Monokultura w rolnictwie: zalety i wady

W społeczności rolniczej toczy się obecnie ożywiona dyskusja na temat zalet i wad monokulturowych systemów rolniczych. Koncentruje się ona głównie na tym, jak przyczyniają się one do degradacji środowiska i zmian klimatu, ale także na tym, jaką rolę odgrywają w wyżywieniu rosnącej populacji świata, która według prognoz ma osiągnąć 10 miliardów do 2050 roku.

Rolnictwo znajduje się w punkcie, w którym presja na jego rozwój jest większa, ograniczanie zanieczyszczeń i dbanie o systemy glebowe, a jednocześnie zwiększanie produkcji, aby dostarczać duże ilości żywności do szybko rozwijających się obszarów miejskich. Jak to się ma do monokultur? Przyjrzyjmy się znaczeniu tego terminu i roli, jaką odgrywa on w zmieniającym się systemie żywnościowym.

Czym jest monokultura?

Monokultury to systemy rolnicze, w których na danym polu uprawia się tylko jeden rodzaj rośliny w określonym czasie, zazwyczaj przez cały sezon rolniczy. Monokultury zdominowały większość produkcji żywności od czasu powszechnej mechanizacji rolnictwa w XX wieku, która uprościła zarządzanie jedną uprawą na raz.

Według ustaleń badania, w którym przeanalizowano dane FAO, pszenica, kukurydza, soja i ryż zajmują nieco mniej niż 501 TP3 ton globalnych gruntów rolnych i są prawie zawsze uprawiane w monokulturach. Alternatywą są polikultury, czyli systemy, w których dwie lub więcej roślin uprawia się jednocześnie na jednym polu i stanowią one bardziej tradycyjną metodę zarządzania gruntami.

Należy pamiętać, że chociaż w monokulturach uprawia się tylko jedną roślinę na raz, to nadal można stosować płodozmian, czyli rotację roślin zasianych na polu z roku na rok, i nadal nazywać je monokulturą. Monokultura to termin używany do określenia działalności, w której co roku, bez płodozmianu, w tym samym miejscu stale uprawia się monokultury tych samych gatunków roślin.

Zalety monokultur

Monokultury rozwinęły się z uprzemysłowionego systemu żywnościowego, który starał się sprostać potrzebom i wymaganiom globalizującej się populacji i stworzyły ramy dla naszego dzisiejszego dostępu do wielu podstawowych produktów żywnościowych. Niektóre z korzyści, jakie ten system zarządzania gruntami przyniósł, to:

Łatwość zarządzania

Zarządzanie jedną uprawą na raz upraszcza model biznesowy wielu zarządców gospodarstw rolnych i przedsiębiorstw agrobiznesowych. Jednolitość pola obsadzonego jednym gatunkiem oznacza, że wszystkie czynności przygotowawcze, nakłady, pielęgnacja upraw i zbiory są takie same na dużym obszarze, a potrzeba mniej uwagi poświęcanej potrzebom różnych gatunków.

Monokultury zasadniczo znacznie ułatwiają rolnikom prowadzenie gospodarstwa, gdyż w dużym stopniu eliminują różnorodność, a tym samym konieczność zarządzania bardziej złożonymi powiązaniami systemowymi, które się z tym wiążą.

Maksymalizacja plonu zbóż

Monokultury, w których stosuje się płodozmian w kolejnych sezonach, pozwalają zmaksymalizować plony niektórych roślin, które dałyby niższe plony, gdyby posadzono je w systemie współrzędnym z roślinami innych gatunków.

Według Uniwersytetu Stanowego Waszyngtonu dotyczy to zbóż takich jak pszenica, owies i rzepak.5 Dotyczy to w szczególności regionów preriowych, gdzie klimat sprzyja uprawie tego rodzaju roślin w porównaniu z innymi, więc do uzyskania dużej ilości plonów potrzeba minimalnej siły roboczej i nakładów. plony.

Jednakże w przypadku monokultur, w których stosuje się monokulturę, plony z czasem maleją ze względu na degradację gleby i erozję, co przyczynia się do ogólnego obniżenia żyzności gleby.

Wyższe przychody z produkcji specjalistycznej

Specjalizacja jest kluczowa na rynku kapitalistycznym, a monokultury są z natury wysoce wyspecjalizowane i często jedno gospodarstwo rolne skupia się wyłącznie na produkcji plonów uprawianych w ramach monokultury.

Sprzęt, nasiona i inne materiały przeznaczone do uprawy jednego gatunku można zakupić hurtowo, co zazwyczaj wiąże się z niższymi cenami.

Rolnicy i profesjonaliści zdobywają również wysoce specjalistyczną wiedzę na temat konkretnych upraw, co pozwala im lepiej radzić sobie z takimi problemami, jak szkodniki czy choroby, ponieważ pracują w określonej niszy, która nie wymaga szerszej wiedzy na temat wielu gatunków.

Monokultury powstały, ponieważ uznano, że pozwalają zminimalizować koszty, usprawnić produkcję i zmaksymalizować zyski, zwłaszcza po okresie początkowej inwestycji. Z punktu widzenia ekonomii zasada ta nadal obowiązuje w przypadku wielu operacji.

Wysoka wrażliwość na innowacje technologiczne

Z tych samych powodów, dla których monokultury są łatwiejsze w uprawie, łatwiej jest je również zintegrować z maszynami i coraz bardziej zaawansowaną technologią: po prostu w grę wchodzi mniej zmiennych.

Jeden gatunek rośliny uprawnej posadzony równomiernie w tym samym czasie może być nawożony i zbierany za jednym zamachem przez zmechanizowane floty, które poruszają się sekwencyjnie wzdłuż każdego rzędu, bez konieczności programowania go pod kątem uwzględniania innych roślin uprawnych, które mogą znajdować się na różnych etapach wzrostu lub mieć inne zapotrzebowanie na składniki odżywcze.

Jednolitość jest łatwiejsza do zarządzania i projektowania, a szybki rozwój monokultur pod koniec XX wieku szedł ręka w rękę z szybkim postępem technologicznym w rolnictwie.

Wady monokultur

Główne wady monokultur stopniowo ujawniły się na przestrzeni ostatnich dziesięcioleci, a świadomość ekologiczna i monitoring wykazały, jak duży wpływ rolnictwo przemysłowe wywiera na lokalne ekosystemy.

Pomimo krótkoterminowych korzyści, jakie przynosi z punktu widzenia ekonomicznego, w perspektywie długoterminowej i środowiskowej przyczynia się do:

Wylesianie

Mimo że większość form rozwoju rolnictwa wiąże się z wylesianiem, monokultury wymagają, aby duże obszary ziemi zostały całkowicie wylesione i pozbawione różnorodności roślinnej w celu równomiernego zalesienia jednej rośliny.

Korzyści ekonomiczne wynikające z monokultur rosną na ogół wraz ze wzrostem powierzchni uprawianej ziemi, dlatego też zazwyczaj rozciągają się one na setki lub tysiące akrów, co w większości regionów powoduje konieczność wylesiania.

Jest to szczególnie niepokojące, gdy stare lasy, w których występują złożone ekosystemy, są wycinane w szybkim tempie, aby zrobić miejsce dla monokultur; przykładem są Borneo i Sumatra, gdzie stare lasy deszczowe są wycinane w szybkim tempie, aby zrobić miejsce dla monokultur palmy olejowej.

Utrata różnorodności biologicznej

Z samej swojej natury monokultury są przeciwieństwem różnorodności. Jeden gatunek uprawia się na dużym obszarze, czasami tysiącach akrów, a pestycydy stosuje się w celu wyeliminowania wzrostu chwastów lub innych gatunków zagrażających uprawie.

Prowadzi to do oczywistego braku bioróżnorodności, co z kolei może prowadzić do załamania się łańcucha pokarmowego i ekosystemów rodzimych gatunków flory i fauny. Utrata wielu gatunków kluczowych jest związana z ekspansją monokultur, co z kolei wywołuje efekt znany jako ‘kaskada troficzna’ i prowadzi do zagrożenia lub całkowitego wyginięcia wielu rodzimych, dzikich gatunków.

Jako przykład podano ekspansywne monokultury palmy olejowej, które doprowadziły do utraty siedlisk i w konsekwencji zagrożenia dla wielu rodzimych gatunków, np. orangutana.

Spadek liczby zapylaczy

Stosowanie glifosatu, a zwłaszcza neonikotynoidów, na dużych obszarach wiąże się ze znacznym spadkiem populacji pszczół na świecie.

Zespół masowego ginięcia pszczół (CCD) jest trendem od początku XXI wieku, a coraz więcej dowodów wskazuje na to, że powszechne stosowanie pestycydów odgrywa w tym kluczową rolę. Tego typu pestycydy są charakterystyczne dla wielkoobszarowych monokultur, szczególnie w uprawach kukurydzy.

Ale to nie jedyny czynnik. Brak różnorodności powoduje mniejszą zmienność w diecie pszczół, które przeżyły, a w efekcie brakuje im zdrowych bakterii, które zapewniają pożywne i trwałe źródło pożywienia dla kolonii.

Zanieczyszczenie

Zarządzanie monokulturami w dużym stopniu opiera się na częstym stosowaniu syntetycznych środków chemicznych, takich jak pestycydy i nawozy, na dużych obszarach w celu kontrolowania chwastów i szkodników oraz stymulowania wzrostu upraw.

Mimo że wiele z tych syntetycznych substancji uznaje się za niezbędne do powszechnej produkcji niektórych upraw towarowych, tempo ich wykorzystania oraz późniejsze zanieczyszczenie lokalnych zlewni na skutek spływu wód mają poważne konsekwencje.

Spływ nawozów jest bezpośrednio skorelowany z rozwojem zakwitów glonów i późniejszym tworzeniem się martwych stref hipoksycznych, które pozbawiają obszary wodne życia morskiego. Poza systemami wód gruntowych i zlewni, zanieczyszczenie powietrza emisjami metanu, podtlenku azotu i dwutlenku węgla stanowi również poważny problem w przypadku wielkoobszarowych monokultur, a zwłaszcza hodowli bydła.

Podatność na odporność szkodników i zniszczenia

Wśród ekologów powszechnie wiadomo, że różnorodność wzmacnia odporność, a liczne bariery i pętle sprzężenia zwrotnego w naturalny sposób ograniczają szkody, jakie pojedynczy szkodnik lub patogen chorobowy może wyrządzić zróżnicowanej populacji.

Brak różnorodności gatunkowej w monokulturach sprawił, że stały się one w pewnym sensie łatwym celem ataków szkodników i chorób charakterystycznych dla konkretnych żywicieli, które nagle zyskały całe hektary nieprzerwanego pożywienia i terenów do rozmnażania, pozbawione jakiejkolwiek naturalnej kontroli.

Jest to jeszcze większym problemem w przypadku monokultur, w których stosuje się monokulturę i które sprzyjają występowaniu wielu pokoleń tego samego szkodnika na jednym obszarze, co ma katastrofalne skutki.

Konsekwentne opryskiwanie pestycydami faktycznie zwiększyło agresywność wielu gatunków szkodników, które przystosowały się i uodporniły na te środki, pogarszając tym samym pierwotną sytuację.

Zagęszczanie i erozja gleby

Automatyzacja rolnictwa i powszechne stosowanie dużych, ciężkich maszyn w uprawach monokulturowych doprowadziło do znacznego zagęszczenia gleby.

Utrata różnorodności mikroorganizmów glebowych i struktury gleby wiąże się również z systemami monokulturowymi, w których jeden gatunek rośliny żywi się swoimi specyficznymi preferencjami w zakresie składników odżywczych i minerałów, co powoduje, że gleba zostaje pozbawiona niektórych składników odżywczych i nie ma możliwości ich przywrócenia poprzez zróżnicowaną uprawę.

Podobnie sadzenie jednego gatunku na dużym obszarze powoduje powstanie o wiele mniej stabilnej struktury korzeniowej, gdyż obecny jest tylko jeden rodzaj systemu korzeniowego, który zakotwicza glebę, co z czasem sprawia, że struktura staje się bardziej podatna na erozję i utratę wierzchniej warstwy gleby.

Monokultury zbierają też wszystkie plony w określonych ramach czasowych, przez co ogromne połacie gołej gleby pozostają wystawione na działanie żywiołów, niekiedy przez całą zimę (jeśli nie stosuje się upraw okrywowych), co prowadzi do szybkiego erozji i ostatecznie pustynnienia.

Spadek żyzności ziemi i niestabilność źródeł utrzymania

Wszystkie powyższe niedogodności łącznie doprowadziły do tego, że wielu rolników uprawiających komercyjne monokultury odnotowało spadek plonów, ponieważ ich praktyki produkcyjne przekroczyły szczyt, a oni sami prowadzą działalność rolniczą na coraz bardziej pustynnionych i erodowanych terenach.

Utrata ogólnej żyzności gleby i rosnąca odporność szkodników i chwastów na pestycydy glifosat oznaczają, że nieuchronnie osiągniemy punkt zwrotny, w którym tradycyjny model przemysłowych monokultur nie będzie już wykonalną techniką rolniczą.

Niestety prowadzi to do narażenia rolników i zarządców gospodarstw rolnych na nieproporcjonalnie duże ryzyko, gdyż ich źródła utrzymania stają się coraz bardziej niestabilne ze względu na utratę żyzności gleby i spadek plonów.

Rolnicy uprawiający monokultury również trzymają wszystkie jaja w jednym koszyku i polegają na sukcesie jednego, konkretnego gatunku. Naraża ich to na ryzyko utraty całych plonów i dochodów w ciągu jednego sezonu z powodu konkretnego szkodnika, choroby lub zjawiska pogodowego.

Łagodzenie negatywnych skutków systemów monokulturowych

Precyzyjne rolnictwo może łagodzić i redukować niektóre ze szkodliwych skutków systemów monokulturowych dzięki systemom opartym na danych, które mogą precyzyjnie określić potrzeby i ograniczyć straty oraz zanieczyszczenie lokalnego środowiska.

Chociaż wielu rolników i przedsiębiorstw rolnych rozważa przejście na systemy polikulturowe, te pozostałe monokultury można udoskonalić, stosując poniższe strategie:

Zmienna dawka aplikacji i nawadniania (VRA i VRI)

Zagęszczenie gleby i zanieczyszczenie związane z wielkoobszarowymi monokulturami można ograniczyć poprzez integrację aplikacji o zmiennej dawce, co eliminuje konieczność stosowania zbędnych środków, a co za tym idzie, niepotrzebnego przemieszczania się ciągników z opryskiwaczami po polach.

Dostosowane Mapy VRA przejrzyj dane geoprzestrzenne, aby przeanalizować, które konkretnie obszary wymagają danych wejściowych i w jakich ilościach, unikając przy tym tradycyjnie nieefektywnego podejścia polegającego na rozpowszechnianiu tych samych danych wejściowych na całym obszarze.

Mapy te można przesłać do maszyn i ciągników, które umożliwiają bardzo precyzyjne rozmieszczenie środków nawozowych w miejscach, w których są one potrzebne, unikając martwych stref i uwzględniając topografię oraz drenaż terenu.

Płodozmian

Jak wspomniano wcześniej w tym artykule, monokultura to odrębna praktyka, często kojarzona z monokulturami, w których uprawy nie są zmieniane z roku na rok. Monokultura, będąca monokulturą, pogłębia wiele niedogodności, a w szczególności pogarsza jakość gleby i ogólną żyzność gruntów.

Monokultury, które są zmieniane co sezon, aby wspomagać różnorodność mikroorganizmów i składników odżywczych w glebie oraz przerywać cykle rozmnażania się szkodników, są najlepsze zarówno dla rolników, jak i dla ziemi, a w dłuższej perspektywie są ogólnie bardziej zrównoważone w prowadzeniu.

Zintegrowane zwalczanie szkodników

Zintegrowane zarządzanie szkodnikami (IPM) zyskuje coraz większą popularność w sektorze technologii rolniczych, a wiele startupów i firm zamierza odejść od pestycydów glifosatowych i przejść na produkty alternatywne, takie jak pestycydy bioracjonalne.

Produkty bioracjonalne, takie jak pestycydy Bt, nie mają chemicznej bazy, lecz wykorzystują żywe organizmy biologiczne, takie jak mikroorganizmy Bt, które eliminują larwy szkodników, nie wywierając jednocześnie tak destrukcyjnego wpływu na bioróżnorodność gleby.

Pestycydy Bt to tylko jeden z przykładów wielu bioracjonalnych produktów wykorzystujących naturalnie występujące bakterie i grzyby. Istnieją również firmy, które obierają inny kierunek w zwalczaniu szkodników za pomocą feromonów. Manipulacja i opryskiwanie feromonami szkodników zakłóca cykle rozrodcze różnych szkodników, zmieniając ich wzorce godowe na poziomie gatunkowym.

Oznacza to, że te interwencje dotyczą tylko szkodnika będącego przedmiotem zainteresowania, pozostawiając resztę ekosystemu stosunkowo nienaruszoną. Stosowanie strategii i technologii integrowanej ochrony roślin w skali monokultury może potencjalnie złagodzić niektóre szkodliwe skutki tej praktyki dla zanieczyszczenia środowiska oraz różnorodności zapylaczy i gleby.

Maszyny i urządzenia zasilane energią odnawialną

Wykorzystanie pojazdów elektrycznych i odnawialnych źródeł energii w monokulturze stanowi istotny element gwarancji ich długowieczności w systemie rolniczym, ponieważ niemal każdy sektor na świecie odchodzi od uzależnienia od paliw kopalnych.

Zastosowanie dronów i wysoce wydajnego sprzętu do oprysków, a także inteligentnych urządzeń i maszyn, może ograniczyć zanieczyszczenie środowiska i przemieszczanie się maszyn, dzięki czemu będą one obecne tylko tam, gdzie jest to konieczne i wtedy, gdy jest to konieczne.

Zwiększanie krawędzi i przestrzeni dla korytarzy dla dzikiej przyrody i bioróżnorodności

Całkowite zmniejszenie rozmiarów upraw monokulturowych lub co najmniej stworzenie większej liczby krawędzi i korytarzy może również okazać się kluczowe dla zmniejszenia ich destrukcyjnego wpływu na lokalną bioróżnorodność i lasy.

Wiele gatunków flory i fauny wykorzystuje granice różnych typów lądów, aby znaleźć cień, znaleźć pożywienie lub przemieszczać się po terenie.

Leśne korytarze dla dzikiej przyrody biegnące przez rozległe monokultury mogłyby w znacznym stopniu przyczynić się do ochrony rodzimych gatunków, zapewniając im drogę przemieszczania się przez pola bez narażania się na ryzyko wychłodzenia, a obszary leśne zapewniają dodatkowy efekt chłodzący otaczającego krajobrazu.

Uprawa okrywowa

Uprawa roślin okrywowych to tradycyjna metoda ochrony struktury gleby i zapobiegania jej erozji w okresie zimowym, która nie jest powszechnie stosowana w komercyjnych systemach zachodnich.

Lucerna, koniczyna i różne rośliny strączkowe to popularne rośliny okrywowe, które można wysiewać jesienią, przed pierwszymi przymrozkami, a następnie wykorzystywać jako zielony nawóz wiosną, wzbogacając glebę o bogatą materię organiczną po jej rozmrożeniu.

Uprawy okrywowe można z łatwością wdrożyć w monokulturach, wykorzystując w większości ten sam sprzęt. Zapewniają one ochronę, izolację i dostarczają materii organicznej do i tak już wrażliwych systemów glebowych.

Przyszłość systemów rolniczych: polikultury

Przyszłość zrównoważonego rolnictwa wiąże się z odejściem od tradycyjnie intensywnych monokultur w stronę bardziej zróżnicowanych i odpornych systemów polikulturowych.

Jednak w przypadku pozostałych monokultur lub tych selektywnych monokultur, które udowodniły, że przynoszą wyższe plony zbóż i innych podobnych upraw, niezbędne jest wprowadzenie upraw okrywowych, płodozmianu, wzbogacenie gleby i podzielenie tysięcy akrów na fragmenty z korytarzami leśnymi.

Wiele rozwiązań AgTech jest w rzeczywistości projektowanych tak, aby dobrze funkcjonować zarówno w polikulturach, jak i monokulturach, na przykład technologie VRA i VRI, które zostały zaprojektowane z myślą o zróżnicowanych potrzebach i specyfice.

Krajobrazy polikulturowe, które obejmują agroleśnictwo i rodzime rośliny, są dziś bardziej podatne na uprawę dużych ilości żywności niż kiedyś, dzięki zaawansowanej technologii mapowania. Ponadto krajobrazy te dywersyfikują źródła dochodów i umożliwiają tworzenie planów awaryjnych dla rolników, którzy wcześniej byli zależni od jednej uprawy.

Najważniejszym krokiem naprzód jest zapewnienie dostępu do odpowiednich technologii, a inwestycje muszą zostać skierowane na tworzenie zrównoważonych rozwiązań ukierunkowanych konkretnie na środowisko i potrzeby rolników, aby uniknąć popełniania tych samych błędów, co w przeszłości.