Фермеры на засушливом юго-западе США вынуждены выбирать: либо высаживать покровные культуры и восстанавливать плодородие почвы, либо экономить воду для товарных посевов, от которых зависит их доход. Моделирование, проведённое исследователями из Университета штата Нью-Мексико, показало, что выход из этого положения существует. Однако он требует точного расчёта времени, правильного выбора культур и трезвой оценки водных ресурсов в условиях потепления климата.
Учёные смоделировали 25-летний цикл севооборота «озимая пшеница – сорго – пар» на Южных Великих равнинах с помощью биогеохимической модели DayCent. Они протестировали различные стратегии ведения хозяйства в условиях как современного климата, так и при сценарии с высоким уровнем выбросов парниковых газов.
Проблема заключается в том, что в засушливых регионах покровные культуры, улучшая структуру почвы за счёт накопления органики, потребляют дефицитную влагу. В результате урожайность основной культуры часто снижается. Предыдущие полевые исследования в Канзасе показывали, что после покровных культур урожай пшеницы падал на 25–31%, а сорго – примерно на 11% по сравнению с полями, оставленными под паром.
Новое исследование выявило, что реакция культур на предшественников различается. Моделирование показало, что использование гороха в качестве покровной культуры наиболее эффективно увеличивает содержание органического углерода в почве. При этом урожайность пшеницы после гороха росла, а сорго – наоборот, снижалась.
Наилучших комплексных результатов удалось достичь при определённой стратегии: использование гороха, прекращение его роста на месяц раньше обычного (через 60 дней вместо 90) и более ранний сев сорго. Такой подход позволяет значительно увеличить содержание углерода в почве и повысить урожайность пшеницы, не допуская сильного падения сборов сорго. Вероятно, более длительный промежуток времени перед посевом пшеницы позволяет почве восстановить запасы влаги, тогда как сорго высаживают почти сразу после покровной культуры, и оно страдает от нехватки воды.
Исследование также подтвердило серьёзность климатической угрозы. В сценарии с высоким уровнем выбросов урожайность сорго сократилась на 22–63% в зависимости от агротехники, а показатели пшеницы варьировались от падения на 10% до роста на 8%. Даже самые эффективные стратегии смогли лишь частично смягчить негативные последствия роста температур и дефицита влаги.
Таким образом, фермеры в засушливых регионах могут повышать плодородие почв, не жертвуя продуктивностью, но для этого требуется индивидуальный подход к каждой культуре и точное планирование полевых работ. Ключевым фактором успеха остаётся доступность воды, а изменение климата представляет угрозу, полностью компенсировать которую только за счёт агротехнологий невозможно.