Масштабное исследование данных сельского хозяйства США показывает потерю разнообразия культур за последние 34 года
Согласно крупномасштабному исследованию Университета штата Канзас, Университета штата Северная Дакота и Министерства сельского хозяйства США (USDA), американские фермеры выращивают меньше видов сельскохозяйственных культур, чем 34 года назад. Это может иметь последствия для устойчивости ферм к изменению климата. Меньшее разнообразие культур также может влиять на общую экосистему.
"На национальном уровне разнообразие культур снизилось за анализируемый нами период", — сказал Джонатан Агилар, инженер по водным ресурсам из K-State и ведущий исследователь.
Учёные использовали данные Сельскохозяйственной переписи США (U.S. Census of Agriculture) USDA, публикуемой каждые пять лет. Команда изучила данные с 1978 по 2012 год по континентальным штатам.
Пашни занимают около 408 миллионов акров (165 миллионов гектаров) или 22% общей площади земель в 48 штатах. Поэтому изменения в видовом разнообразии культур могут существенно повлиять не только на функционирование агроэкосистем, но и на окружающие природные и городские территории. Поскольку пашни ежегодно засеваются заново, разнообразие видов культур теоретически может меняться довольно быстро, в отличие от естественных экосистем.
"На самом простом уровне, — сказал Агилар, — разнообразие культур — это мера того, сколько культур в определённой области могут совместно противостоять, решать и адаптироваться к потенциальным массовым потерям урожая". Это включает природные проблемы, такие как вредители и болезни, давление сорняков, засухи и наводнения. Разнообразие обеспечивает стабильность для обеспечения устойчивости продовольственной системы.
Это первое исследование, которое количественно оценило видовое разнообразие сельскохозяйственных культур в США, используя обширную базу данных за относительно длительный период анализа.
Результаты работы, частично финансируемые K-State Open Access Fund, были опубликованы 26 августа 2015 года в научном журнале PLOS One.
Регионы сельскохозяйственных ресурсов
Исследователи также изучили региональные тенденции, анализируя данные на уровне округов в Регионах сельскохозяйственных ресурсов (Farm Resource Regions), разработанных Службой экономических исследований USDA.
Хотя разнообразие снизилось на национальном уровне, это снижение было неравномерным. Например:
- Регион Хартленд (включает части Иллинойса, Айовы, Индианы, Огайо, Миссури, Миннесоты, Южной Дакоты, Небраски и Кентукки), на который приходится 23% производства США, имел самое низкое разнообразие культур.
- Регион Миссисипи Портал (части Луизианы, Миссисипи, Кентукки и Арканзаса) в 2012 году имел значительно более высокое разнообразие культур, чем в 1978 году.
- Регионы Плодородная окраина (части западных и южных штатов) и Северный полумесяц (штаты на северо-востоке) имели наибольшее разнообразие культур.
"Обнаружена значительная тенденция смещения большего числа округов к более низкому, а не к более высокому разнообразию культур", — написали исследователи. Эта кластеризация и смещение демонстрируют тенденцию к потере разнообразия культур и сопутствующей гомогенизации сельскохозяйственных производственных систем.
Последствия для сельского хозяйства и окружающей среды
"Биоразнообразие важно для функционирования экосистемы, — отметили исследователи. — Биоразнообразие в сельскохозяйственных системах связано с критическими экологическими процессами". Разнообразные агроэкосистемы более устойчивы к изменчивой погоде в результате изменения климата.
Классическим примером, где высокое разнообразие культур могло бы иметь решающее значение, была эпидемия южного гельминтоспориоза кукурузы в 1970-х годах.
"Важным следствием увеличения однородности культур является потенциал нестабильности урожайности в условиях прогнозируемой повышенной непредсказуемости погодных условий, связанных с изменением климата", — пишет команда.
Простой пример: если фермер засеет часть площадей сорго, а остальное — кукурузой, то в засушливый сезон сорго, будучи более засухоустойчивым, даст лучший результат. Это снижает риск полной потери урожая.
Следующие шаги
Помимо количественной оценки изменений, учёные надеются стимулировать дальнейшие исследования в связи с меняющимися сельскохозяйственными условиями. Исследование уже вызвало запросы от учёных, изучающих устойчивость сорняков к гербицидам, "дружелюбность" ландшафта для медоносных пчёл и устойчивость сельскохозяйственных сообществ к таким давлениям, как изменение климата.