Czy możemy zaspokoić rosnące zapotrzebowanie na żywność bez niszczenia naszego środowiska?

Ewoluująca koncepcja zwana „zrównoważoną intensyfikacją” ma na celu wypełnienie luki między tradycyjnym rolnictwem a rolnictwem ekologicznym.

Zdjęcie dzięki uprzejmości USDA NRCS Texas, z Flickr, na licencji CC BY 2.0

Paul McDivitt dla Ensia | @ensiamedia | @PaulMcDivitt

Historię rolnictwa najlepiej opisać jako „więcej za więcej”. Im więcej ziemi uprawiamy, tym więcej produkujemy żywności. Im więcej wody, nawozów i pestycydów zastosujemy, tym więcej obfitości będą nasze zbiory. Podczas gdy nowoczesne rolnictwo z powodzeniem karmi miliardy ludzi, jego szybki rozwój doprowadził również do utraty różnorodności biologicznej, zanieczyszczonych dróg wodnych i wzrostu emisji gazów cieplarnianych. W miarę wzrostu światowej populacji w kierunku 10 miliardów ludzi i wpływu zmian klimatu, podejście to nie jest trwałe.

„Wielkie postępy, które powinniśmy zobaczyć w przyszłości, które ludzie określają jako„ trwałą intensyfikację ”, to miejsce, w którym musimy uzyskać więcej za mniej”, mówi Navin Ramankutty, tymczasowy dyrektor Instytutu Zasobów, Środowiska i Zrównoważonego Rozwoju Uniwersytetu Kolumbii Brytyjskiej.

Debaty na temat przyszłości żywności i rolnictwa są często przedstawiane jako wybór między dwoma pozornie diametralnymi podejściami. Jedno z nich, konwencjonalne rolnictwo, ma na celu wytwarzanie jak największej ilości żywności przy użyciu rozległych monokultur zależnych od systemów nawadniających, nawozów syntetycznych i pestycydów. Drugie, rolnictwo ekologiczne, priorytetowo traktuje zrównoważony rozwój, wykorzystując naturalne nakłady i procesy, aby gospodarstwa były bardziej przyjazne dla przyrody.

Trawy Brachiaria i inne pasze są stosowane w zachodniej Kenii w ramach podejścia „push-pull” do zarządzania szkodnikami i poprawy żyzności gleby, opracowanego przez Międzynarodowe Centrum Fizjologii i Ekologii Owadów (ICIPE). Zdjęcie dzięki uprzejmości CIAT z Flickr, na licencji CC BY-NC-SA 2.0

Ewoluująca koncepcja zwana zrównoważoną intensyfikacją stara się wypełnić tę lukę, biorąc najlepsze pomysły z obu stron i minimalizując ich słabości, takie jak nadużywanie nawozów w konwencjonalnym rolnictwie i tendencja rolnictwa ekologicznego do niższych plonów.

„Nie możemy po prostu zajmować się rolnictwem ekologicznym” - wyjaśnia Vara Prasad, naukowiec zajmujący się uprawami na Uniwersytecie Stanowym Kansas. „Jednocześnie nie możemy sobie pozwolić na zanieczyszczenie naszego środowiska negatywnymi skutkami, jakie mają teraz miejsce”.

Zrównoważona intensyfikacja uznaje potrzebę wyprodukowania wystarczającej ilości żywności, aby wyżywić rosnącą populację, ale stara się to robić w sposób jak najbardziej przyjazny dla środowiska. W szczególności koncentruje się na zwiększaniu plonów - ilości produkowanej żywności na jednostkę ziemi - jako sposobie zminimalizowania potrzeby przekształcania lasów i innych nieuprawianych gruntów w gospodarstwa.

„To pierwsze cięcie robi dużą różnicę, więc wszystko, co możemy zrobić, aby tego uniknąć, jest świetne”, mówi Ramankutty, w związku z wylesianiem w Brazylii i indonezyjską przyczyną rozwoju rolnictwa.

Analiza 85 projektów zintegrowanego zarządzania szkodnikami w Azji i Afryce wykazała, że ​​większość ograniczyła stosowanie pestycydów bez powodowania spadku plonów. Na podstawie Pretty, J. i Bharucha, Z. (2015) Zintegrowane zarządzanie szkodnikami dla zrównoważonego zintensyfikowania rolnictwa w Azji i Afryce. Owady 6: 152–182. Kliknij, aby powiększyć.

Prasad twierdzi, że zrównoważenie środowiska jest równie ważne, jak zwiększenie produkcji. Oprócz zachowania dzikiej ziemi, cele środowiskowe obejmują zmniejszenie emisji gazów cieplarnianych, odpływ azotu i fosforu oraz zanieczyszczenie pestycydami oraz ochronę zasobów słodkiej wody. Jednak trwała intensyfikacja uświadamia sobie, że nie ma idealnego rozwiązania. Przy tak wielu celach na pewno będą kompromisy.

Zrównoważona intensyfikacja nie określa konkretnych technologii ani praktyk. Zamiast tego koncentruje się na pożądanych wynikach: więcej żywności na mniejszej powierzchni, przy mniejszym negatywnym wpływie na środowisko.

Strategie korzystne dla wszystkich

Chociaż koncepcja jest otwarta, naukowcy badający zrównoważoną intensyfikację wskazują na kilka strategii i technologii popartych dowodami, które mogą zwiększyć plony przy jednoczesnym osiągnięciu korzyści dla środowiska. Ostatnie badanie opublikowane w Nature Sustainability szacuje, że 163 miliony gospodarstw zajmujących około 453 milionów hektarów (1 miliard akrów) stosują jakąś formę zrównoważonej intensyfikacji.

Jedną z najbardziej obiecujących strategii jest poprawa odmian upraw i ras zwierząt gospodarskich. Opracowanie nasion odpornych na szkodniki i choroby poprzez tradycyjną hodowlę lub inżynierię genetyczną może zwiększyć plony i ograniczyć stosowanie pestycydów. Odmiany dostosowane do lokalnych warunków i ekstremalnych warunków pogodowych, takich jak susza i upał, mogą również pomóc rolnikom produkować więcej żywności bez niszczenia ekosystemów.

Rolnicy w Wirginii stosują praktyki uprawy bez uprawy, aby chronić siedliska dzikiej przyrody i jakość wody w wodach zatoki Chesapeake Bay. Zdjęcie dzięki uprzejmości USDA, z Flickr, na licencji CC BY 2.0

Wydajne wykorzystanie nakładów jest wspólnym celem w praktykach zrównoważonej intensyfikacji. Zintegrowane zarządzanie szkodnikami, które wykorzystuje strategie takie jak kontrola biologiczna w celu zwalczania szkodników, może chronić uprawy bez szkody dla pożytecznych owadów. W metaanalizie 85 zintegrowanych programów ochrony przed szkodnikami z 2015 r. Stwierdzono „średni wzrost plonów w projektach i uprawach o 41 procent, w połączeniu ze spadkiem stosowania pestycydów do 31 procent”. Praktyki związane z ochroną rolnictwa - takie jak uprawa bez uprawy roli, obejmują uprawy i płodozmian - popraw jakość gleby i zmniejsz chwasty, obniżając koszty i magazynując węgiel pod ziemią.

Projekt Intensyfikacja zrównoważonych i odpornych systemów rolnictwa we wschodnich równinach Gangetic, współpraca australijskiego Centrum Międzynarodowych Badań Rolniczych i Międzynarodowego Centrum Doskonalenia Kukurydzy i Pszenicy, ma na celu poprawę wydajności drobnego rolnictwa w Nepalu. Zdjęcie dzięki uprzejmości IFPRI South Asia, z Flickr, na licencji CC BY-NC-ND 2.0

Uprawa drzew i krzewów na terenach uprawnych i pastwiskach oraz wokół nich może przynieść korzyści rolnikom i lokalnym ekosystemom, zapewniając siedlisko ptakom i innym stworzeniom. Drzewa na srebrzystych pastwach chronią zwierzęta przed gorącym słońcem latem i zimnym wiatrem zimą, a pożywne trawy pod nimi szybko i tanio chowają zwierzęta. Drzewa w gospodarstwach i wokół nich mogą wiązać azot w glebie, sekwestrować węgiel oraz zmniejszać odpływ i erozję gleby.

Technologia, taka jak precyzyjne wyposażenie rolnicze - które łączy szczegółowe dane z robotami, czujnikami i obrazowaniem do sadzenia nasion i wydajniejszego stosowania wody, nawozów i pestycydów - może zwiększyć wydajność już wysokowydajnych gospodarstw, jednocześnie obniżając koszty nakładów. Wśród wielu opracowywanych technologii korzystnych dla wszystkich stron są ulepszone narzędzia do prognozowania pogody, które pomagają rolnikom wybrać optymalne daty sadzenia i zbioru, oraz ciekłe probiotyki wiążące azot, które mogą zastąpić przynajmniej niektóre nawozy syntetyczne.

Intensywna uprawa zwiększa plony z pól ryżowych w Hai Duong w Wietnamie. Zdjęcie dzięki uprzejmości Eric Baker, z Flickr, na licencji CC BY-NC-SA 2.0

Inna strategia obejmuje uprawę roślin na odłogach oraz częstsze sadzenie i zbiory na istniejących gruntach uprawnych. W ten sposób zwiększa się wydajność gruntów już oczyszczonych pod uprawy, zmniejszając potrzebę przekształcania lasów i innych siedlisk przyrodniczych.

„Nie brakuje narzędzi technicznych, możliwości technicznych, które ludzie mogą wykorzystać, aby zarówno zwiększyć wydajność upraw, jak i zmniejszyć ich wpływ na środowisko”, mówi Tim Searchinger, profesor z Princeton i badacz z World Resources Institute. „To nie jest problem naukowy, to problem z działaniem”.

Lokalizacja i kontekst

Na niektórych obszarach, takich jak Afryka Subsaharyjska, plony są bardzo niskie, głównie z powodu braku wody i składników odżywczych w glebie. Niski poziom podstawowy oznacza, że ​​narzędzia nowoczesnego rolnictwa oferują ogromną szansę na uzyskanie większej ilości żywności z istniejących gruntów rolnych. Jednak jeśli ta intensyfikacja ma być trwała, kluczowe będzie powiązanie tego dostępu z programami edukującymi rolników na temat najlepszych praktyk w zakresie unikania marnotrawstwa i zanieczyszczenia, mówi Prasad.

„Jedną z rzeczy, o których często się zapomina, jest to, że stosowanie nawozów nie jest z natury złe”, wyjaśnia Michael Clark, badacz z tytułem doktora na University of Oxford. „Kiedy zaczynasz aplikować za dużo, staje się to problemem”.

Małe gospodarstwa w Chinach wytwarzały mniej emisji gazów cieplarnianych po tym, jak rolnicy wzięli udział w programach szkoleniowych dotyczących zarządzania nawozami. Na podstawie Cui, Z. i in. Natura http://dx.doi.org/10.1038/nature25785 (2018)

Chiny przyczyniają się do zwalczania nadużywania nawozów, finansując naukowców zajmujących się rolnictwem w wioskach, gdzie uczą rolników, kiedy i jak efektywniej stosować nawóz. Inicjatywy te pomogły ponad 20 milionom drobnych rolników zwiększyć plony kukurydzy, ryżu i pszenicy o dziesięć procent, jednocześnie zmniejszając zużycie nawozów o 15 procent, znacznie zmniejszając emisję gazów cieplarnianych w tym procesie.

W miarę jak nowe regiony stosują systemy nawadniania wody w celu zwiększenia plonów, rolnicy z pierwszym dostępem mają tendencję do nadmiernego wykorzystywania cennych zasobów, pozostawiając niewiele dla późnych użytkowników. Lokalne przepisy i grupy użytkowników wody mogą pomóc rolnikom w korzystaniu z wody w bardziej wydajny, sprawiedliwy i zrównoważony sposób.

Rolnicy w Etiopii używają miejscowej ściółki i nawadniania kropelkowego w celu trwałego zwiększenia plonów. Zdjęcie dzięki uprzejmości Sustainable Intensification Innovation Lab

Oprócz technologii i praktyk rolniczych budowanie struktur i instytucji społecznych i gospodarczych jest ważną częścią trwałej intensyfikacji. Prasad mówi, że inwestowanie w szkoły rolników i opracowywanie programów rozszerzenia w krajach rozwijających się jest konieczne, aby pomóc rolnikom we wdrażaniu zrównoważonych praktyk i technologii.

Zrównoważony system żywnościowy

Chociaż zrównoważona intensyfikacja jest ważną częścią zwiększania zrównoważenia rolnictwa, nie jest w stanie wykonać zadania samodzielnie. Jeśli spróbujemy wyprodukować wystarczającą ilość żywności, aby sprostać obecnym prognozom bez powiększania pól uprawnych, musielibyśmy zwiększyć plony o 11 procent więcej w latach 2006-2050 niż w latach 1962-2006 - wysokie zamówienie, biorąc pod uwagę, że wcześniejsze zyski są w dużej mierze przypisywane dodatkowym nakładom . Clark mówi, że prawdziwie zrównoważony system żywnościowy musi również dotyczyć marnotrawienia żywności i przejadania się, a także odchodzić od diety i mięsa, na które przypada znaczny udział śladu środowiskowego rolnictwa.

Ponadto, w tak zwanym paradoksie Jevonsa, wzrost wydajności może zachęcić rolników do zwiększania produkcji, co może prowadzić do dodatkowego oczyszczania gruntów. Aby czerpać pełne korzyści z trwałej intensyfikacji, musimy lepiej się upewnić, że obszary naturalne nie są objęte ekspansją rolniczą.

Chociaż wyzwania pozostają, matematyka zrównoważonej intensyfikacji jest prosta: im więcej żywności produkujemy na najmniejszej powierzchni ziemi przy najmniejszym wpływie na środowisko, tym lepiej będą ludzie - i przyroda -.

ensia.com | Twitter | Facebook | Instagram | LinkedIn

Pierwotnie opublikowany na stronie ensia.com 1 listopada 2018 r.