Устойчивость сеяного пастбища с многовидовым составом к изменению климата также растет, и этот принцип работает везде.
Более высокое разнообразие растений на сельскохозяйственных пастбищах повышает урожайность при меньшем внесении азотных удобрений. Таков главный вывод знаменательного международного исследования, проведённого Тринити-колледжем в Дублине, которое рисует многообещающую картину для более устойчивого сельского хозяйства.
И ещё одна хорошая новость: исследование показывает, что при более высоких температурах урожайность более разнообразных лугов ещё больше возрастает. Это подчёркивает потенциал адаптации многовидовых смесей к изменению климата в эпоху, когда глобальный климатический кризис приводит к повышению температуры во многих странах.
Исследование, опубликованное в журнале Science, представляет собой результаты совместного эксперимента, проведённого на 26 объектах по всему миру, охватывающих широкий диапазон умеренного климата и местных условий.
Ученые создали международную сеть LegacyNet, в которую входят объекты в Ирландии, а также в Европе — от Дании до Италии, от Нидерландов до Чехии, — и за её пределами — от Китая до США, Канады и Новой Зеландии.
Продуктивные сеяные луга (используемые в качестве корма для скота или в качестве луга в севообороте) обычно характеризуются низким видовым разнообразием. Смеси семян обычно включают 70 % Lolium perenne (райграс пастбищный) и 30 % Trifolium repens (клевер белый).
В этом исследовании ученые рассмотрели, может ли добавление большего количества видов (до двух злаков, двух бобовых и двух трав) на этих лугах и создание «многовидовых смесей» сохранить или улучшить урожайность, одновременно снизив зависимость от азотных удобрений, которые оказывают негативное воздействие на окружающую среду.
«Мы создали LegacyNet, добровольную, скоординированную сеть из 26 участков для экспериментов на лугах, охватывающую широкий климатический градиент в умеренных регионах Северной Америки, Европы, Азии и Новой Зеландии. Участки LegacyNet реализовали общий полевой эксперимент, где состав и посевные пропорции шести высокоурожайных видов кормовых растений (двух злаков, двух бобовых и двух трав, обозначенных G1, G2, L1, L2, H1 и H2) изучали в масштабе участка, чтобы оценить пригодность широкомасштабного внедрения многовидовых смесей на продуктивных лугах.
Учитывая диапазон условий окружающей среды на участках, на каждом участке выбирались виды, подходящие для местности. Тем не менее, наблюдалось высокое совпадение видов на разных участках; виды, наиболее часто используемые на разных участках, были G1 L. perenne, G2 Phleum pratense (тимофеевка), L1 Trifolium pratense (красный клевер), L2 T. repens , H1 Cichorium intybus (цикорий) и H2 Plantago lanceolata (подорожник). На участках не применялось никаких (два участка) или применялись умеренные уровни азотных удобрений в течение средней продолжительности 24 месяцев.
Производительность смеси и монокультуры сравнивали с монокультурой злаковых (L. perenne на 21 из 26 участков) с более высоким уровнем азотных удобрений (по крайней мере вдвое больше умеренной нормы) и двухвидовым сообществом 70:30 L. perenne и T. repens. Таким образом, сеть LegacyNet исследовала (1) влияет ли разнообразие видов растений и/или функциональных групп на урожайность продуктивных лугов; (2) могут ли смеси с более высоким разнообразием равняться или превосходить урожайность традиционных методов управления; и (3) степень, в которой климат изменяет потенциальные выгоды от урожайности многовидовых смесей», поясняют авторы работы.
Вид с воздуха на участки первого эксперимента LegacyNet, расположенные в Тигаске, замок Джонстаун, графство Уэксфорд, Ирландия. Автор: Катал Сомерс, Тигаск.
Результаты показали, что многовидовые смеси дают высокую урожайность благодаря сильному синергетическому взаимодействию злаков и бобовых и бобовых и трав — урожайность смесей намного превышает сумму их частей.
Посев двух злаковых, двух бобовых и двух пряных трав примерно в равных пропорциях может оптимизировать урожайность и сэкономить азот.
Смесь из шести видов многовидовых культур дала в среднем 12,3 метрических тонны с гектара за вегетационный период, что представляет собой увеличение урожайности на 11% по сравнению с монокультурой злаковых культур, в которую было внесено более чем в два раза больше азотных удобрений, и увеличение урожайности на 18% по сравнению с комбинацией из двух видов злаков и бобовых культур.
Это подтверждает, что многовидовые смеси превосходят две широко используемые традиционные практики на сельскохозяйственных пастбищах.
Кэролайн Брофи, профессор статистики Школы компьютерных наук и статистики Тринити-колледжа в Дублине и старший автор исследования, отметила: «Нам срочно необходимо сделать сельскохозяйственные луга более устойчивыми, но в то же время крайне важно, чтобы эти системы поддерживали или улучшали агрономические показатели и могли адаптироваться к меняющемуся климату. Это проблема международного масштаба, поскольку сельскохозяйственные луга распределены по всему миру, имеют экономическое значение и находятся под угрозой климатического кризисаю Главный вывод из этой работы заключается в том, что переход к многовидовым смесям на сельскохозяйственных пастбищах может способствовать более экологически устойчивому производству кормов , повышению урожайности и улучшению адаптации к потеплению климата. Это трехкратный выигрыш».
Джеймс О`Мэлли, докторант Школы компьютерных наук и статистики Тринити-колледжа, первый автор исследования, добавил: «Главное преимущество нашего исследования заключается в широком географическом и климатическом охвате экспериментальных площадок, которые охватывали 26 различных мест в Европе, Северной Америке, Китае и Новой Зеландии. Проведение общего эксперимента на многих участках повышает нашу статистическую мощность и значительно улучшает общность результатов. Статистические модели, применённые к нашим данным с нескольких участков, показали, что посев двух злаковых, двух бобовых и двух трав в равных пропорциях является надёжной стратегией для обеспечения высокой урожайности на всех участках, а преимущества в урожайности многовидовых смесей по сравнению с менее разнообразными лугами были ещё более выражены в условиях более тёплого климата».
Доктор Джон Финн, старший научный сотрудник Teagasc (это ведущий орган в сфере агропродовольственных исследований в Ирландии) и ведущий соавтор исследования, отметил: «Наше исследование убедительно показывает, что, учитывая разнообразие участков и условий окружающей среды, шестивидовые многовидовые смеси не только дают более высокий урожай, чем монокультуры злаковых трав с более высоким содержанием азотных удобрений, но и превосходят по урожайности комбинации многолетнего райграса и белого клевера».
Это исследование предоставляет фермерам знания о том, как лучше планировать пастбищные угодья (продолжительностью два-три года) путём высева примерно в равных пропорциях злаковых, бобовых и разнотравных культур. Для долгосрочных пастбищ оно показывает высокую потенциальную выгоду стратегий управления пастбищами, позволяющих поддерживать эти пропорции в течение длительного времени.
«В конечном итоге мы показываем, что многовидовые смеси дают большую урожайность при меньшем количестве азотных удобрений», заключил Джон Финн.
Источник: Trinity College Dublin.
На фото - профессор Кэролайн Брофи на месте эксперимента по многовидовым смесям в Agroscope, Швейцария. Автор фото: Кэролайн Брофи.