Многолетние растения, используемые в качестве сельскохозяйственных культур
Многолетние культуры — это многолетние виды растений , которые выращиваются и живут дольше двух лет без необходимости ежегодной пересадки. [1] [2] Естественно, многолетние культуры включают в себя многие плодовые и ореховые культуры; некоторые травы и овощи также считаются многолетними. Многолетние культуры выращиваются на протяжении тысяч лет; их выращивание отличается от основного ежегодного сельского хозяйства, поскольку не требуется регулярная обработка почвы, что приводит к снижению эрозии почвы и улучшению ее здоровья . [3] Некоторые многолетние растения, которые не выращиваются как многолетние культуры, — это томаты, лозы которых могут жить несколько лет, но часто замерзают и погибают зимой за пределами умеренного климата, и картофель, который может жить более двух лет, но обычно собирается ежегодно. [4] [5] Несмотря на то, что они составляют 94% растений на Земле, многолетние растения занимают всего 13% мировых пахотных земель. [4] [6] Напротив, зерновые культуры занимают около 70% мировых пахотных земель и мирового потребления калорий и в основном являются однолетними растениями. [7]
История
Растет движение за создание многолетних альтернатив однолетним культурам, особенно зерновым. С 1920-х по 1950-е годы исследователи в бывшем Советском Союзе пытались сделать однолетнюю пшеницу, скрещивая ее с многолетними родственниками, такими как промежуточная пшеница. Интерес угас, когда скрещивания неоднократно приводили к бесплодному потомству, а урожайность семян значительно снизилась. Следующим крупным проектом по созданию многолетней пшеницы был гибрид пшеницы, разработанный Монтанской сельскохозяйственной экспериментальной станцией в 1986 году, который был испытан в полевых условиях Институтом Родейла . [8] Например, Институт земли вывел многолетнюю пшеницу , известную как Кернза . Устраняя или значительно сокращая необходимость в обработке почвы , многолетнее выращивание может сократить потери верхнего слоя почвы из-за эрозии, [9] увеличить биологическое связывание углерода , [10] и значительно сократить загрязнение водных путей через сельскохозяйственные стоки из -за меньшего поступления азота.
Преимущества
- Борьба с эрозией : поскольку растительные материалы (стебли, кроны и т. д.) могут оставаться на месте круглый год, эрозия верхнего слоя почвы из-за ветра и осадков/орошения снижается [11]
- Эффективность использования воды : поскольку эти культуры, как правило, имеют более глубокие и мочковатые корни, чем их однолетние аналоги, они способны удерживать почвенную влагу более эффективно, [12] одновременно фильтруя загрязняющие вещества (например, избыток азота), перемещающиеся в источники грунтовых вод. [13]
- Эффективность круговорота питательных веществ : поскольку многолетние растения более эффективно усваивают питательные вещества благодаря своей обширной корневой системе, [2] требуется вносить меньшее количество питательных веществ, [14] что снижает производственные затраты и одновременно сокращает возможные избыточные источники стока удобрений .
- Эффективность улавливания света: более раннее развитие полога и более длительная продолжительность зеленого листа повышают сезонную эффективность улавливания света многолетними растениями, что является важным фактором продуктивности растений. [15]
- Связывание углерода : поскольку многолетние травы используют большую долю углерода для формирования корневой системы, больше углерода интегрируется в органическое вещество почвы, способствуя увеличению запасов органического углерода в почве. [10]
- Изменение климата: Было показано, что многолетние виды предоставляют возможность смягчить или сократить негативные последствия изменения климата, одновременно поддерживая свою сельскохозяйственную продуктивность. [16] Также было показано, что многолетние растительные сообщества могут также повышать устойчивость экосистемы. А также стабильность и способность адаптироваться к колебаниям окружающей среды, поскольку они обладают высоким уровнем биоразнообразия. [17]
Примеры
Существующие культуры
В разработке
- Miscanthus giganteus — многолетняя культура с высокой урожайностью и высоким потенциалом снижения выбросов парниковых газов.
- Подсолнечник многолетний — многолетняя масличная и семенная культура, выведенная путем возвратного скрещивания генов с диким подсолнечником.
- Многолетние злаковые растения — более развитая корневая система обеспечивает более эффективное поглощение воды и питательных веществ, а также снижает эрозию, вызванную дождями и ветром в течение всего года.
- Многолетний рис — в настоящее время находится на стадии разработки с использованием методов, аналогичных тем, которые используются при выращивании многолетнего подсолнечника; многолетний рис обещает сократить вырубку лесов за счет повышения эффективности производства путем сохранения расчищенных земель вне стадии залежи в течение длительных периодов времени. [18]
Смотрите также
Ссылки
- ↑ Берри, Уэнделл (5 января 2009 г.). «50-летний закон о фермерстве». The New York Times . Получено 25 марта 2011 г.
- ^ ab "Проект многолетников: многолетники как путь к устойчивым сельскохозяйственным ландшафтам в Верхнем Среднем Западе США" Университет штата Айова . Получено 25 марта 2011 г.
- ^ "Многолетнее сельское хозяйство | Преимущества, методы и проблемы". www.britannica.com . Получено 2023-12-05 .
- ^ ab Monfreda, Chad; Ramankutty, Navin; Foley, Jonathan A. (март 2008 г.). "Farming the planet: 2. Географическое распределение посевных площадей, урожайности, физиологических типов и чистой первичной продукции в 2000 году". Global Biogeochemical Cycles . 22 (1). Bibcode : 2008GBioC..22.1022M. doi : 10.1029/2007GB002947 . ISSN 0886-6236. S2CID 128794303.
- ^ Рамирес-Охеда, Габриэла; Перальта, Ирис Э.; Родригес-Гусман, Эдуардо; Чавес-Сервия, Хосе Луис; Саагун-Кастелланос, Хайме; Родригес-Перес, Хуан Энрике (23 апреля 2021 г.). «Климатическое разнообразие и экологические дескрипторы диких видов томатов (Solanum sect. Lycopersicon) и близкородственных видов (Solanum sect. Juglandifolia y sect. Lycopersicoides) в Латинской Америке». Растения . 10 (5): 855. doi : 10.3390/plants10050855 . ISSN 2223-7747. ПМЦ 8145878 . PMID 33922706.
- ^ Поппенвимер, Тайлер; Мейроуз, Итай; ДеМалах, Нив (2023-11-08). «Пересмотр глобальной биогеографии однолетних и многолетних растений». Nature . 624 (7990): 109–114. arXiv : 2304.13101 . doi :10.1038/s41586-023-06644-x. ISSN 1476-4687. PMID 37938778. S2CID 260332117.
- ^ "Развитие многолетних зерновых культур". Институт земли . Получено 2023-12-05 .
- ^ Вагонер, Пегги; Шеффер, Юрген Р. (1 января 1990 г.). «Развитие многолетних зерновых: прошлые усилия и потенциал для будущего». Критические обзоры в области растениеводства . 9 (5): 381–408. Bibcode : 1990CRvPS...9..381W. doi : 10.1080/07352689009382298.
- ^ Wahlquist, Asa. «Многолетние культуры — залог продовольственной безопасности». The Australian . Получено 24 марта 2011 г.
- ^ ab "Terrestrial Carbon Removal and Sequestration". Технологии отрицательных выбросов и надежная секвестрация: исследовательская программа . National Academies Press. 2019. стр. 87–136. ISBN 978-0-309-48452-7.
- ↑ Рич, Дебора (24 ноября 2007 г.). «Многолетние культуры: сад, который продолжает давать». SFGate.com . Получено 25 марта 2011 г.
- ^ "Исследования многолетних зерновых культур: почему многолетние зерновые культуры?". Институт земли. Архивировано из оригинала 15 апреля 2013 года . Получено 25 марта 2011 года .
- ^ Чжоу, С. (2010). «Многолетние фильтрующие полосы снижают уровень нитратов в почве и неглубоких грунтовых водах после преобразования пастбищ в пахотные земли». Журнал качества окружающей среды . 39 (6): 2006–15. doi :10.2134/jeq2010.0151. PMID 21284298.
- ^ Glover, JD; Reganold, JP; Bell, LW; Borevitz, J.; Brummer, EC; Buckler, ES; Cox, CM; Cox, TS; Crews, TE; Culman, SW; DeHaan, LR; Eriksson, D.; Gill, BS; Holland, J.; Hu, F.; Hulke, BS; Ibrahim, AMH; Jackson, W.; Jones, SS; Murray, SC; Paterson, AH; Ploschuk, E.; Sacks, EJ; Snapp, S.; Tao, D.; Van Tassel, DL; Wade, LJ; Wyse, DL; Xu, Y. (24 июня 2010 г.). «Повышение продовольственной и экосистемной безопасности с помощью многолетних злаков». Science . 328 (5986): 1638–1639. doi : 10.1126/science.1188761. PMID 20576874. S2CID 130815466.
- ^ Дохлеман, Фрэнк Г.; Лонг, Стивен П. (август 2009 г.). «Более продуктивный, чем кукуруза на Среднем Западе: как это делает мискантус?». Физиология растений . 150 (4): 2104–2115. doi :10.1104/pp.109.139162. PMC 2719137. PMID 19535474 .
- ^ Зан, Клаудия С.; Файлс, Джеймс В.; Жируар, Патрик; Сэмсон, Роджер А. (01.08.2001). «Секвестрация углерода в многолетней биоэнергетике, однолетней кукурузе и необрабатываемых системах в южном Квебеке». Сельское хозяйство, экосистемы и окружающая среда . 86 (2): 135–144. doi :10.1016/S0167-8809(00)00273-5. ISSN 0167-8809.
- ^ Джексон, Л. Э.; Паскуаль, У.; Ходжкин, Т. (01.07.2007). «Использование и сохранение агробиоразнообразия в сельскохозяйственных ландшафтах». Сельское хозяйство, экосистемы и окружающая среда . Биоразнообразие в сельскохозяйственных ландшафтах: инвестиции без потери интереса. 121 (3): 196–210. doi :10.1016/j.agee.2006.12.017. ISSN 0167-8809.
- ^ Rouw, Anneke de; Soulilad, B.; Phanthavong, K.; Dupin, B. (2005). «Адаптация выращивания риса на возвышенностях к все более коротким периодам парования и ее предел». В Bouahom, B.; Glendinning, A.; Nilsson, S.; Victor, M. (ред.). Сокращение бедности и стабилизация подсечно-огневого земледелия в возвышенностях Лаосской Народно-Демократической Республики . CiteSeerX 10.1.1.538.3332 . hdl :10568/37412. OCLC 169891017.
Внешние ссылки
- http://motherjones.com/environment/2008/10/qa-wes-jackson-Многолетнее выращивание культур: Вопрос-ответ от Mother Jones с Уэсом Джексоном
- http://newfarm.rodaleinstitute.org/features/2005/0905/moonstone/hyk.shtml- [ постоянная неработающая ссылка ] Институт Родейла: Ферма, еда и семья: На юго-западе Миннесоты Одри Арнер и Ричард Хандин обеспечивают будущее своей фермы, «многолетнемерзня» ландшафт.
- http://www.perennialgrains.org/wiki/Perennial_crop/index.php?title=Rice_perennialization_program%2C_YAAS- Проект по генетическому многолетнему выращиванию риса
- Snapp, Sieglinde S.; Blackie, Malcolm J.; Gilbert, Robert A.; Bezner-Kerr, Rachel; Kanyama-Phiri, George Y. (16 ноября 2010 г.). «Биоразнообразие может поддержать более зеленую революцию в Африке». Труды Национальной академии наук . 107 (48): 20840–20845. doi : 10.1073/pnas.1007199107 . PMC 2996441. PMID 21098285 .