В своей работе, опубликованной на портале www.nature.com, исследователи Томас Ф. Деринг и Даниэль Нойхофф оценили конкурентноспособность бобовых культур в севообороте с зерновыми с обычными минеральными удобрениями.
«Вопрос о том, сможет ли глобальное преобразование сельского хозяйства в системы органического земледелия удовлетворить текущий и будущий спрос на продукты питания и корма, является предметом научных исследований, общественных обсуждений и политических дебатов.
Необходим тщательный анализ и понимание того, что может быть при массовой интеграции органического производства в мировые стратегии АПК. Так как производство калорий и белков, необходимых для питания человека, это агрономический вопрос, который в основном зависит от доступной сельскохозяйственной площади и ее продуктивности, то есть от уровня урожайности и стабильности системы земледелия.
Любой сценарий воздействия глобального перехода на органику для производства продуктов питания следует основывать на реалистичной оценке достижимой урожайности. В этом контексте урожайность зерновых имеет первостепенное значение из-за их доминирующей роли в обеспечении мира продуктами питания.
Текущее использование минеральных азотных (N) удобрений порицается как неустойчивая практика. И этому часто противопоставляется биологическая фиксация азота (BNF) из зернобобовых культур. Однако, в какой степени BNF может устойчиво замещать минеральный азот для преодоления разрыва в урожайности между органическим и традиционным земледелием?
Органические злаки, выращенные после двухлетнего выращивания бобовых с дополнительным внесением навоза, действительно, сначала могут получить то же количество азота, что и обычная культура. Но последующие урожаи испытывают, как правило, азотный голод.
Более того, фактические характеристики BNF часто ограничиваются абиотическими факторами, такими как температура, вода и поступление питательных веществ, в частности, фосфора, серы и молибдена.
Биотические ограничения, например, количество и стойкость конкретных штаммов Rhizobium в почве и почвенные болезни, такие как Sclerotinia trifoliorum, также могут дополнительно ограничивать ротационные характеристики BNF.
Хотя многие из этих проблем можно решить с помощью удобрений, орошения или микробной инокуляции, вполне вероятно, что даже при идеальном управлении бобовыми, уровень BNF часто будет оставаться ниже высокого уровня в силу всевозможных причин.
В недавнем метаанализе сравнивали урожайность традиционных и органических зерновых из 156 наборов данных. Урожайность зерновых в органических системах составляла в среднем 78% от урожайности традиционных систем. Разница в урожайности находилась в широком диапазоне, например, 40–130% для пшеницы (в среднем 73%).
Два последующих метаанализа подтвердили эти оценки. В 161 сравнении урожайность органических зерновых была на 26% ниже (40% для пшеницы), чем урожайность традиционных культур. В другом метаанализе урожайность органических зерновых была на 22% ниже, чем при традиционном управлении (37% для пшеницы).
Соотношение органические/традиционные обычно приближается к паритету с увеличением поступления азота в органические системы, т. е. когда коэффициент поступления азота в обеих системах близок к 1.
В этом исследовании, используя подход агрономического моделирования, мы показали, что в высокопродуктивных районах системы земледелия, практики, основанные исключительно на BNF, вряд ли смогут устойчиво достичь уровней урожайности систем на основе минерального азота.
Для высокой эталонной урожайности пшеницы (7,5 т/га) и реалистичной доли кормовых бобовых в севообороте (33%), даже оптимистичные уровни BNF (282 кг N/га), привели к соотношению органические/традиционные намного ниже паритета (0,62).
Таким образом, наши результаты показывают, что ограничения производительности зерновых в системах земледелия, основанных на бобовых, по-прежнему останутся неизбежными в силу сильно меняющихся условий в поле от сезона к сезону».
