У сельского хозяйства есть значительный потенциал для адаптации к глобальному изменению климата, начавшемуся в ХХ и начале XXI веков. Он зависит не только от интенсивности ведения агропроизводства на данной территории, но и от ресурсов окружающей среды, в которой функционирует отрасль. В последние годы в аграрно-развитых странах внимание ученых направлено на агролесомелиорацию совместно с агроэкологическим управлением водными ресурсами, включая формирование ландшафтов, способствующих удержанию воды, с целью адаптации сельскохозяйственного производства к последствиям изменения климата.
Что такое агролесомелиорация
Агролесомелиорация – это метод землепользования, предполагающий одновременное выращивание деревьев и полевых культур/ведения животноводства на одной территории. Он опирается на биологическую взаимосвязь деревьев, сельскохозяйственных культур и домашнего скота для создания устойчивых экосистем.
Интерес к агролесоводству вырос в 1970-е годы в связи с ухудшением состояния экономики в развивающихся странах, обезлесением, деградацией земель и демографическим давлением. В сочетании с расширением интереса к сельскому хозяйству с позиции охраны окружающей среды, это стало приводить к изменениям в политике и значительному финансированию в этой отрасли по всему миру. В настоящее время более 60 стран признают агролесоводство в качестве одного из основных инструментов смягчения последствий изменения климата.
В 2014 году Индия стала первой страной в мире, запустившей Национальную политику агролесоводства, которая инвестировала около 33 млн долл. США в смягчение последствий изменения климата и улучшение доходов от сельского хозяйства за счет удовлетворения растущего спроса на древесину, продукты питания, топливо, удобрения и многое другое, а также создания рабочих мест и увеличения доходов.
Системы агролесоводства
Агролесоводство включает пять систем разной степени интенсивности, которые комбинируются для защиты почвы, скота, культур, домов от экстремальной погоды, с одновременным улучшением качества воды и почвы и питательной ценности продовольствия.
- Ветрозащитные полосы включают в себя один или несколько рядов деревьев или кустарников в целях борьбы с эрозией и защиты чувствительных к ветру культур, особенно во время усиления засухи или других экстремальных погодных условий.
- Высаживание деревьев на границе. Сюда можно отнести живые изгороди, буферные полосы и защитные лесополосы. Живые изгороди уменьшают эрозию почвы, ограничивают передвижение животных и людей, а также обеспечивают места для жизни насекомоядных птиц. Защитные лесополосы снижают скорость ветров, в связи с этим сильные порывы ветра гораздо меньше сушат и валят посевы, что в свою очередь влечёт за собой повышение урожайности.
- Выращивание сельскохозяйственных культур в тени под кроной деревьев. При этом почти всегда данные культуры тенеустойчивы либо крона деревьев пропускает достаточное количество света. Частым примером является выращенный в тени кофе. Данная практика позволяет снизить расходы на прополку, а также повысить качество и вкус кофе.
- Возделывание культур по аллеям. В этом случае чередуются ряды часто посаженных деревьев или кустов с сельхозкультурами. Обычно перед посевом культур деревья обрезают. Листья раскидываются по площади для обеспечения растений питательными веществами. К тому же деревья защищают посевы от ветра и уменьшаю эрозию почвы.
- Прибрежные буферы – это естественные или восстановленные участки вдоль рек и ручьев, состоящие из деревьев, кустарников и трав. Прибрежные буферы способствуют уменьшению загрязнения от смежных видов землепользования, которое в результате поверхностных стоков попадает в систему водоснабжения. Способствуют улучшению водной среды обитания, увеличивает накоплению растительной биомассы, стабилизирует берега.
- Междурядная посадка означает посадку культур между рядами деревьев. Деревья помогают уменьшить поверхностный сток и эрозию, что приводит к улучшению качества почвы. Они также минимизируют ветровую эрозию.
- Комплекс агролесоводства и пастбищ предусматривает комбинацию деревьев, кормовых растений и скота. Азотфиксирующие кормовые культуры и навоз позволяют улучшать почву и питание деревьев. Этот комплекс также может стать ключом к сокращению выбросов метана в животноводстве.
- Лесное хозяйство – это выращивание съедобных, медицинских или декоративных культур под защитой лесного покрова. Разнообразие типов агролесомелиоративных систем показывает многофункциональность применения деревьев и кустарников в рамках поля, хозяйства и агроландшафтов.
Польза синергии в системах агролесоводства
Главной целью агролесомелиорации является получение сельскохозяйственной продукции со всей площади, где деревья или кустарники интегрированы с земледелием или животноводством, то есть как с площади посаженных деревьев и кустарников, так и с лугов и пахотных земель, возделываемых между ними.
Деревья и кустарники могут служить сырьем для производства биомассы в энергетических целях или высококачественной древесины. Существует также множество альтернативных способов использования древесной биомассы, например, в качестве добавки к компосту, подстилки для животных или получения плодов в качестве побочного продукта. Используемая в агролесоводстве практика возделывания культур и кормления животных также имеет значительный потенциал для сокращения выбросов парниковых газов.
Агролесомелиоративные системы повышают устойчивость сельскохозяйственных экосистем к высоким перепадам осадков и температур. Другими словами, они повышают стабильность урожайности полевых культур во влажные и засушливые периоды. Это связано с несколькими фактами.
Деревья определенных пород, посаженные полосами в соответствующем месте и направлении, выполняют ветрозащитную функцию. Полупроницаемая структура крон деревьев тормозит воздушные потоки благодаря вихрям, вызывающим потери энергии. В результате создается приземная зона, охватывающая уровень роста растений, которая отличается повышенной влажностью воздуха по отношению к расположенному выше уровню.
Деревья ограничивают движение воздуха в поле, что ослабляет испарение с растений и почвы, и в то же время повышают влажность воздуха над полем, защищая от испарения водяного пара из почвы в атмосферу. В результате увеличивается урожайность культур, расположенных в наибольшей зоне воздействия древесного покрова. Более благоприятные микроклиматические условия также могут продлить срок вегетации полевых культур.
Рекомендуемое расстояние ветрозащитных полос друг от друга как минимум в 12-18 раз превышает расчетную высоту насаждений и зависит от влагоемкости почвы, местных климатических условий и количества осадков.
Корни, взаимодействуя с грибами, увеличивают доступность питательных веществ и воды
Корни деревьев также взаимодействуют с грибами, увеличивая доступность питательных веществ и воды для растений в обмен на часть сахаров, забираемых грибами из ткани корней. Эффективность развития микоризы зависит от использования комплекса методов, благоприятствующих этому, включая оптимальное использование почвоулучшителей, содержащих эндомикоризные грибы, и введение в севооборот бобовых культур. Микоризы могут повысить урожайность сельскохозяйственных растений, стимулируя их рост, снизить экологический стресс (засуха, засоление, дефицит питательных веществ, воздействие тяжелых металлов, неблагоприятные условия pH), контролируя патогены (активные и пассивные) и улучшить качество питания и состояния листьев растений.
В агролесомелиоративных системах можно наблюдать улучшение структуры и пористости почвы, а также увеличение покрытия почвы мульчей по сравнению с монопосевами сельскохозяйственных культур. Это приводит к увеличению инфильтрации воды вглубь профиля и удержанию почвы, что позволяет существенно снизить засуху для растений в периоды с малым количеством осадков. В свою очередь, в слишком влажные периоды, вызывающие затопление и посевов, корни деревьев иссушают территорию в результате высокой эвапотранспирации.
Деревья также могут положительно влиять на качество урожая, особенно растений, богатых белком, например, у твердой пшеницы durum. Этот эффект очень полезен в случае постоянных пастбищ. Считается, что увеличение концентрации углекислого газа в воздухе в условиях глобального потепления повышает продуктивность растений.
Установлено, что затенение трав в системах лесопастбищ улучшает качество корма за счет увеличения уровня белка в растении и снижения содержания сырой клетчатки. Кроме того, микроклимат, создаваемый воздействием деревьев, может привести к увеличению урожайности трав по сравнению с открытым пастбищем, которое более подвержено стрессу засухи. Польские фермеры, выпасающие животных на пастбищах возле лесополос, наблюдают это явление, но эмпирических данных, научно подтверждающих его, нет.
Деградация ускорила процессы эрозии восприимчивых почв
Во многих регионах Восточной Европы, в том числе и в Беларуси, деградация почв ускорила процессы эрозии восприимчивых почв. Повышение средней температуры, участившееся проливные дожди и сильные ветры еще больше усилили этот процесс. Песчаные бури, вызванные сносом частиц почвы с прилегающих полей, можно наблюдать практически ежегодно.
Помимо увеличения долговечности почвенного покрова, агролесомелиоративные системы и посадки деревьев являются наиболее эффективной формой защиты от ветровой эрозии. Эрозия является причиной не только деградации почв, но и загрязнения вод минеральными соединениями, что связано с увеличением затрат на приобретение и применение удобрений для компенсации потерь азота и фосфор в поле. Это особенно важно в ситуации глобального роста цен на удобрения. По оценкам, увеличение количества осадков увеличивает потери почвы в 1,7 раза. Поэтому рекомендуется высаживать кустарники с развитой корневой системой и хорошо просвечиваемой кроной. Иностранные источники приводят данные, что благодаря использованию агролесомелиоративных систем вымывание соединений азота в воду можно сократить на 40-70%.
Агролесомелиорационные системы улучшают структуру сельскохозяйственного ландшафта и способствуют увеличению биоразнообразия сельскохозяйственных экосистем. Изменение климата в сочетании с повышением интенсивности земледелия и чрезмерным использованием минеральных удобрений и пестицидов нанесло значительный ущерб окружающей среде: истощило численность почвенных микроорганизмов и гумуса, вызвало вспышку вредителей, снизило численность дождевых червей, насекомых и хищных птиц.
Зарубежные исследователи отмечают, что системы агролесомелиорации оказались очень полезными в регулировании численности вредителей пахотных земель, в частности, за счет увеличения активности и разнообразия естественных хищников тли. Агролесоводство обеспечивает питание и места гнездования диких пчел и других насекомых, опыляющих сельскохозяйственные культуры, что приводит к увеличению урожайности и количества биомассы пожнивных остатков или зеленых удобрений, поступающих в почву. Как ни удивительно, но наиболее полезным в этом отношении оказалось высаживание плодовых деревьев, особенно вишни.
Кроме того, деревья и живые изгороди из кустарников, расположенные по границам полей, могут защитить сельскохозяйственные культуры (особенно «органические» культуры) от сноса рабочего раствора при химической защите растений.
Плюсы лесопастбищной системы
Деревья и кустарники обеспечивают животным укрытие от ветра и жары, частота и интенсивность которых увеличивается с изменением климата. Тень, обеспечиваемая грамотно спроектированной лесопастбищной системой, позволяет снизить солнечную радиацию на 58% по сравнению с открытым пастбищем, а температуру кожи пасущегося скота ‒ до 4 °С. По мере повышения комфорта животных увеличивается и их продуктивность.
Исследования Mitlöhner F.M. и др. показали, что крупный рогатый скот, имеющий доступ к тени, достигал нужной массы тела на 20 дней раньше, чем контрольная группа животных.
Gregory N.G. продемонстрировал, что ветрозащитные полосы повышают урожайность трав на пастбищах Новой Зеландии, одновременно стимулируя скорость овуляции у крупного рогатого скота, репродуктивные функции и рост шерсти у овец, а также снижают смертность и процент отбраковки ягнят.
Защита дойных коров от солнца увеличивает содержание жира в молоке, предотвращает мастит и улучшает воспроизводство. В случае мясного скота достигаются лучшие показатели привеса. Выпас скота в садах ограничивает распространение грибковых заболеваний, источником которых является слой неразложившихся листьев на земле.
Статья опубликована в журнале "Наше сельское хозяйство", выпуск №23.
Анна Кислекова , «ГлавАгроном»