Монокультура в сільському господарстві: переваги та недоліки

Сьогодні в сільськогосподарському середовищі точаться активні дискусії щодо переваг і недоліків монокультурних систем землеробства. Вони здебільшого зосереджені на тому, як вони сприяють погіршенню стану навколишнього середовища та зміні клімату, а також на тому, яку роль вони відіграють у забезпеченні харчуванням зростаючого населення світу, яке, як очікується, досягне 10 мільярдів до 2050 року.

Сільське господарство перебуває під тиском, коли воно має стати більш сталим, скоротити забруднення та дбайливо ставитися до ґрунтових систем, одночасно збільшуючи виробництво, щоб постачати великі обсяги продуктів харчування швидкозростаючим міським районам. Тож як це пов'язано з монокультурами? Давайте дослідимо, що означає цей термін і яку роль він відіграє в мінливій продовольчій системі.

Що таке монокультура?

Монокультури – це сільськогосподарські системи, в яких на полі вирощується лише один вид культури в певний час, зазвичай протягом сільськогосподарського сезону. Монокультури домінували у виробництві продуктів харчування з моменту широкого поширення механізації сільського господарства протягом 20-го століття, що спростило вирощування однієї культури за раз.

Згідно з результатами дослідження, в якому проаналізовано дані ФАО, пшениця, кукурудза, соя та рис займають трохи менше 501 TP3T світових сільськогосподарських угідь і майже завжди вирощуються як монокультури. Як альтернатива, полікультури – це системи, де дві або більше культур вирощуються разом на одному полі одночасно, і це більш традиційний метод управління земельними ресурсами.

Майте на увазі, що хоча монокультури вирощуватимуть лише одну культуру за раз, вони все одно можуть чергувати культуру, висаджену на полі, з року в рік і все одно називатися монокультурою. Монокультура – це термін, який використовується для позначення операцій, які безперервно вирощують монокультури одного й того ж виду рослин щороку на одному місці без чергування.

Переваги монокультур

Монокультури розвинулися з індустріалізованої продовольчої системи, яка намагалася задовольнити потреби та вимоги населення, що глобалізується, і забезпечила основу для нашого доступу до багатьох основних продуктів харчування сьогодні. Деякі з переваг, які забезпечила ця система управління земельними ресурсами, включають:

Легкість управління

Вирощування однієї культури за раз спрощує бізнес-модель для багатьох керівників фермерських господарств та агробізнесів. Однорідність поля, засіяного одним видом, означає, що вся підготовка, витрати, догляд за культурою та збирання врожаю однакові на великій площі, і менше потрібно враховувати потреби різних видів.

Монокультури, по суті, дуже спрощують для фермерів ведення сільського господарства, оскільки вони значною мірою усувають різноманітність і, отже, усувають необхідність керувати складнішими системними зв'язками, які з цим пов'язані.

Максимізація врожайності зернових культур

Монокультури, що практикують сівозміну від сезону до сезону, здатні максимізувати врожайність певних культур, які були б менш врожайними, якби їх висаджували в системі проміжного вирощування з іншими рослинами різних видів.

За даними Університету штату Вашингтон, це стосується таких зернових культур, як пшениця, овес і ріпак.5 Це особливо стосується прерій, де клімат сприяє вирощуванню цих видів культур порівняно з іншими, тому для великого виробництва потрібна мінімальна праця та ресурси. врожайність сільськогосподарських культур.

Однак монокультури, що практикують монокультурне вирощування, зазвичай демонструють зниження врожайності з часом через деградацію ґрунту та ерозію, що сприяє загальному зниженню родючості землі.

Вищі доходи від спеціалізованого виробництва

Спеціалізація є ключовою на капіталістичному ринку, а монокультури за своєю природою є гіперспеціалізованими, і часто одне господарство зосереджується виключно на виробництві власних монокультурних культур.

Закупівля обладнання, насіння та загальних ресурсів, спеціально розроблених для одного виду, може здійснюватися гуртом, що зазвичай пов'язано з нижчими цінами.

Фермери та фахівці також отримують вузькоспеціалізовані знання щодо своєї конкретної культури, що робить їх краще підготовленими до боротьби з такими проблемами, як шкідники чи хвороби, оскільки вони працюють у певній ніші, яка не вимагає ширших знань про багато видів.

Монокультури виникли, оскільки вважалося, що вони мінімізують витрати, оптимізують виробництво та максимізують прибутки, особливо після початкового інвестиційного періоду, і з економічної точки зору це досі актуально для багатьох операцій.

Висока чутливість до технологічних інновацій

З тих самих причин, чому монокультури простіші в управлінні, їх також легше інтегрувати з технікою та дедалі досконалішими технологіями: просто в грі менше змінних.

Один вид культури, рівномірно висаджений одночасно, може бути удобрений та зібраний одним махом механізованими парками машин, які послідовно рухаються по кожному ряду, без необхідності програмування з урахуванням інших культур, які можуть перебувати на різних стадіях росту або мати різні потреби в поживних речовинах.

Однорідність легше контролювати та планувати, а швидке зростання монокультур наприкінці 20 століття йшло пліч-о-пліч зі швидким технологічним прогресом у сільському господарстві.

Недоліки монокультур

Основні недоліки монокультур поступово виявлялися протягом останніх кількох десятиліть, оскільки екологічна обізнаність та моніторинг відображали, наскільки промислове сільське господарство впливає на місцеві екосистеми.

Незважаючи на короткострокові вигоди, які це забезпечує з економічної точки зору, з довгострокової та екологічної точки зору це сприяє:

Вирубка лісів

Хоча більшість видів сільськогосподарського розвитку вимагають вирубки лісів, монокультури саме вимагають повного вирубування лісів на великих ділянках землі, позбавлених різноманітності рослин для рівномірного вирощування однієї культури.

Економічні переваги монокультур зазвичай зростають зі збільшенням площі оброблюваних земель, тому вони зазвичай безперервно охоплюють сотні або тисячі акрів, що вимагає вирубки лісів у більшості регіонів.

Це викликає особливе занепокоєння, коли старовікові ліси, що містять складні екосистеми, швидко викорінюються, щоб звільнити місце для монокультур; наприклад, на Борнео та Суматрі, де стародавні тропічні ліси швидко викорінюються, щоб звільнити місце для монокультур олійних пальм.

Втрата біорізноманіття

За своєю природою монокультури є протилежністю різноманітності. Один вид вирощується на великій площі, іноді тисячах акрів, а пестициди застосовуються для знищення росту бур'янів або будь-яких видів, що загрожують врожаю.

Це створює очевидну нестачу біорізноманіття, що, у свою чергу, може призвести до руйнування харчового ланцюга та екосистеми для місцевих видів флори та фауни. Втрата багатьох ключових видів пов'язана з розширенням монокультури, що, у свою чергу, має ефект, відомий як ‘трофічний каскад’, і призводить до загрози зникнення або повного зникнення багатьох місцевих диких видів.

Для посилання на наведений вище приклад, експансивні монокультури олійних пальм призвели до втрати середовища існування та подальшої загрози зникнення багатьох місцевих видів, таких як орангутанг.

Зменшення кількості запилювачів

Застосування гліфосатних, і особливо неонікотиноїдних, пестицидів на великих площах пов'язане з величезним скороченням популяцій бджіл у всьому світі.

Синдром руйнування колоній (СКР) є тенденцією з початку 21 століття, і існує все більше доказів того, що широке використання пестицидів відіграє ключову роль. Ці типи пестицидів характерні для великомасштабних монокультур, особливо для кукурудзи.

Але це не єдиний фактор, відсутність різноманітності створює меншу мінливість у раціоні бджіл, що вижили, і врешті-решт їм бракує корисних бактерій, які сприяють поживному та тривалому джерелу їжі для їхніх колоній.

Забруднення

Управління монокультурами значною мірою залежить від частого застосування синтетичних хімікатів, таких як пестициди та добрива, на великих площах для боротьби з бур'янами та шкідниками, а також для стимулювання росту сільськогосподарських культур.

Хоча багато з цих синтетичних ресурсів вважаються необхідними для широкого виробництва певних товарних культур, темпи їх використання та подальше забруднення місцевих водозбірних басейнів стоком мають серйозні наслідки.

Стік добрив безпосередньо пов'язаний з розвитком цвітіння водоростей та подальшим створенням гіпоксичних мертвих зон, які залишають водні території без морського життя. Окрім ґрунтових вод та водозбірних систем, забруднення повітря викидами метану, закису азоту та вуглекислого газу також є серйозною проблемою для великомасштабних монокультур, особливо для тваринництва.

Схильність до імунітету та знищення шкідниками

Серед екологів загальновідомо, що різноманітність сприяє стійкості, з численними бар'єрами та петлями зворотного зв'язку, які природним чином обмежують шкоду, яку один шкідник або патоген може завдати різноманітній популяції.

Відсутність видового різноманіття в монокультурах зробила їх, певним чином, ловцями, які можуть постраждати від шкідників та хвороб, специфічних для господаря, що раптово звільняють гектари безперебійної їжі та розмноження без жодних природних засобів контролю.

Це викликає ще більше занепокоєння в монокультурах, які практикують монокультурування і зрештою підтримують кілька поколінь одного й того ж комахи-шкідника на одній території з руйнівними наслідками.

Постійне розпилення пестицидів фактично підвищило агресивність багатьох видів шкідників, які адаптувалися та стали стійкими до цих засобів, погіршуючи початкову ситуацію.

Ущільнення та ерозія ґрунту

Автоматизація сільського господарства та переважне використання великої, важкої техніки в управлінні монокультурами призвели до значного ущільнення ґрунту.

Втрата різноманітності ґрунтових мікробів та структури ґрунту також пов'язана з монокультурними системами, де один вид рослин харчується своїми специфічними поживними та мінеральними уподобаннями, залишаючи ґрунт виснаженим певними поживними речовинами без можливості відновити їх за допомогою різноманітних насаджень.

Аналогічно, посадка одного виду на великій площі створює набагато нестабільнішу кореневу структуру, оскільки присутній лише один тип кореневої системи для закріплення ґрунту, і з часом він стає більш схильним до ерозії та втрати верхнього шару ґрунту.

Монокультури також збирають весь свій урожай у певні терміни, залишаючи величезні простори голого ґрунту підданими впливу стихій іноді на всю зиму (якщо вони не практикують покривні культури), що призводить до високих темпів ерозії та зрештою опустелювання.

Зниження родючості землі та нестабільність засобів до існування

Усі вищезазначені недоліки разом уже призвели до того, що багато фермерів, які вирощують комерційні монокультури, зіткнулися зі зниженням врожайності, оскільки їхні методи перевищили пік виробництва, і тепер вони ведуть сільське господарство на все більш опустельних та еродованих землях.

Втрата загальної родючості ґрунту та зростаючий імунітет шкідників і бур'янів до пестицидів на основі гліфосату означають неминучий поворотний момент, коли традиційна модель промислових монокультур більше не є життєздатною сільськогосподарською технікою.

На жаль, це призводить до непропорційно великого ризику, який несуть фермери та керівники сільськогосподарських підприємств, оскільки їхні засоби до існування стають дедалі нестабільнішими через втрату родючості ґрунту та втрату врожаю.

Фермери, що займаються монокультурою, також тримають усі яйця в одному кошику та залежать від успіху одного конкретного виду, що робить їх дуже вразливими до втрати всього врожаю та доходу за один сезон через певного шкідника, хворобу чи погодну подію.

Пом'якшення негативних наслідків монокультурних систем

Точне землеробство має здатність пом'якшувати та зменшувати деякі з найбільш шкідливих наслідків монокультурних систем за допомогою систем, заснованих на даних, які можуть точно визначати потреби та зменшувати втрати та забруднення місцевого середовища.

Хоча багато фермерів та агробізнесів прагнуть перейти до полікультурних систем, ті монокультури, що залишилися, можна покращити за допомогою деяких із цих стратегій:

Змінна норма внесення та зрошення (VRA та VRI)

Ущільнення ґрунту та забруднення, пов'язані з великомасштабними монокультурами, можна зменшити завдяки інтеграції внесення змінних норм, що усуває внесення непотрібних засобів і, отже, непотрібне переміщення тракторів з обприскувачами по полях.

Налаштовані Карти VRA переглянути геопросторові дані, щоб проаналізувати, які конкретні області потребують вхідних даних і в яких кількостях, уникаючи традиційно марнотратного підходу поширення тих самих вхідних даних по всій території.

Ці карти можна завантажувати на техніку та трактори, які здатні виконувати дуже точне внесення речовин лише там, де це необхідно, уникаючи мертвих зон та враховуючи топографію та дренаж ландшафту.

Сівозміна

Як згадувалося раніше в цій статті, монокультура – це окрема практика, яка часто асоціюється з монокультурами, де посіви не чергуються рік у рік. Коли монокультура вирощується монокультурно, багато недоліків посилюються, і особливо якість ґрунту та загальна родючість землі серйозно погіршуються.

Монокультури, які ротують щосезону, щоб стимулювати мікробне та поживне різноманіття в ґрунті та перервати цикли розмноження шкідників з покоління в покоління, найкраще підходять як для фермерів, так і для землі, і загалом є більш стійкими для функціонування в довгостроковій перспективі.

Інтегрована боротьба зі шкідниками

Інтегрована боротьба зі шкідниками, або ІБШ, стрімко розвивається в сільськогосподарському секторі, оскільки численні стартапи та компанії прагнуть відмовитися від пестицидів на основі гліфосату та перейти на альтернативні продукти, такі як біораціональні пестициди.

Біораціональні продукти, такі як Bt-пестициди, не мають хімічної основи, а використовують живі біологічні контролі, такі як мікроб Bt, для знищення личинок шкідників без такого ж руйнівного впливу на біорізноманіття ґрунту.

Bt-пестициди – це лише один із прикладів багатьох біораціональних продуктів, що використовують природні бактерії та гриби, а також є інші компанії, які обирають інший напрямок боротьби з феромонами. Маніпуляції та розпилення феромонів шкідників перешкоджають репродуктивним циклам різних шкідників, порушуючи їхні моделі спарювання на видовому рівні.

Це означає, що ці втручання впливають лише на шкідника, що цікавить, і залишають решту екосистеми відносно неушкодженою. Використання стратегій та технологій комплексної боротьби з врегулюванням на рівні монокультури має потенціал пом'якшити деякі негативні наслідки цієї практики для забруднення, а також для різноманітності запилювачів та ґрунту.

Машини та обладнання, що працюють на відновлюваній енергії

Використання електромобілів та відновлюваної енергії в монокультурному господарстві є важливою частиною гарантування їхньої довговічності в сільськогосподарській системі, оскільки майже кожен світовий сектор відходить від залежності від викопного палива.

Використання дронів та високоефективного обприскувального обладнання, а також розумних пристроїв та машин, може зменшити забруднення та дозволити переміщення машин лише там і тоді, коли це необхідно.

Збільшення країв та простору для коридорів дикої природи та біорізноманіття

Загальне зменшення розміру господарських угідь або, принаймні, створення більшої кількості країв та коридорів у монокультурах також може бути ключовим фактором для зменшення їх руйнівного впливу на місцеве біорізноманіття та ліси.

Багато видів флори та фауни використовують краї та межі різних типів земель для тіні, різних джерел їжі або засобу пересування ландшафтом.

Лісові коридори дикої природи через великі монокультури могли б значно покращити зусилля щодо збереження місцевих видів, надаючи їм шлях для пересування по полях, не будучи вразливими до впливу сонця, а лісові масиви забезпечують чистий охолоджувальний ефект для навколишнього ландшафту.

Обрізка обкладинки

Покривні культури – це традиційний метод збереження структури ґрунту та запобігання ерозії ґрунту протягом зими, який зазвичай не використовується в комерційних західних системах.

Люцерна, конюшина та різні бобові – це популярні покривні культури, які можна сіяти восени до перших заморозків, а потім використовувати як сидерати навесні, додаючи багату органічну речовину до ґрунту після його відтавання.

Покривні культури можна легко впроваджувати в монокультурах за допомогою майже того ж обладнання, і вони забезпечують захист, ізоляцію та органічну речовину для вже й без того крихких ґрунтових систем.

Майбутнє сільськогосподарських систем: полікультури

Майбутнє сталого сільського господарства — це загальний рух від традиційно інтенсивних монокультур до більш різноманітних та стійких полікультурних систем.

Але для решти монокультур або тих селективних монокультур, які, як доведено, дають вищі врожаї зернових та інших подібних культур, вкрай важливо впроваджувати покривні культури, сівозміну, утворення ґрунту та розбивати тисячі акрів на ділянки з лісовими коридорами.

Багато сільськогосподарських технологій насправді розроблені для дуже ефективного функціонування як у полікультурах, так і в монокультурах, наприклад, технології VRA та VRI, які були розроблені для різних потреб та специфіки.

Полікультурні ландшафти, що включають агролісівництво та місцеві рослини, сьогодні є більш доцільними для вирощування великої кількості продуктів харчування, ніж раніше, завдяки передовим технологіям картографування, а також диверсифікують потоки доходів та створюють плани дій на випадок надзвичайних ситуацій для фермерів, які раніше залежали від однієї культури.

Доступність відповідних технологій є найважливішим кроком уперед, і інвестиції необхідно спрямовувати на створення стійких рішень, спеціально орієнтованих на навколишнє середовище та потреби фермерів, щоб уникнути повторення помилок, які були зроблені в минулому.