Як фермери з Великих Рівнин змінюють місцевий клімат
Нові методи ведення сільського господарства допомагають утримати у ґрунті велику кількість вуглецю, що у свою чергу збільшує кількість опадів і дозволяє отримати додатковий прибуток.
Протягом останнього століття світовий клімат дуже змінився - розпочалося глобальне потепління, викликане збільшенням рівня концентрації парникових газів. Це у свою чергу призвело до утримання сонячного тепла в атмосфері, перешкоджаючи його віддачі у космос. Однак, близько 30 років тому в одному з регіонів Північної Америки з’явилася технологія чорного пару влітку – залишати чисте поле між двома урожаями пшениці. Це співпало з періодами прохолодніших погодних умов весною і влітку (у порівнянні з іншими сільськогосподарськими регіонами на планеті) та збільшенням рівня опадів у північних регіонах Великих Рівнин.
Проте виявилося, що замість того, щоб залишати поля ‘голими’ набагато вигідніше у проміжках між урожаями пшениці сіяти культури з потужною поверхневою кореневою системою, такі як кукурудза і тефф. Прямі переваги від цього включають як економічний ефект, завдяки збільшенню кількості врожаїв, так і покращення здоров’я ґрунту, завдяки стабільному, багатому на поживні речовини верхньому шару (який у протилежному випадку був би підданий ерозії).
Рослинний покрив поглинає, а не викидає діоксид вуглецю (парниковий газ). Це призводить до зниження температури пізньою весною і підвищує рівень вологості в атмосфері. Ця додаткова вологість продукує більше опадів протягом найбільш критичних місяців періоду вегетації.
Простіше кажучи, фермери внесли зміни у технологію вирощування з метою отримання більшого прибутку, а в результаті ще й змінили на краще місцевий клімат, протидіючи глобальному потеплінню.
Існує дуже поширена думка про те, що залишення полів під паром сприяє утриманню у ґрунті вологи та азоту, які потрібні для росту рослин, а також порушує цикл розвитку шкідників. Крім того, що - оранка або обробіток з повертанням пласта у проміжках між періодами пару, допомагає контролювати поширення бур’янів і дозволяє ґрунту «дихати». Врешті стало вже традицією вважати, що постійний посів і жнива виснажують Землю, а вона потребує відпочинку. І якщо шкідникам буде менше культур для поживи, то з кожним роком їх ставатиме все менше і менше.
Близько 50 років тому, різні дослідження почали підтверджувати негативні наслідки літнього пару. Зараз ми вже знаємо, що літній пар не сприяє збереженню вологи у більшості регіонів, тому що вода просто випаровується з відкритого ґрунту і потрапляє назад в атмосферу. Крім того, пар провокує викид вуглецю з ґрунту та втрату поживних елементів, при цьому збільшуючи концентрацію солей. Усе це разом призводить до зниження продуктивності на досить тривалий час.
Для того, щоб мінімально порушувати структуру ґрунту під час посіву, більшість фермерів Великих Рівнинах практикують спеціальну сівозміну у поєднанні з прямим посівом. Присутність різних культур на одному полі сприяє покращенню структури ґрунту, зберігає поживні речовини і вологу та допомагає контролювати поширення бур’янів, грибкових патогенів і шкідників.
Перехід від традиційних методів застосування чорного пару до принципів ведення стійкого сільського господарства відбувався досить повільно через давно встановлені методи обробітку та через соціальний опір певних груп фермерів, які звикли працювати старими методами. Проте певні фактори врешті-решт призвели до змін в підходах обробітку на Великих Рівнинах: збільшення кількості наукових досліджень, економічна складова, переваги від використання технології, а також обмін досвідом між фермерами. З 1970 року кількість площ під паром суттєво зменшилася від 77 до 20 млн. акрів і основна частина цієї різниці припадає на період між 1985 і 2000 роками.
Контроль клімату
Науковці з усього світу не припиняють цікавитися взаємодією ґрунту і клімату в різних місцевостях. Фахівці з Університету штату Монтана, які досліджують проблеми навколишнього середовища - Тобіас Геркен (Tobias Gerken), Пол Стой (Paul Stoy) та їхній стажер – Габріель Бромлі (Gabriel Bromley) недавно опублікували статтю в Journal of Hydrometeorology про вплив чорного пару влітку на ймовірність опадів і явище під назвою «конвекція опадів», яке виникає, коли теплова енергія піднімає вологу у холодні шари атмосфери.
Вони виявили, що дощові краплі не формуються однаково. Є так звані фронтальні опади, які ще називають циклонними, що виникають, коли холодне повітря зустрічається з теплим і примушує його підніматися. А також є орографічні опади, які утворюються, коли вологе і тепле повітря піднімається над гірськими вершинами. В обох випадках повітря охолоджується, коли потрапляє у верхні шари атмосфери і відбувається конденсація вологи та перетворення пари в рідкі опади.
Опади внаслідок конвекції виникають в той момент, коли є достатньо енергії для підняття вологи над ґрунтом у ту частину атмосфери, яка є досить прохолодною та конденсуватиме її у хмари. В регіоні Великих Рівнин збільшення площі рослинного покриву пізньою весною та раннім літом призвело до подальшого збільшення рівня вологості в атмосфері. Відбулося це тому, що рослини потребували охолодження і діоксиду вуглецю для фотосинтезу, тому молекули води просто «втекли» при евапо-транспірації. Внаслідок чого, сотні квадратних миль площ з рослинним покривом сприяли збільшенню кількості дощів які утворилися внаслідок конвекції в регіоні.
Науковці у галузі сільського господарства часто відвідують фермерів і проводять презентації з метою пояснити фермерам, який широкий вплив вони мають на місцевий клімат. Тут фермери турбуються про здоров’я ґрунту, надаючи цьому найбільшого значення .
«Вони цікавляться тим, які процеси відбуваються в регіоні і чому», - каже Пол Стой (Paul Stoy).
Працюючи пліч-о-пліч, фермери і науковці все більше й більше розуміють, який вплив має технологія вирощування на продуктивність виробництва, збереження ґрунтів та місцевий клімат. Утримання вуглецю у ґрунті сприяє вирощуванні здорових рослин, суттєво знижуючи кількість діоксиду вуглецю що потрапляє в атмосферу, в свою чергу борючись із глобальним потеплінням. Збільшення кількості зеленої маси на полях означає більш прохолодні та зволожені умови вирощування в регіоні, де волога є критичним фактором, завдячуючи чому збираються вищі врожаї.
У деяких районах, зокрема в центральній частині Великих Рівнин, чорний пар досі залишається поширеним елементом технології влітку. У цих регіонах клімат настільки сухий, що практично неможливо ввести альтернативні культури в сівозміну. «І це викликає занепокоєння, - каже Пол Стой (Paul Stoy), - чорний пар провокує зниження рівня конвекції опадів і продуктивна волога отримується в наслідок опадів переважно на початку періоду вегетації».
Прогнозування і управління ризиками
Локальні технології вирощування дозволяють частково контролювати тільки місцевий клімат. Зважаючи на глобальні зміни клімату, може змінитися також надходження холодного вологого повітря з Арктики та теплого вологого повітря з Мексиканської затоки. Необхідно додати, чисельність екстремальних явищ таких, як посухи та повені, зростає у всьому світі, навіть на півночі Великих Рівнин.
«Сильні посухи можуть бути досить нищівними, - каже Тобіас Геркен (Tobias Gerken). Наша дослідницька група працює над тим, щоб точніше прогнозувати початок посухи (наприклад, тої, що була у 2017 році), «допомагаючи фермерам управляти ризиками».
На тлі таких стрімких змін, є принаймні одна достеменно відома річ: економічні, політичні та соціальні чинники продовжують впливати на ситуацію в регіоні, а глобальний клімат продовжує змінюватись. Стратегії покращення обробітку ґрунту і спроби адаптуватися до кліматичних умов стають життєво необхідними для нашого майбутнього. Тому спільні зусилля науковців і виробників набувають ключового значення для процесів, які наразі відбуваються в північній частині Великих Рівнин.
https://massivesci.com/articles/farms-climate-change-crop-rotation-rain-fallow/