что средств на минеральные удобрения не всегда хватает, стараемся вносить их на те поля, где недостаток питательных веществ явный. Не должно быть уравниловки. Обязательно в этой ситуации надо учитывать предшественники. Если это бобовые, азота меньше. Если внесено много органики, тоже можно экономить на туках. Словом, проявлять гибкость.
С. Камасин: — Надо обязательно учитывать, что каждое поле неоднородно, на нем множество элементарных участков. Одни из них бедные по питательным веществам, другие богатые. В каждом хозяйстве есть картограмма этих участков. Но беда в том, что удобрения вносятся на поле усредненно. В результате от них нет ожидаемой эффективности. Поэтому жизнь активно требует внедрения точного земледелия.
С. Камасин: — Поверьте, для этого нужно немного: GPS-навигатор и контроллер, который регулирует дозу удобрений. Понадобится сумма, не превышающая в эквиваленте 2 000 евро. Это по карману любому небогатому хозяйству.
Ю. Тибец: — Считаю, пора вообще запретить выпуск тракторов и другой сельхозтехники без GPS-навигаторов. От этого только выиграет общее дело.
И еще. Есть два подхода к точному земледелию. В Европе на участки с низким плодородием стремятся внести больше удобрений, чтобы выровнять возможности поля в целом. Северная Америка пошла по другому пути. Там на слабые участки вообще ничего не вносят, потому что считают: затраты не оправдают себя. Зато хорошие части поля, наоборот, удобряют дополнительно по максимуму, чтобы получить соответствующий результат.
А. Горбачев: — При нехватке денег на туки надо более пристальное внимание уделить органике.
А. Горбачев: — Хозяйства, у которых слабое финансовое состояние или нет возможности полностью соблюдать технологическую дисциплину, должны выбирать зерновые культуры, которые менее требовательны к почвенному плодородию, например, рожь.
Н. Рябцев: — Урожайность можно значительно увеличить за счет сортообновления. Появляются новые сорта, в которых уже на генном уровне заложена более высокая продуктивность по сравнению с предшествующими. Конечно, при правильном соблюдении технологии.
Н. Рябцев: — Думаю, государству надо пойти навстречу таким предприятиям и частично оплачивать закупку новых сортов. Тогда они смогут нарастить урожайность. Ну и сами хозяйства должны шевелиться, рассуждать примерно так: на новые сорта потратим деньги, сэкономим где-то в другом, но обязательно получим больше зерна. Надо учитывать, между первой репродукцией, элитой и суперэлитой при подъеме на каждую более высокую ступень сразу же добавляется примерно 5 центнеров с гектара. К тому же приобретение семян — не такая уж и дорогая вещь. Так же, как и покупка микроэлементов, стимуляторов роста, которые также прибавляют урожайность. В этом году провели опыт: на одном участке обработали посевы микроэлементами, на другом — нет. На первом урожайность была на 5 центнеров с гектара выше.
Ю. Тибец: — Хочу сделать такую ремарку. При подборе сортов необходимо смотреть на энерговооруженность хозяйства, оценивать свои возможности. Не стоит брать сорта, которые вроде бы имеют потенциально высокую урожайность, но если не сможешь обеспечить из-за слабого технического состояния все технологические операции, то зачем напрасно выбрасывать деньги. Все равно не получишь ожидаемого урожая.
А. Горбачев: — Часто рассуждая о технологии, мы забываем о тех, кто должен ее соблюдать. Надо обязательно обучать рядовых исполнителей, механизаторов точному выполнению всех операций. Чтобы люди ответственно относились к работе. И платить в зависимости от качества сделанного, от урожая. Механизатору обязательно объяснить: если соберем 25 центнеров с гектара, ты не получишь никакой доплаты. А если будет больше, то в процентном отношении доплачивать после завершения уборки. Почему-то все лавры, в том числе наибольшие деньги, получают комбайнеры. А надо достойно платить и людям, которые проводят первоначальные операции в поле.
С. Камасин: — Доплату механизаторам стоит проводить не в конце года, а вскоре после завершения сева. Когда появятся всходы, по ним можно и определить качество работы. Тогда человек сразу на своем кармане почувствует, что его старания оценили.
Ю. Тибец: — Давайте зададимся вопросом: почему не всегда точно соблюдается технология? Это происходит в том числе и потому, что хозяйства слишком укрупнены. Руководитель и агроном часто не в силах побывать на каждом поле, проконтролировать работу механизаторов. Это говорит о том, что необходимо прекратить дальнейшее укрупнение сельхозпредприятий. На мой взгляд, достаточно, когда в хозяйстве 5—7 тысяч гектаров. К тому же надо рассмотреть и уровень зарплаты. Если путем укрупнения хозяйство увеличилось в 2 раза, то хотя бы в полтора раза и нарастить зарплату агроному. Потому что работы у него стало значительно больше.
С. Камасин: — Стоит обязательно учитывать такой фактор: как правило, мало зерна получают те хозяйства, где низкий балл пашни. Поэтому и господдержка им должна быть значительно большей, чем тем, которые имеют высокую урожайность на хороших землях. У нас же часто получается, что она усредненная.
Полная перепечатка текста и фотографий запрещена. Частичное цитирование разрешено при наличии гиперссылки.
Одно из крупнейших и наиболее впечатляющих исследований в мире показывает, что простые вмешательства могут дать большие результаты. В ходе десятилетнего испытания исследователи работали с 21 миллионом мелких фермеров по всему Китаю, чтобы выяснить, могут ли они повысить урожайность сельхозкультур при одновременном снижении воздействия сельского хозяйства на окружающую среду. Результаты были успешными.
За десятилетие с 2005 по 2015 год средняя урожайность кукурузы, риса и пшеницы увеличилась примерно на 11%. В то же время использование азотных удобрений сократилось примерно на 17%. Благодаря выращиванию большего количества культур и уменьшению потребности в удобрениях, этот эксперимент обеспечил экономическую прибыль в размере 12,2 млрд долл. США. Это не было достигнуто за счет крупных технологических инноваций или изменений в политике: это предполагало обучение фермеров передовым методам управления.
Часто считается, что использование удобрений (наряду с загрязнением, которое они создают) и урожайность представляют собой неизбежный компромисс. Чтобы повысить урожайность, вам нужно все больше и больше удобрений. Это крупномасштабное исследование показывает, что этот компромисс не всегда столь радикален, как мы могли бы подумать.
Чтобы было ясно: удобрения жизненно важны для мирового производства продуктов питания. Немногие инновации изменили мир так же сильно, как синтетический азот.
Статья: Какие страны наносят ущерб окружающей среде из-за чрезмерного использования удобрений?
Удобрения помогают нам добиваться более высоких урожаев. Это очевидный чистый позитив для людей: фермеры могут производить и зарабатывать больше, а в мире становится больше продуктов питания. Менее очевидно то, что это приносит большую пользу окружающей среде. Более высокие урожаи означают, что нам нужно использовать меньше земли для ведения сельского хозяйства. Это означает, что мы можем защитить леса и сохранить естественную среду обитания.
Но это правда, что помимо преимуществ для окружающей среды, есть и недостатки. Не весь азот, который мы используем, используется культурами. Остатки азота стекают с почвы в естественную среду, удобряя реки и озера, тем самым нарушая баланс экосистем и вызывая утрату биоразнообразия.
Мы можем предположить, что мы ничего не можем сделать: чтобы добиться более высоких урожаев, нам нужно больше ресурсов и, следовательно, обязательно вызвать большее загрязнение. В этой статье я показываю, что фермеры во многих странах могут сократить использование удобрений без ущерба для производства продуктов питания.
Существуют большие различия в использовании удобрений в разных странах мира
Если в почве не хватает питательных веществ, мы можем добавить свои собственные. Это могут быть синтетические удобрения или органические добавки, такие как навоз. Есть очень большие различия в том, сколько удобрений вносится в разных странах мира. Мы видим это на диаграммах ниже: во-первых, это карта среднего использования удобрений на гектар пахотных земель; и во-вторых, с разбивкой по питательным веществам на гистограмме.
Между странами есть 100-кратные различия. Во многих беднейших странах мира, особенно в странах Африки к югу от Сахары, фермеры вносят всего несколько килограммов удобрений на гектар. Для контекста, один гектар примерно в 1,5 раза больше футбольного поля. Сравните это с такими странами, как Китай, Бразилия, Великобритания или Египет, где фермеры применяют сотни килограммов в год. За несколько дней они вносят столько же, сколько некоторые фермеры за год.
Это привело к разделению мира:
— Во многих более бедных странах нам нужно больше удобрений. Повышение урожайности было медленным, и большой разрыв в урожайности можно было бы ликвидировать за счет более широкого и более эффективного управления производственными ресурсами. Это хорошо не только для фермеров, но и для окружающей среды: по указанным выше причинам сокращение разницы в урожайности — один из лучших способов предотвратить потерю среды обитания в тропиках.
— Вот почему для таких агентств, как Программа развития Организации Объединенных Наций, вредно постоянно продвигать идею о том, что чем меньше удобрений, тем лучше. Это вредно для людей или окружающей среды. Но, как мы увидим, многие страны используют избыточное количество азота. Они могли сократить их использование без отрицательного воздействия на урожайность.
Эффективность использования азота: уравновешивание урожайности и потребности в питательных веществах
Использование большого количества удобрений не обязательно было бы плохим, если бы все они использовались посевами. К сожалению, в большинстве случаев это не так.
Низкое значение NUE — это плохо, и означает, что очень мало добавляемого нами азота поглощается растениями. NUE 20% будет означать, что 80% внесенного азота стало загрязняющим веществом.
В глобальном масштабе NUE остается на устойчиво низком уровне — от 40% до 50% с 1980 года. Это на удивление низкий уровень. Это означает, что на самом деле они поглощают менее половины азота, который мы вносим в наши культуры. Остальное — избыток, который просачивается в окружающую среду.
Но, как показано на карте выше, в разных странах мира существуют очень большие различия в NUE. Некоторые страны достигают низкого NUE — менее 40%. И в Индии, и в Китае, например, эффективность составляет лишь одну треть. Однако в некоторых странах дела обстоят намного лучше. Франция, Ирландия, Великобритания и США имеют эффективность более двух третей.
Как со временем менялась эффективность использования азота
Мы также можем посмотреть на изменение NUE с течением времени, которое показывает нам некоторые интересные различия между странами.
На диаграмме мы видим соотношение входов и выходов азота в виде связной диаграммы На оси ординат у нас есть выходы азота: количество азота, которое собирают в посевах. По оси абсцисс отложены поступления азота: добавленные в виде удобрений, навоза или естественного поглощения почвой.
В идеале нам нужно значение, которое становится выше по оси Y: больший урожай от наших культур, но не перемещается все дальше и дальше вправо (что указывало бы на то, что для достижения этого требуется все больше и больше ресурсов). Если страна все дальше удаляется от серой линии, она становится все более неэффективной. Мы хотим, чтобы страны двигались в этом направлении.
Я выделила несколько интересных образцов страны. Мы видим, что такие страны, как Индия, Китай и Египет, становятся менее эффективными. Урожайность будет расти, но они нуждаются в увеличении количества азота для достижения этой цели. Это убывающая кривая доходности. Они удаляются от центральной серой линии. Франция дает нам интересный контрпример. В последние годы она начала двигаться назад по оси абсцисс, чтобы снизить поступление азота. В то же время Франция медленно увеличивала урожайность. Это увеличивает урожайность при одновременном сокращении количества используемых удобрений. NUE улучшается.
В нижнем левом углу мы видим Нигерию. Многие страны Африки к югу от Сахары группируются близко к месту происхождения. Они получают низкие урожаи и вносят в посевы лишь небольшое количество азота. Для обеспечения продовольственной безопасности им нужно быстро перемещаться по оси Y.
Мы можем уменьшить загрязнение азотом без снижения урожайности
Таким образом, эффективность использования азота, а не просто использование удобрений, кажется нам лучшим показателем устойчивого развития для сравнения.
Можно предположить, что все страны могут достичь одинакового высокого NUE. Но, может быть, все же несправедливо сравнивать страны мира подобным образом. Различия в климате, растительности и типах почв означают, что мы не можем везде добиться одинаковых урожаев при одинаковых затратах. В некоторых странах условия окружающей среды могут быть более благоприятными, чем в других.
Как мы можем лучше понять, какие страны преуспевают в этом компромиссе между урожайностью и удобрениями?
Контраст на границе между Казахстаном и Китаем; и Турция и Сирия являются хорошими примерами этого. Мы видим это на снимках с воздуха. Условия выращивания культур с обеих сторон должны быть похожими. Но Китай и Турция имеют гораздо больше растительности, чем их соседи, в результате поступления питательных веществ и того, как они управляют сельским хозяйством.
Используя спутниковые снимки и наборы геопространственных данных, эти исследователи могли измерить четыре ключевых показателя с высоким разрешением через межгосударственные границы: азотный баланс пахотных земель, загрязнение азотом, разница в урожайности (количество, на которое урожайность может быть увеличена за счет лучшего управления питательными веществами) и потенциал естественной растительности. Ученые обнаружили трансграничные различия в первых трех показателях, но не в потенциале естественной растительности. Это важно, потому что это означает, что наше предположение о том, что условия окружающей среды по обе стороны границы одинаковы, является верным.
В этом большом глобальном наборе данных исследователи обнаружили, что неоднородность трансграничного загрязнения азотом была намного больше, чем неравномерность разрыва в урожайности. Их результаты показывают, что во всем мире существует огромный потенциал для снижения загрязнения азотом без ущерба для урожайности сельскохозяйственных культур.
Они пришли к выводу, что загрязнение азотом можно было бы снизить примерно на 35%, если бы страны-загрязнители стали такими же эффективными, как их соседи. Это мало повлияет на урожайность - увеличение разницы в урожайности всего на 1%.
Их результаты также позволяют понять, какие страны используют азот неэффективно. На карте показано, как страны сравнивают уровни загрязнения азотом и прирост урожайности по сравнению с их соседями. Положительные значения, показанные оранжевым и красным цветом, означают, что страна вызывает больше загрязнения, чем необходимо для получаемых урожаев. Отрицательные значения (показаны синим цветом) означают, что страна причиняет меньше вреда.
Нам нужно помнить о нескольких важных моментах. Все эти значения измеряются относительно соседей страны. У страны может быть хороший результат, потому что ее сосед получает очень низкую урожайность: Южная Корея - хороший пример. Или страна имеет хорошие результаты, потому что ее сосед неэффективно использует азот: Монголия является хорошим примером.
У Китая самый высокий балл — 170%. Это означает, что он вызывает на 170% больше азотного загрязнения, чем необходимо для достижения такого уровня урожайности. Бразилия, Мексика, Колумбия и Таиланд также создают большое загрязнение. Это страны, которые, вероятно, могли бы значительно сократить использование удобрений, не влияя на урожайность своих культур.
Мы часто предполагаем, что дальнейшее загрязнение - это неизбежная плата за попытки закрыть пробелы в урожайности. Но этот компромисс существует не всегда.
Как мы можем использовать азот более эффективно?
Таким образом, один из способов, с помощью которого правительства могут снизить загрязнение азотом — скорректировать соотношение цен на удобрения и доходности сельскохозяйственной продукции. Они могут скорректировать субсидии, чтобы чрезмерное использование удобрений стало для фермеров дорогостоящим. Вместо этого они могли бы перераспределить эти финансовые ресурсы на методы, оказывающие положительное воздействие на окружающую среду.
Другой вариант - изменить финансовые стимулы: вместо того, чтобы субсидировать удобрения, вы можете обложить их налогом.
Возможно, мы захотим сделать удобрения более дорогими для стран, которые их злоупотребляют. Но на самом деле мы хотим сделать обратное для стран с большим разрывом в доходности. Как мы видели ранее, многие страны Африки к югу от Сахары практически не используют удобрения. В результате они дают очень низкие урожаи. Предоставление субсидий на удобрения и другие ресурсы принесет огромную пользу.
Наконец, мы можем многое сделать, обучая фермеров применять методы устойчивого управления. Исследование, проведенное в Китае с участием 21 миллиона фермеров, ясно показывает это. Чтобы добиться больших результатов, часто требуются серьезные изменения в политике и технический прогресс, но мы не должны недооценивать влияние, которое может оказать образование.
Многие рассматривают урожайность сельскохозяйственных культур и загрязнение окружающей среды как неизбежный компромисс. Так не должно быть. Мы можем значительно снизить загрязнение, не снижая урожайности сельскохозяйственных культур. Меньшее загрязнение окружающей среды, больше продуктов питания, более высокая прибыль фермеров и меньшее количество сельскохозяйственных угодий делают эту проблему многократной, если мы сможем реализовать правильные решения.
Читайте также: