Разнотравные пастбища повышают урожайность и снижают вред экологии

Увеличение разнообразия растений на сельскохозяйственных пастбищах способно не только повысить урожайность, но и значительно сократить зависимость от синтетических азотных удобрений. К такому выводу пришли авторы нового масштабного исследования, опубликованного в престижном научном журнале Science. Результаты глобального проекта, в котором центральную роль сыграли ученые из Орхусского университета, могут изменить подходы к управлению лугами и пастбищами по всей Европе и за ее пределами.

Сельскохозяйственные угодья служат основой животноводства, обеспечивая кормами миллионы животных по всему миру. Традиционно для этого используются монокультурные посевы – поля, засаженные одним видом травы с активным применением азотных удобрений. Такой подход дает высокий урожай, но наносит ущерб окружающей среде: стоки азота загрязняют водоемы, способствуют выбросам парниковых газов и истощают почву. Фермеры сталкиваются с дилеммой – как сохранить продуктивность, уменьшая при этом вред для природы и адаптируясь к изменению климата.

Чтобы найти решение, международная сеть ученых LegacyNet провела единый эксперимент на 26 участках в Европе, Северной Америке, Китае и Новой Зеландии. Исследователи сравнили три системы ведения хозяйства: монокультуру с высоким уровнем внесения удобрений, смесь из двух видов (злак и бобовое растение) с меньшим количеством удобрений и многовидовую смесь из шести растений – двух злаков, двух бобовых и двух трав, высеянных в равных пропорциях. Цель состояла в том, чтобы проверить, смогут ли разнотравные пастбища превзойти традиционные системы по урожайности при одновременном снижении использования удобрений.

Результаты оказались поразительными. Смеси из шести видов растений в среднем давали 12,3 тонны сухого вещества с гектара за вегетационный период. Это на 11% больше, чем у монокультур, которые получали вдвое больше азотных удобрений, и на 18% больше по сравнению со смесью из двух видов. Преимущество разнотравья стабильно проявлялось в разных климатических условиях, а в более теплом климате становилось еще более выраженным, что указывает на высокий потенциал такого подхода в качестве стратегии адаптации к глобальному потеплению.

Секрет успеха кроется в синергии. Злаки обеспечивают объем биомассы, бобовые естественным образом фиксируют азот из атмосферы, а травы добавляют устойчивости и питательных веществ. «Это исследование убедительно доказывает, что разнообразие не снижает урожайность, а увеличивает ее, – говорит Карстен Малиш, один из соучредителей LegacyNet. – И эти преимущества будут только расти по мере изменения климата».

Масштаб эксперимента LegacyNet беспрецедентен. Координация одинакового дизайна исследования на 26 участках потребовала годов планирования и доверия между учеными из разных дисциплин. «Проведение общего эксперимента на многих площадках повышает нашу статистическую мощность и значительно улучшает обобщаемость результатов, – объясняет Кэролайн Брофи, профессор статистики Тринити-колледжа в Дублине. – Главный вывод ясен: многовидовые смеси могут обеспечить более устойчивое производство кормов, повысить урожайность и улучшить адаптацию к потеплению климата. Это тройная победа».

Для фермеров это исследование несет практическую пользу: посев двух злаков, двух бобовых и двух трав в равных долях может оптимизировать урожай и сократить потребность в азоте. Для политиков выводы служат основанием для поддержки стратегий, стимулирующих биоразнообразие в сельском хозяйстве, что позволяет совместить цели производительности с экологическими задачами. «В конечном счете мы показываем, что многовидовые смеси обеспечивают больший урожай при меньшем количестве азотных удобрений», – заключает Джон Финн, старший научный сотрудник ирландского агентства Teagasc.