Исследование, проведенное Мичиганским государственным университетом, выявило большую разницу в урожайности, полученной при использовании альтернативных методов ведения сельского хозяйства на коммерческих полях, по сравнению с теми же методами на небольших экспериментальных участках, которые обычно используются для их проверки.
Эти различия имеют важные последствия для сокращения глобального разрыва в урожайности между исследовательскими участками и фермерскими полями, особенно для малозатратных методов, принятых органическими фермерами в Соединенных Штатах и фермерами с ограниченными ресурсами в менее развитых регионах.
В исследовании, опубликованном в последнем выпуске PNAS, сравнивалась урожайность севооборота пшеницы, кукурузы и сои при трех различных методах управления: традиционном, низкозатратном и органическом. Испытания проводились на небольших экспериментальных участках и на гораздо более крупном коммерческом уровне. Хотя исследователи не обнаружили заметной разницы в урожайности, полученной на любом уровне при традиционном возделывании сельскохозяйственных культур, они отметили значительный разрыв в урожайности как при малозатратном, так и при органическом возделывании.
По словам Саши Кравченко, ведущего автора и биолога-растения МГУ, эта разница может быть связана с дополнительными проблемами, которые крупномасштабное производство представляет как для низкозатратных, так и для органических методов. Традиционное управление основано на единообразном внесении химических средств, таких как удобрения и пестициды, методы, которые можно легко распространить на более крупные поля. Напротив, малозатратное и органическое управление требует гораздо более трудоемкой работы, а также выращивания покровных культур, которое труднее выполнять последовательно на больших участках земли. Из-за сложности масштабирования малозатратных и органических методов на коммерческих полях эти фермеры могут получить на 30 процентов более низкую урожайность, чем предполагают исследования..
Большой вывод заключается в том, что когда у вас есть методы управления, которые требуют много времени и усилий, и когда успех практики требует больше работы, чем фермер мог бы разумно сделать на всей ферме, тогда мы, как ученые должны скорректировать наши рекомендации», - сказал Кравченко, который также является научным сотрудником AgBioResearch МГУ. «Наше исследование показывает, что если вы не инвестируете в полевые исследования, вы рискуете порекомендовать непрактичные методы, которые не принесут обещанного уровня прибыли».
Группа Кравченко, группа многолетних экологических исследований на Келлогской биологической станции МГУ, выявила ряд факторов, влияющих на разницу в урожайности между опытными и промышленными участками. Одним из наиболее значимых факторов была потребность в покровных культурах. Поскольку малозатратное и органическое сельское хозяйство не зависит от химических удобрений, фермеры с низкими затратами вместо этого должны искать такие культуры, как красный клевер, чтобы обогатить свою почву азотом. Химические удобрения можно вносить равномерно, но изменчивость высот, качество почвы и уровень влажности, присутствующие на полях коммерческого масштаба, означают, что покровные культуры могут не работать на одном уровне повсюду, что приводит к неравномерному улучшению состояния почвы и, как следствие, к снижению общей урожайности. На меньшем экспериментальном участке можно уделять больше внимания тому, чтобы покровные культуры укоренились и процветали. Этот уровень обслуживания становится менее практичным в больших условиях.
Команда также обнаружила проблемы в борьбе с сорняками. Не имея доступа к тем же объемам и типам химических распылителей для борьбы с сорняками, что и в традиционных системах, малозатратные и органические фермеры должны использовать на своих полях более трудоемкие методы, такие как ротационная обработка почвы. Это может обеспечить достаточную борьбу с сорняками на небольших участках, но опять же, при расширении до коммерческого уровня эта практика может стать непрактичной без надлежащего доступа к рабочей силе.
«Эти результаты показывают, что нам нужно уделять больше внимания масштабу в нашем исследовании, поскольку фермеры сталкиваются с компромиссами и срочным использованием ресурсов», - сказал Зиг Снапп, специалист по растениеводству и почве МГУ и соавтор. «Это необходимо отразить в наших рекомендациях по более устойчивому ведению сельского хозяйства».
Кравченко сказала, что она надеется, что эта работа подчеркнет необходимость проведения дополнительных полевых экспериментов, чтобы предоставить фермерам самую лучшую и наиболее практическую информацию, в которой они нуждаются.
«Я больше всего надеюсь, что исследование повысит осведомленность», - сказал Кравченко. «Некоторый уровень несоответствия между результатами, полученными на небольших участках, и тем, что испытают фермеры, всегда ожидается, но эта работа показывает, что такие расхождения могут быть глубокими. Крупные полевые эксперименты - это не просто роскошь, это то, что необходимо делать, особенно для практики тестирования которые требуют дополнительных навыков и труда."
Фил Робертсон, директор долгосрочной программы экологических исследований биологической станции Келлог МГУ, также внес свой вклад в это исследование.