Смешанные культуры повышают урожайность
Монокультуры доминируют на пахотных землях, но имеют недостатки: они уязвимы для вредителей, что вынуждает фермеров использовать пестициды и устойчивые сорта. Смешанные культуры (совместный посев нескольких видов или сортов) могут стать альтернативой, однако этот метод мало изучен в сельском хозяйстве.
Группа под руководством профессора ETH Zurich Кристиана Шёба показала, что смешанные культуры дают значительно более высокий урожай, чем монокультуры. Исследование опубликовано в Nature Plants.
Применение экологического принципа
Метод основан на экологическом принципе: экосистемы с большим биоразнообразием эффективнее выполняют свои функции, включая продуктивность растений. Исследования сельскохозяйственных лугов подтвердили, что разнообразные сообщества продуктивнее. Шёб и коллеги проверили, работает ли это правило для пахотных земель.
Эксперименты проводились на двух участках: в Цюрихе (Швейцария) и в Эстремадуре (Испания), где климат более сухой и теплый, что позволило оценить рост культур в потенциальных будущих климатических условиях.
Повышение урожайности даже при смешении двух культур
Ученые тестировали смеси из двух или четырех культур, выбранных из восьми видов: пшеница, овес, киноа, чечевица, люпин, лен, рыжик и кориандр. Семена высевались чередующимися параллельными рядами на расстоянии 12 сантиметров.
Урожайность (массу семян) и биомассу растений в смешанных культурах сравнили с монокультурами.
Результаты:
- Смесь двух видов: урожайность выросла на 3% в Испании и на 21% в Швейцарии.
- Смесь четырех видов: прирост составил 13% и 44% соответственно.
Этот дополнительный урожай объясняется эффектом биоразнообразия: разнообразие растений приводит к более эффективному использованию ресурсов и естественному контролю над вредителями (эксперименты проводились без пестицидов).
Компромисс в распределении энергии
Исследователи также заметили, что растения в смешанных культурах развивали больше листьев и стеблей (вегетативной биомассы), чем в монокультурах. То есть, они направляли больше энергии на вегетативный рост, пропорционально меньше — на производство семян. Несмотря на этот компромисс, общий выход семян все равно был выше, чем в монокультуре.
Шёб объясняет это тем, что использованные сорта были выведены специально для монокультур. «Растения предназначены для наилучшего роста среди себе подобных». Вероятно, потенциал дополнительного урожая был бы еще выше при использовании семян, адаптированных для смешанных культур.
Необходимые изменения
В настоящее время семена для смешанных культур не производятся и не продаются. Исследователи собирают и тестируют семена со своих экспериментов, чтобы проверить, даст ли отбор в смешанной среде лучшие результаты.
Для широкого внедрения метода необходимы изменения в практике:
- Селекция: методы селекции, нацеленные на монокультуры, нужно скорректировать.
- Техника: требуются машины, способные одновременно убирать и разделять разные культуры. Такая техника существует, но она редка и дорога из-за отсутствия спроса.
Оптимизированные семена и подходящая техника сделают смешанные культуры реальной возможностью для фермеров в будущем.