Сохранить и приумножить

Глава 2
Системы ведения сельского хозяйства

Интенсификация растениеводства будет основана на фермерских системах, обеспечивающих ряд производственных, социально-экономических и экологических преимуществ для производителей и общества в целом.

Растениеводство практикуется в самых разнообразных системах сельскохозяйственного производства. На одном конце спектра находится интервенционистский подход, при котором большая часть аспектов производства контролируется технологическим воздействием на окружающую среду, например вспашкой, предупредительными или оздоровительными мерами борьбы с вредителями и сорняками с помощью агрохимикатов и применением минеральных удобрений для питания растений. С другой стороны, существуют системы сельскохозяйственного производства, которые используют преимущественно экосистемный подход и являются продуктивными и, при этом, более устойчивыми. Такие агроэкологические системы в целом характеризуются минимальным нарушением экосистемы, подкормкой растений органикой и неорганикой и использованием как естественного, так и управляемого биоразнообразия для производства продовольствия, сырья и других экосистемных услуг. Основанное на экосистемном подходе растениеводство обеспечивает сохранение в здоровоом состоянии уже используемых сельскохозяйственных угодий и способно восстановить земельные ресурсы, состояние которых ухудшилось в результате нерационального использования в прошлом1.

Системы ведения сельского хозяйства, направленные на устойчивую интенсификацию растениеводства, предоставят арсенал производительных, социально-экономических и экологических благ для производителей и общества в целом, включая высокую и стабильную урожайность и рентабельность; адаптацию к изменению климата и снижение уязвимости к его воздействиям; улучшение функционирования экосистемы и экосистемных услуг; сокращение выбросов парниковых газов и уменьшение «углеродного следа» в сельскохозяйственном секторе.

акие системы ведения сельского хозяйства будут основываться на трех технологических принципах:

  • одновременное достижение роста производительности сельского хозяйства и улучшения качества экосистемных услуг;
  • высокая экономическая эффективность использования ключевых потребляемых факторов, включая воду, питательные вещества, пестициды, энергоресурсы, землю и труд;
  • использование управляемого и природного биоразнообразия для формирования системной устойчивости к стрессам, вызванным абиотическими, биотическими и экономическими факторами.

Необходимые для осуществления этих принципов системы ведения сельского хозяйства будут различаться в зависимости от местных условий и потребностей. Однако во всех случаях они должны будут:

  • Сводить к минимуму нарушение почвенного покрова механической обработкой, для того чтобы сохранять органические вещества, структуру и здоровое состояние почвы в целом.
  • Улучшать и сохранять защитный органический покров на поверхности почвы путем использования растений, почвопокровных культур или послеуборочных остатков, для того чтобы защитить почвенный покров, сберечь воду и питательные вещества, поддерживать биологическую активность почвы и содействовать комплексной борьбе с сорняками и насекомыми-вредителями.
  • Выращивать широкий ассортимент видов растений – однолетних и многолетних, которые могут включать деревья, кустарники, пастбищные и зерновые культуры, с использованием их сочетания, последовательности культивации и севооборота, с целью улучшения питания растений и усиления устойчивости системы к стрессовым факторам.

Три этих ключевых метода в целом относятся к почвозащитным методам ведения сельского хозяйства (ПМВСХ), широко применяемым как в развитых, так и в развивающихся регионах.В настоящее время почвозащитные методы ведения сельского хозяйства используются во всем мире на площади около 117 млн. га, что составляет около 8 процентов от всех возделываемых земель. Самый высокий уровень использования (более 50 процентов возделываемых земель) отмечается в Австралии, Канаде и странах Южного конуса Южной Америки. Растет внедрение таких методов в Африке, Центральной Азии и Китае.

Однако, для того чтобы добиться устойчивой интенсификации, необходимой для увеличения производства продовольствия, эти методы должны подкрепляться четырьмя дополнительными методами управления:

  • Использование хорошо адаптированных к местным условиям, высокоурожайных сортов с устойчивостью к биотическим и абиотическим стрессовым факторам и улучшенными питательными качествами;
  • Улучшенное питание растений, основанное на здоровой структуре почвы, посредством чередования культур и рационального использования органических и неорганических удобрений;
  • Комплексная борьба с насекомыми-вредителями, болезнями и сорняками с использованием надлежащих методов, биологического разнообразия и, при необходимости, применения пестицидов избирательного действия, представляющих небольшую опасность для окружающей среды;
  • Рациональное использование водных ресурсов, по принципу «поливай меньше, собирай больше», с сохранением здоровой структуры почвы и минимизацией ущерба для окружающей среды после того, как продукция покинула хозяйство.

В идеале УИР сочетает в себе все семь описанных методов, применяемых комплексно, своевременно и эффективно. Однако сама природа устойчивых систем производства динамична: фермеры могут выбирать из множества возможных комбинаций методов и адаптировать их в соответствии с местными производственными условиями и ограничениями2-5.

Вклад практического использования систем устойчивой интенсификации сельского хозяйства в важные экосистемные услуги
Компонент системы
ЦельМульчирующее покрытиеМинимальная или нулевая обработкаБобовые для обеспечения питательных веществ для растенийСевооборот
Стимулировать оптимальные условия травяного покрова  
Снизить потери влаги на испарение с поверхности почвы   
Снизить потери влаги на испарение с верхних слоев почвы  
Минимизировать окисление органического вещества почвы и потери CO2   
Минимизировать уплотнение почвы  
Минимизировать колебания температуры на поверхности почвы   
Обеспечить регулярное внесение органического вещества как субстрата для деятельности почвенных организмов   
Увеличить, поддерживать уровень азота в корнеобитаемой зоне
Увеличить катионообменную способность почвы в корнеобитаемой зоне
Максимизировать просачивание дождевой воды, минимизировать поверхностные стоки  
Минимизировать потери почвы от поверхностных стоках и ветра  
Обеспечить, поддерживать естественное расположение почвенных горизонтов посредством деятельности почвенной биоты  
Минимизировать сорняки 
Увеличить выход биомассы
Быстрое восстановление пористости почвы почвенной биотой
Уменьшить затраты труда   
Уменьшить затраты топлива/энергии 
Возвращать в оборот питательные вещества
Снизить нагрузку патогенных микроорганизмов на почву   
Восстановить нормальное состояние и динамику почвенных процессов поврежденной почвы
Опыление

Применяемые вместе или в различных комбинациях рекомендованные методы вносят вклад в важные экосистемные услуги (см. Таблицу А2 в Приложении) и действуют синергетически, принося положительные результаты в пересчете на производительность факторов производства и общую производительность труда. Например, при ограниченном количестве осадков, доступность почвенной влаги для растений зависит от того, как фермер управляет поверхностным слоем почвы, органическим веществом почвы и корневой системой растений. Производительность воды в условиях хорошего снабжения почвы влагой повышается, когда почва здорова и растения получают адекватное питание. Хорошая водопроницаемость и почвенный покров также минимизируют поверхностное испарение и максимизируют эффективность использования и производительность воды, которая зависит и от способности самих растений поглощать и использовать воду.

Одним из главных условий, необходимых для экологически устойчивого сельскохозяйственного производства, является здоровая почва, создающая в корневой зоне среду, которая оптимизирует деятельность почвенной биоты и позволяет корням проникать на максимально возможную глубину. Корни поглощают питательные вещества и взаимодействуют с почвенными микроорганизмами, благотворно влияющими на здоровье почвы и продуктивность культуры2, 6, 7. Сохранение или повышение содержания органического вещества, структуры почвы и связанной с ней порозности являются ключевыми признаками устойчивости производства и других экосистемных услуг.

Для сохранения устойчивости любой сельскохозяйственной системы в долгосрочной перспективе скорость потерь органического вещества не должна превышать скорости, с которой идет почвообразовательный процесс. Если структура почвы механически нарушается, в большинстве сельскохозяйственных экосистем это невозможно8. Следовательно, отправная точка – и основной элемент структуры УИР – поддержание здорового состояния структуры почвы и содержания в ней органического вещества путем ограничения механического нарушения структуры почвы в процессе укоренения растения и последующего возделывания культуры.

Методы производства, минимизирующие или отказывающиеся от механической обработки почвы, практикуемые в почвозащитных методах ведения сельского хозяйства, значительно улучшили состояние почвы, уменьшили ее деградацию и повысили производительность во многих регионах. Большинство сельскохозяйственных земель продолжают вспахивать плугами, бороновать или мотыжить перед каждым посевом и во время роста культуры. Цель такой обработки – уничтожить сорняки и улучшить водопроницаемость почвы и приживаемость растений. Однако периодическое нарушение верхнего слоя почвы заглубляет почвенный покров и может нарушить структуру почвы. Дополнительным следствием является уплотнение почвы, которое снижает ее продуктивность9.

Одним из вкладов почвозащитных методов в устойчивую интенсификацию сельского хозяйства является минимизирование разрушения структуры почвы и сохранение целостности растительных остатков на поверхности почвы. ПМВСХ включают минимальную (или полосную) обработку почвы, при которой механически обрабатывается только часть почвы, предназначенной под рассадную грядку, и нулевую обработку почвы (так же известную как беспахотная обработка, или прямой посев), при которой механическое повреждение почвы исключается и семена вносят прямо в грядку, которую не вспахивали со времени предыдущего посева3.

Еще одним аспектом, который необходимо учитывать в УИР, является роль энергетических ресурсов и механизации сельского хозяйства. Во многих странах дефицит энергии – главное препятствие интенсификации производства10. Используя только ручной труд, фермер может произвести достаточно продовольствия, чтобы прокормить в среднем еще трех человек. С использованием тягловых животных это число удваивается, с использованием трактора – увеличивается в 50 и более раз11. Надлежащая механизация может привести к повышению эффективности энергопользования в растениеводстве, что повысит его устойчивость и производительность и уменьшит неблагоприятные воздействия на окружающую среду12, 13.

В то же время обеспокоенность ценами на энергоносители и их доступностью в будущем внушает необходимость принятия мер по сокращению суммарных потребностей сельского хозяйства в энергетических ресурсах. При почвозащитных методах ведения сельского хозяйства снижение этих потребностей может достичь 60 процентов по сравнению с традиционным земледелием. Экономия возможна благодаря тому, что большинство энергоемких полевых работ, таких как вспашка, устраняются или минимизируются, что облегчает проблемы нехватки трудовых ресурсов и энергоносителей, в частности во время подготовки земли. Инвестиции в оборудование, в особенности количество и размер тракторов, значительно сокращаются (хотя ПМВСХ требуют инвестиций в новый сельскохозяйственный инвентарь). В выигрыше останутся и мелкие фермеры, использующие ручной труд или тягловых животных. Исследования, проводившиеся в Объединенной Республике Танзания, показали, что на четвертый год применения нулевой обработки почвы в сочетании с покровными насаждениями при выращивании кукурузы потребность в рабочей силе сократилась более чем наполовину14.

Потенциальные препятствия

В некоторых сельскохозяйственных регионах внедрение конкретных методов УИР представляют особые трудности. Например, при применении почвозащитных методов ведения сельского хозяйства в субгумидных и полузасушливых климатических зонах недостаток осадков может ограничивать производство биомассы, что снижает количество как собираемого урожая, так и растительных остатков, пригодных для использования как почвенный покров, корм для скота или топливо. Тем не менее, экономия воды, достигаемая благодаря отказу от вспашки, как правило, ведет к увеличению урожаев в первые годы применения ПМВСХ, несмотря на скудость растительных остатков. Дефицит питательных веществ для растений может оказаться сдерживающим фактором в районах с более влажным климатом, но достигнутые более высокие уровни биологической активности почвы могут увеличить долгосрочную доступность фосфора и других питательных веществ7, 15.

Системы щадящей или нулевой обработки почвы часто считаются непригодными для применения на плохо дренированных, или слитых, почвах и на тяжелых глинистых почвах в холодных и влажных климатических зонах. В первом случае, если плохой дренаж обусловлен непроницаемым для воды почвенным горизонтом, залегающим слишком глубоко для почвообрабатывающих орудий, только биологические средства – такие как стержневые корни, земляные черви и термиты – могут нарушить такие глубокие барьеры для просачивания воды. Со временем минимальная обработка почвы содействует этим биологическим решениям. Во втором случае мульчированным почвам действительно требуется больше времени на то, чтобы прогреться и высохнуть, по сравнению с вспаханной землей. Тем не менее, нулевая обработка успешно практикуется фермерами в очень холодном климате в Канаде и Финляндии, где, как показали исследования, температура укрытых почв не так сильно падает зимой13, 16.

Другое ошибочное представление о системах щадящей или нулевой обработки связано с тем, что они якобы требуют увеличенного применения инсектицидов и гербицидов. В некоторых системах интенсивного производства комплексное использование нулевой обработки, мульчирования и чередования культур привело к уменьшению применения инсектицидов и гербицидов, как в абсолютных значениях, так и в пересчете на количество использованного активного действующего вещества на тонну продукта по сравнению с данными по основанному на механической обработке земли сельскому хозяйству12, 13.

В основанных на ручном труде мелкомасштабных сельскохозяйственных системах применение гербицидов может быть заменено комплексной борьбой с сорняками. Например, с тех пор как в 2005 году почвозащитные методы ведения сельского хозяйства внедрили в районе Карату Объединенной Республики Танзания, фермеры перестали обрабатывать землю плугами и мотыгами и начали возделывать смешанную культуру – многовидовые посадки кукурузы прямым посевом в грунт, лобии (долихос или гиацинтовые бобы, Dolichos lablab) и каянуса (голубиный горох). Такая система обеспечивает хорошую мульчу, что позволяет бороться с сорняками вручную, без необходимости использовать гербициды. В отдельные годы поля в севообороте засеивают пшеницей. Результаты в целом оказались положительными, с увеличением урожаев кукурузы с 1 тонны в среднем на гектар до 6 тонн на гектар. Такой впечатляющий рост урожайности был достигнут без применения агрохимикатов и с использованием навоза в качестве почвоулучшителя и удобрения17.

Другим потенциальным препятствием для широкого внедрения ПМВСХ является нехватка подходящей техники, например сеялок и сажалок для посева по нулевой технологии, которые часто недоступны для мелких фермеров в развивающихся странах. Даже там, где эта техника есть в продаже, она часто стоит дороже, чем обычный инвентарь, и требует от фермера существенных начальных капиталовложений. Такие препятствия можно преодолеть, задействовав каналы поставок потребляемых факторов, подключив местных производителей сельхозинвентаря и популяризуя среди фермеров подрядные услуги и приобретение оборудования на паях для снижения затрат. Прекрасные примеры такого подхода можно видеть на Индо-Гангской равнине. В большинстве мелких хозяйств сеялки для посева по нулевой технологии на животной тяге удовлетворят и даже превзойдут потребности одного фермера.

Информационный листок
Скачать информационный листок (PDF, 549Kb)
Информационный листок № 1
Сельскохозяйственные
системы, позволяющие
«сохранять и приумножать»
  • Смешанное сельское хозяйство
  • Устойчивое производство риса
    и пшеницы
  • Агролесоводство
  • Повышение урожайности без применения агрохимикатов
  • Рыхлительно-бороздная система в Намибии

Путь вперед

Сельскохозяйственные производственные системы для устойчивой интенсификации растениеводства должны строиться на трех ключевых технических принципах, обрисованных в этой главе, и внедряться с использованием семи рекомендованных методов управления: минимальное разрушение структуры почвы, постоянный почвенный покров из органики, диверсификация видов, использование высокоурожайных адаптированных сортов от хороших семян, комплексная борьба с вредителями, основанное на здоровом состоянии почвы питание растений и эффективное управление водными ресурсами. Объединение пастбищ, деревьев и домашнего скота в единую производственную систему и использование адекватных и целесообразных энергоносителей и сельскохозяйственной техники также являются ключевыми элементами УИР.

Переход на системы УИР может пройти быстро при наличии благоприятствующей среды или постепенно там, где фермеры сталкиваются со специфическими агроэкологическими, социально-экономическими или организационными препятствиями, включая отсутствие необходимого инвентаря. Хотя отдельные экономические и экологические блага могут быть получены в короткий срок, для достижения полного спектра выгод таких систем в полной мере необходима долгосрочная приверженность УИР всех заинтересованных сторон.

Весьма важным будет мониторинг развития производственных систем и их результатов. Значимые социально-экономические показатели включают доходы в сельском хозяйстве, производительность факторов производства, количество внешних потребляемых факторов, использованных на единицу продукции, количество фермеров, применяющих устойчивые интенсифицированные системы, площадь хозяйств и стабильность производства. Значимые индикаторы эксплуатации экосистемных услуг: удовлетворительные уровни содержания органического вещества в почве, чистый водоток из района интенсивного сельского хозяйства, уменьшение эрозии, выросшее биологическое разнообразие и наличие диких животных в сельскохозяйственных ландшафтах и сокращение «углеродного следа» и выброса парниковых газов.

Производственные системы для УИР требуют больших знаний и относительно сложны в изучении и внедрении. Для большинства фермеров, специалистов по распространению сельскохозяйственных знаний, научных работников и директивных органов это новый способ ведения бизнеса. Соответственно, существует насущная необходимость в выстраивании потенциала и предоставления возможностей для обучения (например, в полевых школах обучения фермеров) и технической поддержки с тем, чтобы повысить квалификацию всех участников процесса. Для укрепления национальных и местных институтов потребуется координированная поддержка на международном и региональном уровнях. Учреждениям среднего и высшего образования понадобится обновление учебных планов с включением преподавания принципов и методов УИР.

Список литературы

1. Doran, J.W. & Zeiss, M.R. 2000. Soil health and sustainability: Managing the biotic component of soil quality. Applied Soil Ecology, 15: 3–11.

2. Pretty, J. 2008. Agricultural sustainability: Concepts, principles and evidence. Phil Trans Royal Society of London, B 363(1491): 447-466.

3. Kassam, A.H., Friedrich, T., Shaxson, F. & Pretty, J. 2009. The spread of Conservation Agriculture: Justification, sustainability and uptake. Int. Journal of Agric. Sust., 7(4): 292- 320.

4. Godfray, C., Beddington, J.R., Crute, I.R., Haddad, L., Lawrence, D., Muir, J.F., Pretty, J., Robinson, S., Thomas, S.M. & Toulmin, C. 2010. Food security: The challenge of feeding 9 billion people. Science, 327: 812- 818.

5. Pretty, J., Toulmin, C. & Williams, S. 2011. Sustainable intensification in African agriculture. Int. Journal of Agric. Sust., 9.1. (in press)

6. Shaxson, F., Kassam, A., Friedrich, T., Boddey, R. & Adekunle, A. 2008. Underpinning the benefits conservation agriculture: Sustaining the fundamental of soil health and function. Main document for the Workshop on Investing in Sustainable Crop Intensification: The case of soil health, 24-27 July. Rome, FAO.

7. Uphoff, N., Ball, A.S., Fernandes, E., Herren, H., Husson, O., Laing, M., Palm, C., Pretty, J., Sanchez, P., Sanginga, N. & Thies, J., eds. 2006. Biological approaches to sustainable soil systems. Boca Raton, Florida, USA, CRC Press, Taylor & Francis Group.

8. Montgomery, D. 2007. Dirt, the erosion of civilizations. Berkeley and Los Angeles, USA, University California Press.

9. FAO. 2003. World agriculture: Towards 2015/2030, by J. Bruinsma, ed. UK, Earthscan Publications Ltd and Rome, FAO.

10. Mrema, G.C. 1996. Agricultural development and the environment in Sub-Saharan Africa: An engineer’s perspective. Keynote paper presented at the First International Conference of SEASAE, Oct. 2-4, 1996, Arusha, Tanzania.

11. Legg, B.J., Sutton, D.H. & Field, E.M. 1993. Feeding the world: Can engineering help? Fourth Erasmus Darwin Memorial Lecture, 17 November 1993, Silsoe.

12. Baig, M.N. & Gamache, P.M. 2009. The economic, agronomic and environmental impact of no-till on the Canadian prairies. Canada, Alberta Reduced Tillage Linkages.

13. Lindwall, C.W. & Sonntag, B., eds. 2010. Landscape transformed: The history of conservation tillage and direct seeding. Saskatoon, Canada, Knowledge Impact in Society.

14. Friedrich, T. & Kienzle, J. 2007. Conservation agriculture: Impact on farmers’ livelihoods, labour, mechanization and equipment. Rome, FAO.

15. Giller, K.E., Murmiwa, M.S., Dhliwayo, D.K.C., Mafongoya, P.L. & Mpepereki, S. 2011. Soyabeans and sustainable agriculture in Southern Africa. Int. Journal of Agric. Sust., 9(1). (in press)

16. Knuutila, O., Hautala, M., Palojarvi, A. & Alakukku, L. 2010. Instrumentation of automatic measurement and modelling of temperature in zero tilled soil during whole year. In: Proceedings of the International Conference on Agricultural Engineering AgEng 2010, Towards Environmental Technologies, Clermont Ferrand, France, Sept. 6-8. France, Cemagref.

17. Owenya, M.Z., Mariki, W.L., Kienzle, J., Friedrich, T. & Kassam, A. 2011. Conservation agriculture (CA) in Tanzania: The case of Mwangaza B CA farmer field school (FFS), Rhotia Village, Karatu District, Arusha. Int. Journal of Agric. Sust., 9.1. (in press)

Вы можете заказать книгу Сохранить и приумножить (ФАО, 2011 г.) по электронной почте
publications-sales@fao.org, или через онлайновый каталог публикаций ФАО:
www.fao.org/icatalog/inter-e.htm

2. Системы ведения сельского хозяйства

Интенсификация растениеводства будет основана на фермерских системах, обеспечивающих ряд производственных, социально-экономических и экологических преимуществ для производителей и общества в целом.

1 2 3 4 5 6 7

«Эта книга показывает, как мы можем начать „вечнозеленую революцию“, ведущую к росту производительности сельского хозяйства, без ущерба для окружающей среды.»
М. С. Сваминатан

Скачать информационный листок (1.3MB)

Как приобрести эту книгу
Вы можете заказать книгу по электронной почте:
publications-sales@fao.org