Вступ
Здорові ґрунти є необхідними для стійкого рослинництва та підтримки нашої екосистеми. Вони позитивно впливають на утримання вологи в ґрунті, підтримують різноманітність організмів, життєво важливих для розкладання та кругообігу поживних речовин, забезпечують посіви необхідними елементами живлення та можуть зберігати запаси вуглецю, сприяючи пом’якшенню наслідків глобальної зміни клімату. Простіше кажучи, ми не зможемо задовольнити зростаючі потреби у продовольстві, кормах, волокні та паливі, якщо не будемо підтримувати здоров’я ґрунтів.
На жаль, ґрунти в різних регіонах деградують через нестійкі сільськогосподарські практики. Технології, що використовуються органічними фермерами, можуть допомогти зупинити деградацію здоров’я ґрунтів або навіть відновити його на раніше деградованих землях, оскільки вони поповнюють запаси органічного вуглецю в ґрунті та зберігають підземне біорізноманіття.
Однак, конкретний вплив органічних практик на здоров’я ґрунту ще не до кінця вивчений. Широкі дослідження здоров’я ґрунтів, що порівнюють органічні та традиційні системи, послідовно демонструють переваги органічного землеробства, але рідко порівнюють стратегії в межах самих органічних систем, щоб зрозуміти, звідки походять ці переваги та як їх можна максимізувати.
Цей звіт розглядає минулі дослідження щодо переваг органічного землеробства для здоров’я ґрунтів та пом’якшення наслідків зміни клімату, а також детально описує нове дослідження, опубліковане в науковому журналі Organic Agriculture, яке аналізує практики органічного ґрунтотворення для висвітлення конкретних стратегій, що мають найбільший вплив на здоров’я ґрунту.
Здоров’я ґрунту на органічних фермах
Численні дослідження показали, що органічні ґрунти, як правило, отримують вищі бали за показниками здоров’я, ніж традиційні ґрунти. Наприклад, органічні ґрунти мають вищу біологічну активність, більшу стабільність, більшу біомасу та вищу різноманітність, ніж ґрунти, що обробляються традиційними методами. Ґрунти, що обробляються органічно, також мають тенденцію до вищої вологоутримуючої здатності, пористості та агрегатної стабільності, ніж ґрунти, що обробляються традиційно, що може призвести до переваг у врожайності під час екстремальних погодних явищ, таких як посухи та повені. Це означає, що органічне землеробство може виявитися більш стійким в умовах зміни клімату на нашій планеті.
Органічні ґрунти та пом’якшення наслідків зміни клімату
Вісімдесят відсотків наземного вуглецю Землі зберігається в ґрунтах, і, окрім океану, це найбільший резервуар вуглецю на планеті. Людство керує більшістю ґрунтів Землі, і дослідження показують, що наші практики господарювання можуть виснажувати запаси вуглецю в ґрунті, вивільняючи його назад в атмосферу і сприяючи глобальній зміні клімату. Зокрема, сільське господарство пов’язують із великими втратами органічного вуглецю ґрунтів у всьому світі.
Фактично, стаття, опублікована в Proceedings of the National Academy of Sciences, показує, що за всю історію землеробства людські сільськогосподарські практики в усьому світі призвели до втрати 133 мільярдів метричних тонн вуглецю з ґрунту. У ній також зазначається, що темпи втрати вуглецю з сільськогосподарських ґрунтів різко зросли за останні 200 років, оскільки все більше земель перетворюється на ріллю та пасовища.
На щастя, низка досліджень показує, що за належного управління деякі сільськогосподарські практики можуть фактично збільшити запаси вуглецю в наших ґрунтах, роблячи здорові ґрунти частиною вирішення проблеми зміни клімату.
Дослідження, проведене The Organic Center у співпраці з Північно-Східним університетом, кількісно оцінило нелабільну стабільну частину вуглецю в понад тисячі зразків органічних та традиційних ґрунтів у США і виявило, що органічні ґрунти мали значно вищі рівні секвестрованого вуглецю, ніж їхні традиційні аналоги. Ці результати базуються на попередніх дослідженнях, що показують вищий рівень загального вуглецю в органічних ґрунтах, підкреслюючи потенціал органічного сільського господарства для збільшення кількості вуглецю, що поглинається ґрунтом, і сприяння пом’якшенню наслідків зміни клімату.
Нове дослідження в межах органічних систем
Хоча зростаюча кількість наукової літератури свідчить про те, що стратегії управління ґрунтом, які зазвичай використовуються в органічних системах, покращують загальний стан здоров’я ґрунту, існує мало досліджень щодо конкретних практик в межах органічних систем, які мають найбільший потенціал для створення здорових ґрунтів. Крім того, вимірювання здоров’я ґрунту в різних дослідженнях можуть кардинально відрізнятися через відсутність єдиної думки щодо найкращого способу його вимірювання. Значні відмінності в оцінюваних характеристиках та методах, що використовуються для вимірювання здоров’я ґрунту, означають, що результати різних досліджень важко порівнювати.
Нещодавно опубліковане дослідження Таллі та МакАскілл аналізує понад 150 опублікованих праць з метою інвентаризації сучасних знань про найкращі практики в межах органічного управління для покращення здоров’я ґрунту та надання дорожньої карти для поточних можливостей управління та майбутніх напрямків досліджень для підтримки довгострокової стійкості.
Ми розглядаємо всі дані, зібрані з усього світу щодо стратегій органічного ґрунтотворення, щоб виявити загальні тенденції органічних практик і отримати загальне уявлення про те, які стратегії мають найбільший вплив на ґрунт, і як ми можемо стратегічно заповнювати прогалини в наших знаннях для просування екологічних органічних практик.
ОСНОВНІ МОМЕНТИ ДОСЛІДЖЕННЯ
- Здоров’я ґрунту визначається як здатність ґрунту функціонувати.
- Підтримання здоров’я ґрунту є наріжним каменем руху за органічне сільське господарство.
- Багато досліджень порівнюють органічні системи з традиційними, але мало хто порівнює органічні системи між собою.
- У рамках цього проєкту було проведено огляд літератури для порівняння результатів щодо здоров’я ґрунту в різних органічних системах.
ВИЗНАЧЕНО ЧОТИРИ КЛЮЧОВІ ПРАКТИКИ ДЛЯ ПОКРАЩЕННЯ ЗДОРОВ’Я ҐРУНТУ:
- Покривні культури
- Органічні добрива
- Різноманітність та тривалість сівозміни
- Обробіток ґрунту
Що таке здоров’я ґрунту?
Здоров’я ґрунту визначається як здатність ґрунту функціонувати як життєво важлива жива екосистема, що підтримує рослини, тварин і людей.
Оскільки здоров’я ґрунту має якісний характер, фермери та вчені в усьому світі розробили власний набір показників здоров’я ґрунту, таких як колір, структура, дренаж, наявність та різноманітність макрофауни та бур’янів, а також врожайність.
На жаль, без єдиного визначення здоров’я ґрунту може бути важко об’єднати тенденції здоров’я ґрунту з розрізнених досліджень. Однак у 2017 році Інститут здоров’я ґрунту оголосив показники здоров’я ґрунту Рівня 1, намагаючись надати вченим та фермерам спільний набір метрик для вимірювання та моніторингу здоров’я ґрунту з часом. Ці показники включали поєднання хімічних, фізичних та біологічних метрик.
Показники здоров’я ґрунту, використані в цьому дослідженні
Таблиця показників здоровʼя грунту:
| ФІЗИЧНІ | ХІМІЧНІ | БІОЛОГІЧНІ |
| – Агрегатна стабільність (як ґрунт тримається купи) | – Азот | – Органічна речовина |
| – Вологоутримуюча здатність | – Фосфор | – Мікробна біомаса |
| – Інфільтрація та пористість | – Калій | – Кількість дощових черв’яків |
| – Схильність до стоку та ерозії | – Забур’яненість та різноманітність бур’янів |
Методи
Дослідники провели глобальний систематичний огляд літератури, включивши всі дослідження, що порівнювали практики в межах органічних фермерських систем для звітування про показники здоров’я ґрунту. Огляд виявив 153 статті, що відповідали критеріям відбору.
Результати дослідження
Було виділено чотири ключові практики, які є найважливішими для впливу на здоров’я ґрунту:
різноманітність та тривалість сівозміни
Покривні культури
Покривні культури — це рослини, які вирощуються для користі ґрунту, а не для отримання доходу. Вони забезпечують захист від ерозії ґрунту, втрат поживних речовин, а також багато інших переваг для агроекосистеми. В органічних системах їх можна використовувати для пригнічення бур’янів, і вони часто є критичним джерелом поживних речовин для товарних культур завдяки азотфіксації та зеленим добривам.
Існує велика кількість досліджень, що показують, що покривні культури загалом покращують здоров’я ґрунту, але досліджень, що порівнюють вплив покривних культур на здоров’я ґрунту в органічних системах, небагато. Хоча ця нестача даних затьмарила тенденції, які могли б бути очевидними, було зрозуміло, що покривні культури, знищені коткуванням, пригнічували бур’яни краще, ніж дискування.
Додаткові дослідження повинні зосередитись на впливі видів покривних культур, методів їх знищення та комбінацій добрив на результати здоров’я ґрунту. Дослідження також повинні зосередитись на часі вивільнення азоту з покривних культур під час розкладання. Якщо поживні речовини стають доступними занадто рано, це може призвести до вимивання азоту. Якщо занадто пізно — це може призвести до стресу від дефіциту азоту.
Органічні добрива
Використання синтетичних добрив на органічних фермах заборонено, тому органічні фермери повинні покладатися на добрива природного походження, такі як компост та гній, для підвищення вмісту поживних речовин у ґрунтах. Було показано, що використання органічних добрив збільшує поглинання вуглецю ґрунтом, що може допомогти пом’якшити наслідки зміни клімату, затримуючи вуглець, який інакше міг би діяти як парниковий газ в атмосфері. Однак органічні добрива можуть значно відрізнятися за вмістом поживних речовин, співвідношенням вуглецю до азоту та часом вивільнення поживних речовин, що призвело до мінливості впливу органічних добрив на здоров’я ґрунту.
Мінливість типу та обробки органічних добрив також ускладнює порівняння досліджень, але цей проєкт зміг виявити деякі загальні теми. Зокрема, поєднання різних органічних добрив (наприклад, вермикомпостів у поєднанні з гноєм) є кращим для здоров’я ґрунту, ніж використання одного типу органічного добрива окремо. Майбутні дослідження повинні зосередитись на специфічних регіональних ефектах типів та норм добрив, а також на тому, як можна синхронізувати час вивільнення поживних речовин з потребами культур.
Різноманітність та тривалість сівозміни
Сівозміни — послідовність культур, що вирощуються на одній і тій же землі послідовно — є критичним компонентом підтримки здорових ґрунтів. Вони переривають цикли розвитку шкідників та бур’янів, допомагають у кругообігу поживних речовин та зменшують економічні ризики, пов’язані зі стратегіями монокультур. Органічні ферми, як правило, мають довші сівозміни, ніж їхні традиційні аналоги, що призводить до вищого біорізноманіття на фермі.
Це дослідження виявило, що більшість досліджень сівозмін зосереджуються на ефекті тривалості сівозміни, складності сівозміни та порівнянні зернових та кормових сівозмін. Різноманітність у сівозмінах була ключовою для покращення здоров’я ґрунту, особливо коли йдеться про включення багаторічних рослин, таких як люцерна, в системи для покращення показників здоров’я ґрунту, включаючи вміст вуглецю, азоту та агрегатну стабільність.
Обробіток ґрунту
Обробіток ґрунту на органічних фермах іноді використовується як форма боротьби з бур’янами, але частий обробіток може руйнувати структуру ґрунту та призводити до втрати органічного вуглецю. Однак зростає інтерес до органічних стратегій, що зменшують обробіток ґрунту.
Дослідження органічних систем показують, що зменшення обробітку може збільшити вміст вуглецю в ґрунті, але змінне визначення “зменшеного обробітку” ускладнює виявлення інших потенційних тенденцій. На жаль, органічні методи нульового обробітку можуть знижувати врожайність, тому майбутні дослідження повинні зосередитись на способах зменшення обробітку без негативного впливу на врожайність. Альтернативно, поверхневий безполицевий обробіток (також званий “вертикальним обробітком” або “смуговим обробітком”) може оптимізувати як врожайність, так і зберігання вуглецю в ґрунті.
Додаткові дослідження, що порівнюють різні методи обробітку (наприклад, градієнт від чизельного плуга до поверхневого полицевого обробітку), допоможуть оптимізувати стратегії, що сприяють багатьом параметрам здоров’я ґрунту, не пригнічуючи врожайність на органічних фермах.
Автори:
Джессіка Шейд, PhD, THE ORGANIC CENTER
Кейт Таллі, PhD УНІВЕРСИТЕТ МЕРІЛЕНДУ
Джерела:
https://www.organic-center.org/sites/default/files/project/2020/03/soil-health-review_shadetully.pdf
Цей звіт та дослідження, опубліковане Таллі та МакАскілл в Organic Agriculture, були б неможливими без щедрої підтримки від:
- GRO Organic
- Annie’s Homegrown (General Mills)
- Patagonia
Photo by Roman Synkevych on Unsplash