Экологические знания открывают перспективы для устойчивого сельского хозяйства

Сочетание различных культур, например, бобов и кукурузы, может значительно сократить использование средств защиты растений и одновременно снизить потребность в удобрениях. Интеграция экологических знаний из природы со знаниями о сельскохозяйственных культурах открывает перспективу устойчивой стратегии, которая увеличит урожайность с гектара при снижении экологических издержек. С таким утверждением выступил профессор Нильс Антен в своей инаугурационной речи при вступлении в должность профессора экологии сельскохозяйственных культур и сорняков в Вагенингенском университете 22 апреля.

Профессор Антен видит большое сходство между природой и полем, засеянным сельскохозяйственными культурами. В обоих случаях растения окружены многочисленными организмами, такими как сорняки, насекомые-опылители, грибы, болезни и их естественные враги, вовлечёнными в борьбу за существование.

Чтобы удовлетворить спрос на продовольствие 9 миллиардов людей к 2050 году и одновременно снизить наше воздействие на окружающую среду (использование средств защиты растений, обезлесение, опустынивание), нельзя полагаться только на синтетические пестициды и удобрения. «Нам необходимо проводить гораздо больше исследований, чтобы лучше понять, как использовать потенциал, предоставляемый естественными экологическими процессами», — заявил профессор Антен.

Он указывает на данные недавних исследований, показывающие, что смешанные посевы требуют на 20–40% меньше земли для получения того же общего урожая, что и монокультуры. Причин этому несколько:

• Разные виды растений используют разные сроки вегетации и разные питательные вещества в почве.
• Они могут способствовать росту друг друга, например, обеспечивая тень или подкисляя почву для высвобождения большего количества фосфатов.
• Смешанные культуры в среднем на 40% меньше страдают от болезней по сравнению с монокультурами. В Китае есть примеры снижения заболеваний, вызываемых грибами, на 90%, что ведёт к увеличению общего производства.

«У смешанных культур целый ряд преимуществ. Тем более удивительно, что им уделяется так мало исследований, — отмечает профессор Антен. — Наши знания в области селекции растений и физиологии сельскохозяйственных культур привели к созданию сортов, дающих максимальный урожай в монокультурах. Но практически эквивалентных исследований для смешанных посевов не проводилось».

В своей инаугурационной лекции «Экосистемы сельскохозяйственных культур как разнообразные игровые поля» профессор Нильс Антен обсуждает параллельное развитие двух областей: экологии природных систем (например, лесов) и экологии сельского хозяйства. В рамках своей преподавательской и исследовательской деятельности он будет изучать связи между этими областями для создания устойчивых культур с высокой урожайностью.

Соседи

В своей речи Антен подробно рассказал о том, как растения могут обнаруживать присутствие друг друга. Реакция растения на соседей может различаться в зависимости от того, являются ли они:

• друзьями или врагами,
• растением того же вида,
• членом семьи или генетически идентичным клоном (как во многих монокультурах на Западе).

Растение использует тень и фильтрацию солнечного света соседним растением, чтобы определить его близость и размер. Оно может ответить всплеском роста в сторону света. Но растение также различает виды. Кукуруза, растущая рядом с пшеницей, будет пускать глубокие корни, чтобы избежать корней пшеницы, тогда как при наличии корней бобов поблизости корни кукурузы будут расти по направлению к ним. Растения от одной матери также могут реагировать друг на друга иначе, чем растения от разных матерей. Похоже, они распознают друг друга и на семейном уровне.

К чуждым соседним растениям относятся сорняки, представляющие серьёзную угрозу для производства сельскохозяйственных культур. Использование гербицидов — важный элемент борьбы с сорняками, но оно также вредно для окружающей среды, а всё больше сорняков становятся устойчивыми к этим средствам. «Поэтому нам также необходимо искать другие, более экологические решения, — говорит профессор Антен. — Короче говоря, для достижения устойчивого роста производства продовольствия нам нужно задействовать все имеющиеся в нашем арсенале средства; среди них возможности, создаваемые экологическими взаимодействиями, до сих пор в значительной степени игнорировались».