Здоровье почвы привлекает все больше внимания науки и общества в контексте поддержания жизни на Земле. Потребовалось определенное время, чтобы это понимание пришло, а защита плодородного слоя почвы стала одним из глобальных приоритетов.
Портал AgroXXI.ru ознакомился со статьей Ричарда Ренни, опубликованной на портале научной организации Новой Зеландии Plant & Food Research: «Еще в 2006 году было подсчитано, что четверть жизни на Земле обитает в наших почвах. Но в 2023 году статья, опубликованная в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences, значительно, более чем вдвое, увеличила эту цифру. Доктор Марк Энтони из Швейцарского федерального научно-исследовательского института восстановления лесов и его коллеги подсчитали, что почва на самом деле является домом для около 60% всей жизни на планете от самых простых микробных организмов до самых сложных. Так, почва является домом для почти 100% всех дождевых червей и до 85% всех растений.
Для такой страны, как Новая Зеландия, которая в значительной степени зависит плодородного слоя почвы, сохранение и улучшение почв страны становится национальным приоритетом, хотя и не совсем простым для достижения.
При оценке «природного капитала» Новой Зеландии, неотъемлемой частью которого является почва, в 2012 году было подсчитано, что наземные экосистемные услуги страны внесли 57 миллиардов долларов в благосостояние людей, что на тот момент составляло 27% ВВП Новой Зеландии. Вместе с тем Новая Зеландия ежегодно теряет около 190 миллионов тонн почвы из-за эрозии. Это эквивалентно 38 миллионам крупнейших в стране полностью загруженных грузовиков и прицепов, которые ежегодно вывозили бы почву к морю и сбрасывали ее там.
В 2015 году исследователи подсчитали, что прямые экономические потери от эрозии почвы и оползней составляют не менее 250–300 миллионов долларов в год для Новой Зеландии, однако эта цифра не учитывает более масштабное воздействие на окружающую среду и экосистемные услуги, которое, как известно, во много раз выше.
Чтобы попытаться лучше понять потери почвы, в рамках программы по устойчивому землепользованию Национального научного конкурса «Наша земля и вода» была разработана карта риска эрозии национального масштаба, которая учитывает влияние выпаса скота и другие факторы.
Фото: Ричард Ренни, Plant & Food Research.
Проект возглавил ландшафтный ученый AgResearch, доктор Митчелл Донован. Сейчас он проживает в Юте, США, но продолжает работать с фермерами Новой Зеландии и Америки, консультируя их по вариантам землепользования, которые могут сохранить качество почвы.
«Новаторским аспектом карты является то, что ей удается достичь разрешения в 15 квадратных метров, обеспечивая действительно очень подробный уровень детализации восприимчивости почвы к потере, который не встречается больше нигде. Но кроме того, при моделировании карты учитываются пастбища, количество осадков и плотность поголовья скота. Она делает свои оценки гораздо более подробными, чем другие карты. Включение интенсивности поголовья скота и пастбищ означает, что сезонные колебания могут быть учтены в эрозионных явлениях, что просто не отражается при использовании средних значений. Это также может помочь определить, где разместить средства для снижения потери почвы, такие как дамбы и иловые ловушки», - говорит Донован.
Сегодня ведется работа по еще большей детализации карты до разрешения в один квадратный метр. Между тем, по словам Донована, карта уже сегодня помогла выявить очаги эрозии почвы в местах интенсивного зимнего выпаса.
Помимо того, что почва является платформой для производства продовольствия и получения экспортных доходов, все больше внимания уделяется роли, которую она может играть в утилизации излишков углерода из атмосферы.
Идея о том, что почвы являются «стоками» углерода, не нова и в последнее время приобрела большую популярность в Европе, Соединенных Штатах и Австралии. Новозеландские почвоведы также отмечают, что в более молодых, менее обработанных почвах страны зафиксировано меньшее истощение углерода, чем в обширных посевных площадях в Соединенных Штатах или в результате поколений посевов в Европе. По сути, углеродный «резервуар» новозеландских почв значительно полнее, чем во многих почвах северного полушария.
В почвоведческой новозеландской научной организации Manaaki Whenua доктор Пол Мадж возглавляет национальную программу сравнительного анализа и мониторинга содержания углерода в почве, отбирая образцы на 500 сельскохозяйственных участках по всей стране. В его работе совместно с коллегами также разрабатывается стратегия по удержанию углерода на многолетних пастбищах. «На уровне фермы мы знаем, что потери углерода можно увеличить быстрее, чем его прирост, в зависимости от того, как долго выпасаются загоны, как долго почвы остаются открытыми перед повторной посадкой, сколько осадков они получают — все это влияет на потери углерода», - говорит он.
Главный научный сотрудник Центра исследований растений и продуктов питания доктор Майк Бир исследовал не только верхний слой почвы, но и выяснил, что в более глубоких слоях почвы может храниться больше углерода. Он возглавил испытания по «полной инверсионной обработке» - буквальное переворачивание почвы вверх дном с вынесением низкоуглеродной подпочвы на поверхность, где она получает пользу от большого количества углерода из корней растений.
Фото: Ричард Ренни, Plant & Food Research.
Моделирование, проведенное его командой, показывает, что данная практика может со временем значительно повысить уровень удержания углерода после «однократной» обработки пастбищ, повторно засеянных в высокопродуктивные пастбища.
«По нашим оценкам, потребуется 20 лет, чтобы достичь нового равновесия, прежде чем вы начнете видеть, как прирост углерода выравнивается. В зависимости от типа почвы, это может занять больше времени», - говорит Бир.
Ожидается, что за этот период прирост хранения углерода составит около 0,6–0,7 тонны с гектара в год. Хотя эти объемы могут показаться небольшими, Бир утверждает, что главное — иметь возможность применять этот метод на большой площади земли, что позволит существенно увеличить общий объем хранимого углерода. Пастбища, повторно засеянные после полной инверсионной обработки почвы, также, как правило, имеют на 50–60% меньше выбросов оксида азота от мочи и навоза скота.
Сохранение почв и одновременное обеспечение их использования таким образом, чтобы сельское хозяйство оставалось устойчивым и экономичным, может оказаться такой же сложной задачей как земледелие на крутых холмах. Нигде это не проявляется так наглядно, как при интенсивном зимнем выпасе скота. Вытаптывание скотом может повредить структуру почвы, а продолжительные периоды оголения почвы в конце зимы и весной после выпаса скота приводят к уплотнению, потере влаги от осадков и вымыванию питательных веществ, особенно азота.
Старший научный сотрудник Plant & Food Research, доктор Брендон Малкольм отмечает, что согласно результатам работы его команды, «включение промежуточных культур в загоны после зимовки оказывается простым, но очень эффективным способом решения проблем качества почвы и окружающей среды».
«Мы обнаружили, что зерновые особенно ценны в качестве промежуточных культур, поскольку они имеют тенденцию поглощать больше азота, чем им необходимо, помогая усваивать питательные вещества, которые в противном случае вымывались бы из почвы», - говорит он.
Выщелачивание азота из пятен мочи крупного рогатого скота, можно сократить на 60 %, посадив овес - культуру, которая отличается высокой устойчивостью и имеет особенно высокую кормовую ценность при уборке поздней весной в виде зеленого силоса. «И мы обнаружили, что добавление итальянского райграса в посевную смесь может обеспечить дополнительный выпас после сбора урожая», - отметил ученый, добавив, что подобную практику применяют все больше новозеландских фермеров».
По статье Ричарда Ренни, опубликованной в Plant & Food Research. Фото: Ричард Ренни, Plant & Food Research.