Может ли промышленное сельское хозяйство быть силой добра?

Крупные агропромышленные компании разрушают наш воздух, воду и землю. Что нам делать дальше?

Крупномасштабное сельское хозяйство заслуженно считается главным экологическим злодеем Америки. Но что, если бы отрасль могла измениться и стать более устойчивой? Немыслимо? Оказывается, переход к условиям нашей планеты — это вся история сельского хозяйства в Соединенных Штатах. Ниже мы рассмотрим, как промышленное сельское хозяйство трансформировалось перед лицом экологической катастрофы 1930-х годов — и как оно может измениться, чтобы соответствовать неопределенному будущему Земли.

Эссе Теда Геновейса

Среди выцветших фотографий и пожелтевших вырезок в коробке на чердаке, где хранится вся информация о моих предках, выделяется один предмет. Это короткая статья из газеты The Wichita Weekly Eagle с крупным заголовком: «Фермерский трактор Сэма Дженовея». Сэм, мой дальний родственник, видимо, был так рад увидеть свое имя в газете, что даже не потрудился проверить, правильно ли автор написал его имя. Но, в общем-то, статья была не о нем. Как и следовало ожидать, в центре внимания был трактор Сэма. «Люди узнали, сколько разных видов работ он может выполнять, — сказала его жена, Кэрри Мэй, репортеру, — и приезжают за много миль».

Это был май 1917 года. Америка объявила войну Германии, и президент Вудроу Уилсон классифицировал пшеницу, которую выращивал Сэм, как «военный материал». Министерство сельского хозяйства сделало производство зерна национальным приоритетом, а Генри Форд объявил о планах массового производства тракторов к началу уборочной кампании. В тот сезон Сэм и его трактор Caterpillar 45 вспахали сотни акров земли. «Я не думаю, что это продлится так долго, — сказала Кэрри Мэй, — потому что люди, которые его нанимают, вскоре решат, что им самим нужен трактор».

Она была абсолютно права. Количество тракторов на американских фермах выросло с примерно 50 000 в начале 1917 года до почти миллиона к концу 1920-х годов. Благодаря увеличению мощности и экономии трудозатрат десятки миллионов каменистых акров превратились в новые сельскохозяйственные угодья. Фермеры вырубали деревья и кустарники, убирали валуны, копали ирригационные каналы и строили километры новых дорог. Самое главное, тракторы разрыхляли плотный верхний слой почвы, создавая широкие борозды и мягкие посевные ложа. Американское сельское хозяйство переживало бурный рост.

Но когда европейские производители зерна вновь вышли на мировой рынок, американское сельское хозяйство оказалось в опасном положении избытка производства. Цены на урожай упали до рекордно низких уровней, и люди, купившие тракторы и оборудование, с трудом справлялись с выплатой процентов по своим долгам. Фермеры забросили или оставили под паром 33 миллиона акров вновь открытой земли как раз в тот момент, когда началась засуха 1930-х годов. Без защиты и посевов верхний слой почвы высох и был сметен ветром, образуя «черные метели». От Техасского Панхэндла до южной Небраски, от предгорий Скалистых гор Колорадо до холмистых прерий близ Гарден-Плейн, штат Канзас, где жил Сэм, десятки тысяч семей потеряли свои фермы в том, что стало известно как Пыльный котёл.

Когда Франклин Д. Рузвельт вошел в Белый дом в 1933 году, он назначил Генри А. Уоллеса министром сельского хозяйства для решения этой проблемы. Историки часто утверждают, что Уоллес, основатель компании Pioneer Hi-Bred Corn Company, вывел фермерские хозяйства из зоны пыльных бурь, используя кукурузу, устойчивую к засухе. Но Рузвельт пошел гораздо дальше. Чтобы уменьшить пыльные бури и эрозию почвы, он оплатил работу лесничих по посадке более 200 миллионов деревьев вокруг полей. Он подписал Закон о сохранении почв, установив субсидии для землевладельцев на восстановление местной растительности. На самом деле сельское хозяйство спасла политика, которая защищала ресурсы и вознаграждала тех, кто пересматривал расточительные методы ведения сельского хозяйства.

Эта вырезка из газеты о тракторе Сэма напоминает нам, что американская изобретательность решила бесчисленное количество кризисов, но и создала множество новых. Наша история, как и история о том, как Пыльный котёл образовался отчасти благодаря тому, что технологии опередили бережное отношение к окружающей среде, должна направлять наши решения. Крупномасштабное традиционное сельское хозяйство, или то, что мы часто называем «большим агробизнесом», может вкладывать огромные средства в исследования для повышения урожайности и снижения воздействия на ресурсы Земли. Современные фермеры имеют доступ к большему количеству данных, большему количеству исследований и большей поддержке, чем любое предыдущее поколение. Но, не учитывая непредвиденные последствия увеличения масштабов производства и объёмов выращивания, мы рискуем создать проблемы для следующего поколения.

Примеры этого выходят далеко за рамки «Пыльного котла». Новые ирригационные системы помогли фермерам пережить следующую засуху в 1950-х годах, но они также истощили водоносные горизонты. Генетически модифицированные семена позволили сажать больше культур на меньшей площади, но это также привело к ухудшению состояния почвы и снижению питательной ценности продуктов питания. Откормочные площадки и огромные свинарники и курятники, часто называемые «концентрированными животноводческими комплексами», ускорили производство мяса и освободили сельскохозяйственные земли, но они также способствовали распространению устойчивых к антибиотикам бактерий и загрязнению питьевой воды в населенных пунктах. Сейчас, когда инженеры переходят к саморегулирующемуся орошению, самоходным комбайнам и животноводческим комплексам с системами самокормления, появляется прекрасная возможность повысить прибыль, но также и риск того, что производство снова создаст непредвиденные угрозы для ценных природных ресурсов.

Сэм, получив поддержку федеральной политики, пережил десятилетие трудностей и лишений. Истории, подобные его, напоминают нам, что американцы могут выбрать лучший путь в предстоящие непростые времена, но только если мы извлечем уроки из прошлых ошибок. Крупные агропромышленные компании — мощная сила. Мы должны обеспечить, чтобы она оказывала позитивное влияние — как на фермеров, так и на неопределенное будущее нашей планеты.

Практические решения самых серьезных проблем промышленного сельского хозяйства от Ника Стоктона.

Чрезмерное потребление, загрязнение окружающей среды, изменение климата и растущие потребности увеличивающегося населения приводят к истощению ключевых сельскохозяйственных регионов, таких как Калифорния, Средиземноморье и Центральная Америка.

Проблема: регулярные засухи

Решение: растения-«жаворонки»

С 1940-х годов фермеры от Техаса до Южной Дакоты полагались на водоносный горизонт Огаллала во время периодических засух. Сейчас уровень воды в некоторых частях этого водохранилища опасно истощается. Сельскохозяйственные гиганты Monsanto, Syngenta и DuPont вывели растения, способные выживать в условиях засухи, но эти семена стоят дороже, и фермеры не всегда получают урожай, необходимый для оправдания цены. Проблема в том, что эти растения, пережившие засуху, часто не могут достаточно быстро переключиться в режим засухи после изменения погоды. Чем дольше растениям требуется времени, чтобы открыть поры в листьях, которые закрываются, чтобы предотвратить испарение драгоценной жидкости, тем меньше вероятность того, что они смогут воспользоваться влагой, стимулирующей рост. Но некоторые растения, например, родственное люцерне растение, изучаемое биологом Роджером Дилом из Университета Эмори, обладают генетическим материалом, который помогает им полностью восстановить свою работоспособность всего через несколько часов после дождя. В будущем растения, модифицированные с помощью подобных сверхспособностей, вряд ли станут вашим ужином, но это не значит, что однажды они не окажутся на вашей тарелке. Исследования геномных механизмов, помогающих растениям «запоминать» переход в режим выживания в условиях засухи и обратно, могут помочь инженерам создавать семена, которые быстрее адаптируются к засухе, тем самым увеличивая урожайность и делая их более выгодным приобретением для фермеров.

Проблема: чрезмерное использование H₂O

Решение: предпринимать попытки оценить ситуацию.

Нельзя спросить у овощей или зерновых, когда им нужна вода, но можно примерно определить, сколько воды вырабатывает ваша почва. Начиная с 2013 года, группа фермеров из Канзаса поставила перед собой пятилетнюю задачу сократить потребление грунтовых вод на 20 процентов. Вставляя электронные зонды в свои 170 полей, фермеры-экспериментаторы смогли проверять влажность почвы и включать дождевальные установки только тогда, когда земля действительно становилась слишком сухой для выращивания урожая. В итоге метод «показателя жажды» принес свои плоды: фермеры, следившие за потреблением воды, вырастили 98 процентов урожая кукурузы, как и их соседи, но использовали на 23 процента меньше воды. Это хорошая новость как для наших водохранилищ, так и для фермеров: сокращение потребления воды помогло фермерам, использовавшим зонды, завершить сезон с прибылью на 4 процента больше.

По оценкам ООН, интенсивное сельское хозяйство серьезно деградировало треть продуктивных земель Земли и продолжает ежегодно уничтожать около 24 миллиардов тонн почвы. Благодаря инновационным почвенным добавкам наша продовольственная система может использовать более щадящие методы.

Проблема: осадки от удобрений (экологические последствия)

Решение: базальт земли

Промышленные удобрения помогают нам выращивать много продуктов питания для людей и скота. Исследование Калифорнийского университета в Беркли 2015 года показало, что урожайность при традиционном земледелии в среднем на 20 процентов выше, чем при органическом. С другой стороны, использование этих химических удобрений ухудшает качество почвы и снижает питательную ценность продуктов. Органическая подкормка лучше, но действует медленно. Возможно, есть третий способ: камни. Базальт содержит все необходимое для растений, например, кальций, железо и магний. Добавление измельченных кусочков вулканического камня в почву также поглощает углерод и способствует удержанию влаги. Звучит как шарлатанство? Калифорнийский стратегический совет по развитию, комитет, направляющий гранты на проекты устойчивого развития, так не считает. В 2018 году он потратил 4,7 миллиона долларов на тестирование базальтового удобрения на больших площадях по всему штату. Одна из самых больших проблем — измельчение материала до нужного размера: крупные куски не разлагаются достаточно быстро, а производство мелких зерен обходится слишком дорого.

Проблема: выбросы CO₂

Решение: коралловые рифы на суше

Сельское хозяйство выбрасывает в атмосферу примерно 15 процентов мировых ежегодных парниковых газов; даже обработка почвы приводит к выбросу тревожных объемов CO₂. «Сокращение выбросов — это хорошо, но полагаться только на сокращение использования ископаемого топлива уже поздно», — говорит Марк Расмуссен, директор Центра устойчивого сельского хозяйства имени Леопольда в Университете штата Айова. Предложение Расмуссена — это улавливание углерода, подобное коралловому, что по сути означает выращивание «рифов» под землей. В море эти экосистемы состоят из экзоскелетов крошечных морских существ, которые поглощают углекислый газ из океана для построения своих раковин. Команда Расмуссена хочет использовать природные микроорганизмы почвы, которые могут перерабатывать углекислый газ таким же образом. Исследователи будут засеивать эти микроорганизмы в почву, где они будут превращать выбросы в кальций. Искусственные рифы могли бы даже располагаться под непригодными для земледелия землями, поглощая атмосферный CO₂ без риска повредить сельскохозяйственную технику.

Проблема: токсичные стоки

Решение: полезные микробы

В Мексиканском заливе существует проблема с кукурузой: фермеры по всей центральной Америке удобряют посевы огромным количеством синтетического азота. Сточные воды стекают в реку Миссисипи, которая в конечном итоге впадает в Мексиканский залив, расположенный в сотнях миль оттуда. Здесь водоросли, нуждающиеся в азоте, разрастаются, образуя огромные «мертвые зоны», которые душат другую морскую жизнь. У Мексики, возможно, есть решение этой проблемы: биологи растений из Калифорнийского университета в Дэвисе и Висконсинского университета в Мэдисоне обнаружили несколько диких сортов мексиканской кукурузы, которые производят собственный азот. Растения образуют надземные корни, которые выделяют гель, содержащий симбиотические бактерии. Эти микробы преобразуют атмосферный азот в необходимые питательные вещества. Ученые культивировали самоподдерживающийся сорт как в Висконсине, так и в Калифорнии, наблюдая схожие результаты. В настоящее время они изучают возможность создания высокоурожайных коммерческих сортов кукурузы с аналогичными свойствами, что позволит снизить потребность Америки в удобрении своего главного сельскохозяйственного продукта.

Американцы получают почти две трети белка из мяса, молока и яиц, но выращивание миллиардов живых существ порождает множество неприятных проблем. Алгебра и водоросли готовы помочь.

Проблема: лагуны с фекалиями

Решение: другая коричневая энергия

Для животноводов распространена практика сброса навоза в открытые «лагуны», что особенно опасно при сильных дождях, когда эти водоемы переполняются, добавляя навоз в паводковые воды. Например, во время урагана «Флоренс» в 2018 году навоз с десятков свиноводческих хозяйств Северной Каролины вылился из таких бассейнов . Даже без помощи стихийных бедствий лагуны могут протекать или переполняться, попадая в местные водоемы. Хорошо, что пруды для навоза — не единственный вариант. Большие резервуары, заполненные бактериями, известные как анаэробные реакторы, могут преобразовывать отходы в метан. Затем фермеры могут преобразовывать эти пары в электроэнергию, которую они могут либо продавать обратно в сеть, либо использовать для питания своих хозяйств. В 2018 году компания AgStar Financial Services, входящая в состав Агентства по охране окружающей среды США (EPA), сократила выбросы парниковых газов более чем на 4 миллиона тонн, предложив более дешевые микрореакторы для небольших ферм. Это сокращение стало результатом работы всего 248 проектов по созданию анаэробных реакторов, что составляет крошечную часть от более чем 2 миллионов ферм страны.

Проблема: разрушенная почва

Решение: Му-математика

Многие скотоводы загоняют на свои пастбища максимально возможное количество коров. Это проигрышная стратегия. Пасущиеся стада пасутся так быстро, что пастбища не успевают восстановить свою лучшую траву. Это обнажает почву, подвергая её воздействию окружающей среды, что приводит к потере питательных веществ и объёма. Перенаселённые участки также ухудшают общую экологию ландшафта, оставляя мало места для других растений и животных. Решение может быть таким же простым, как определение точного количества коров, которые могут пастись на участке земли без ущерба для окружающей среды. Исследователь из Техасского университета A&M Монте Рукетт выращивает скот на экспериментальных участках, рассчитывая, как количество осадков, состав почвы и другие факторы влияют на способность ландшафта поддерживать определённое количество скота. Он также каталогизирует биоразнообразие и то, как численность стада влияет на качество и количество мяса. Хотя его модели специфичны для Восточного Техаса (его родины и родины миллионов коров), его алгебраический подход может работать и в других местах, и он делится своими моделями с Министерством сельского хозяйства США.

Проблема: парниковые газы, выделяемые коровами.

Решение: помощь от водорослей

Когда коровы едят, они много отрыгивают. На самом деле, несмотря на все разговоры о пуках, отрыжка крупного рогатого скота является причиной примерно 70 процентов выбросов метана. Более того, суммарная отрыжка миллиардного стада составляет примерно 14,5 процента от общего объема выбросов парниковых газов на планете за год. Эрмиас Кебреаб, специалист по животноводству из Калифорнийского университета в Дэвисе, и его команда обнаружили, что добавление красных макроводорослей в корм для молочных коров привело к снижению выбросов метана на 60 процентов. Добавление высушенных водорослей, по-видимому, подавляет ферменты, вырабатываемые кишечными микробами в первом из четырех желудков млекопитающих, и по крайней мере один из этих ферментов, похоже, играет важную роль в образовании метана. Поначалу жвачные животные съедали немного меньше корма с рыбным запахом по сравнению со своим обычным ужином, но небольшое количество патоки, чтобы замаскировать незнакомый запах, помогло им постепенно привыкнуть к новому рациону с более приятной отрыжкой.

Проблема: неуязвимые букашки

Решение: разделяй и властвуй над «супер-насекомыми»

Фермеры прошлых десятилетий могли терять целые урожаи из-за таких вредителей, как кукурузный жук, белокрылка и тля. Однако первые решения принесли свои проблемы — например, массовую гибель пчел из-за пестицидов. Исследователи искали другие варианты, включая генетическую модификацию культур, чтобы те сами убивали вредителей, но и это вышло боком.Такие модифицированные растения никогда не истребляют целиком всю популяцию, потому что отдельные особи обладают врожденной устойчивостью к убивающим насекомых белкам. Как только ГМО-культура уничтожает основную массу роя, у этих «неубиваемых» выживших не остается иного выбора, кроме как спариваться друг с другом. Вуаля: появляется новое поколение еще более крутых и опасных гадов.

Исследователи из Аризонского университета нашли способ обойти это, высаживая обычные семена среди генетически модифицированных полей. Это позволяет части обычных (уязвимых) насекомых выжить и смешать свою ДНК с ДНК их «стойких» собратьев. Однако такой метод слишком трудозатратен, поэтому аризонская группа объединилась с учеными из Китая, чтобы попробовать скрещивание самих растений. Они вывели гибрид модифицированного хлопка с обычным, получив сорт, который дает потомство в пропорции 75% устойчивых растений к 25% обычных.  

Проблема: химические удобрения

Решение: в живом клевере

Почва уже содержит много азота, но в ней не хватает тех немногих молекул, которые позволяют растениям превращать его в питательные вещества. Многие скотоводы опрыскивают пастбища химическими удобрениями, загрязняющими водоемы, чтобы обеспечить своим стадам достаточно высокой, сочной травы на весь сезон. Это хорошо для коров, но вредно для нашей почвы и морской жизни. Клевер может стать альтернативой опрыскиванию. В корнях этой покровной культуры обитают симбиотические бактерии, которые преобразуют азот в химически «фиксированный» азот, который могут использовать растения. Исследователи из Техасского университета A&M нашли способ использовать клевер для своих трав: они засеяли поля этим бобовым поздней осенью, до того, как трава проросла. Затем скот поедал клевер и выделял фиксированный азот, помогая траве следующего сезона процветать. Этот метод не только снизил потребность в синтетических удобрениях, но и продлил сезон выпаса, поскольку животные лакомились вкусной новой зеленью.

Ted Genoways “Can industrial farming be a force for good?”

Перевод статьи «Can industrial farming be a force for good?» автора Ted Genoways, оригинал доступен по ссылке. Лицензия: CC BY. Изменения: переведено на русский язык