Поликультура - Polyculture

Поликультура, дающая полезные внутриполевое разнообразие: посадка-компаньон из морковь и лук. Луковый запах отталкивает морковная муха, а запах моркови отпугивает луковая муха.[1]

Поликультура это форма сельское хозяйство в котором одновременно и в одном месте выращивают более одного вида, имитируя разнообразие природных экосистем.[2] Поликультура противоположна монокультура, в котором вместе выращиваются только представители одного вида растений или животных. Поликультура традиционно была наиболее распространенной формой сельского хозяйства в большинстве частей мира и сегодня становится все более популярной из-за ее преимуществ для окружающей среды и здоровья. Есть много типов поликультуры, включая однолетние поликультуры, такие как совмещение и обрезка обложки, пермакультура, и интегрированная аквакультура. Поликультура выгодна из-за ее способности бороться с вредителями, сорняками и болезнями без значительного химического воздействия. Таким образом, поликультура считается устойчивой формой сельского хозяйства. Однако проблемы с урожайностью и биологической конкуренцией заставили многих современных крупных промышленных производителей пищевых продуктов продолжать полагаться на монокультуру.

Историческое и современное использование

Поликультура традиционно была самой распространенной формой сельского хозяйства.[3] Хорошо известный пример исторической поликультуры - это смешение кукуруза, бобы, и давить растения в группе часто называют «тремя сестрами». В этой комбинации кукуруза обеспечивает структуру для роста фасоли, фасоль обеспечивает азотом все растения, а тыква подавляет сорняки на земле. Эту смесь культур можно проследить несколько тысяч лет назад до цивилизаций в Латинской Америке и Африке, и она представляет собой пример того, как виды в поликультурах поддерживают друг друга и сводят к минимуму необходимость вмешательства человека.[4] Интегрированный аквакультура, или выращивание морепродуктов и растений вместе, также было обычным явлением в некоторых частях Восточной Азии в течение нескольких тысяч лет. В Китае и Японии, например, рыба и креветки исторически выращивались в прудах с рис и водоросли.[5] Другие страны, где поликультура традиционно была важной частью сельского хозяйства и продолжает оставаться таковой сегодня, включают страны Гималаев, Восточной Азии, Южной Америки и Африки.[6]

Из-за развития пестициды, гербициды, и удобрения, монокультура стала преобладающей формой сельского хозяйства в 1950-х годах.[7] В то время популярность поликультуры значительно снизилась в более экономически развитых странах, где считалось, что она дает меньше урожая, но требует больше труда. Поликультура земледелия не исчезла полностью, поскольку традиционные системы поликультуры по-прежнему остаются важной частью системы производства продуктов питания.[6] По оценкам, от 15% до 20% мирового сельского хозяйства опирается на традиционные системы поликультуры.[3] Большинство латиноамериканских фермеров продолжают выращивать кукурузу, бобы и кабачки. В связи с изменением климата популярность поликультуры возвращается в более развитых странах, а производители продуктов питания стремятся уменьшить свое воздействие на окружающую среду и здоровье.[7]

Общие практики

Виды выращиваемых растений, их пространственное распределение и время, которое они проводят вместе, определяют конкретный тип применяемой поликультуры. Не существует ограничений для видов растений или животных, которые можно выращивать вместе, чтобы сформировать поликультуру. Временные перекрытия между растениями также могут быть асимметричными, когда одно растение зависит от другого дольше, чем взаимное, часто из-за различий в продолжительности жизни.[8]

Годовые поликультуры

Intercropping

Когда более двух культур выращивают в условиях полного пространственного и временного перекрытия друг друга, это называется совмещение. Взаимодействие особенно полезно на участках с ограниченной доступностью земли.[6] Бобовые - это одна из наиболее часто используемых культур, в частности бобово-зерновые смеси.[4] Бобовые растения фиксируют атмосферный азот в почве, чтобы он был доступен для потребления другими растениями в процессе, известном как азотфиксация. Следовательно, присутствие бобовых культур исключает необходимость искусственных азотных удобрений для промежуточных культур.[6]

Обрезка обложки

Когда культура выращивается рядом с другим растением, которое не является культурой, комбинация называется обрезка обложки. Если некультурное растение является сорняком, комбинация называется сорной культурой.[8] Травы и бобовые - самые распространенные покровные культуры. Покровные культуры очень полезны, поскольку они могут помочь предотвратить эрозия почвы, физически подавить сорняки, улучшить поверхность задержка воды, а также, в случае бобовых, содержат соединения азота.

Обрезка полосы

Обрезка полосы это форма поликультуры, которая предполагает выращивание разных растений в чередующихся рядах. Хотя полосовая обработка не предполагает полного смешивания видов растений, она по-прежнему обеспечивает многие из тех же преимуществ, таких как предотвращение эрозии почвы и содействие круговороту питательных веществ.[8]

Пермакультура

Дальнейшая информация: Пермакультура
Кофейная ферма в Колумбии, где кофейные растения выращивают под несколькими видами деревьев в имитации природных экосистем. Деревья предоставляют кофейным растениям ценные ресурсы, такие как тень, питательные вещества и структура почвы.

Пермакультуры включать поликультуры многолетнее растение такие растения, как смеси зернобобовых культур и смеси полевых цветов, популярные в Европе и в более умеренном климате. Эти увеличения плодородие почвы за счет фиксации азота уменьшают эрозию почвы, регулируют потребление воды и уменьшают потребность в обработке почвы, тем самым сохраняя питательные вещества почвы. Пермакультуры требуют даже меньшего вмешательства человека, чем другие формы поликультуры, из-за более низких показателей урожая и обработки почвы.[9][10]

Во многих странах Латинской Америки агролесоводство также является популярной формой пермакультуры, при которой деревья и сельскохозяйственные культуры выращиваются вместе.[3] Деревья создают тень для растений вместе с органическими веществами и питательными веществами, когда они сбрасывают листья или плоды. Сложная корневая система деревьев также помогает предотвратить эрозию почвы и увеличить присутствие микробов в почве. Деревья не только приносят пользу урожаю, но и сами служат товаром для использования в бумаге, медицине, дровах и т. Д. Выращивание кофейных растений вместе с другими видами деревьев в Мексике является обычной практикой агролесоводства.[6]

Кофе теневыносливая культура, традиционно затененный. В Индии его часто выращивают под естественным пологом леса, заменяя ярус кустарника.[11][12] Другая система поликультуры используется для кофе в Мексике, где Кофе кусты выращиваются под бобовые деревья в роду Инга.[11]

Один из подходов к обеспечению устойчивости заключается в развитии систем поликультуры путем выведения сортов многолетних культур традиционных однолетних сельскохозяйственных культур. Многолетние культуры требуют меньшей обработки почвы и часто имеют более длинные корни, чем однолетние сорта, что помогает уменьшить эрозию почвы и противостоять засухе. Такие сорта разрабатываются для риса, пшеницы, сорго, голубиного гороха, ячменя и подсолнечника. Если их можно комбинировать в поликультуре с бобовыми покровными культурами, такими как люцерна, в систему будет добавлено связывание азота, что снизит потребность в удобрениях и пестицидах.[10]

Утки, имеющие свободный доступ к рисовым полям, являются дополнительным источником дохода, поедают сорняки, которые ограничивают рост риса, и удобряют поля, уменьшая потребность в удобрениях.

В некоторых традиционных системах поликультура сочетается с устойчивостью. В Юго-Восточной Азии, рисово-рыбные системы на рисовые поля подняли пресноводная рыба а также рис, дающий ценный дополнительный урожай и снижающий эвтрофикация соседних рек.[13] Вариант в Индонезии объединяет рис, рыбу, уток и водяной папоротник для создания устойчивой и продуктивной системы пермакультуры; утки поедают сорняки, которые в противном случае ограничивали бы рост риса, экономя рабочую силу и гербициды, в то время как утиный и рыбный навоз заменяют удобрения.[14]

Интегрированная аквакультура

Интегрированная аквакультура это форма аквакультуры, в которой культуры рыб или креветок выращиваются вместе с водорослями, моллюсками или микроводорослями. Одновидовая аквакультура, форма аквакультуры, в которой только представители одного вида выращиваются вместе, создает ряд проблем для фермеров и окружающей среды. Например, сбор урожая морских водорослей в монокультурных культурах приводит к выбросу нитратов в воду и может привести к серьезной эвтрофикации, как это произошло в Венецианская лагуна. Что касается выращивания морепродуктов, самой большой проблемой монокультур является высокая стоимость кормов, на которые приходится около половины производственных затрат.[5] Однако показано, что более половины кормов для морепродуктов выбрасывается в отходы и может привести к дальнейшим проблемам с избыточным выделением азота и эвтрофикацией или цветением водорослей в пресной воде.[5][3] Доказано, что многие технологические подходы к снижению этих вредных воздействий на окружающую среду, такие как бактериальные биофильтры, потребляют много энергии и являются экономически дорогостоящими.[5]

Таким образом, многие фермеры перешли к интегрированной аквакультуре. В интегрированных аквакультурных хозяйствах растения служат двойному назначению, выступая в качестве пищи для морских животных и в качестве устройства фильтрации воды для окружающей среды, поглощая нитраты и избыточный кислород. Питательные вещества можно повторно использовать между растениями и животными, что снижает потребность в химических добавках питательных веществ. Растения, выращиваемые вместе с морепродуктами, такими как морские водоросли, часто сами по себе обладают значительной коммерческой ценностью, поэтому их включение в уже существующие монокультуры морепродуктов увеличивает экономическую ценность.[5]

Функции

Борьба с вредителями

Вредители менее распространены в поликультурах, чем в монокультурах, из-за разнообразия сельскохозяйственных культур. Отсутствие концентрации одной культуры делает поликультуры менее привлекательными для вредителей, которые сильно отдают предпочтение определенной культуре.[3][8] Этим специализированным вредителям часто будет труднее найти подходящее растение-хозяин внутри поликультуры, чем в монокультуре. Если вредитель имеет более общие предпочтения, он быстрее уйдет на другие растения в поликультуре и, как таковой, окажет меньшее влияние на какое-либо одно растение. Когда вредители присутствуют в близлежащем районе, поликультуры, следовательно, испытывают меньшие потери урожая, чем монокультуры, согласно теории, известной как гипотеза ассоциативной устойчивости.[3] Поскольку поликультуры имитируют природно разнообразные экосистемы, вредители с меньшей вероятностью будут различать поликультуры и окружающую среду.[8] Таким образом, вредители более свободно перемещаются между двумя средами и с самого начала имеют относительно меньшее присутствие в поликультурах.

Из-за разнообразия растений в поликультуре естественные враги или хищники вредителей часто привлекаются в поликультуру наряду с самими вредителями. Эти естественные враги помогают подавить популяции вредителей, не причиняя вреда самим растениям.[3]

Борьба с болезнями

Болезни растений реже преобладают в поликультурах, чем монокультуры. Гипотеза разнообразия болезней утверждает, что большее разнообразие растений ведет к уменьшению тяжести болезни.[15] Поскольку разные растения восприимчивы к разным заболеваниям, если болезнь отрицательно влияет на одну культуру, она не обязательно распространится на другую, и таким образом общее воздействие сдерживается.[15][8] Однако тип заболевания и восприимчивость конкретных растений в поликультуре к конкретному заболеванию могут сильно различаться.[15]

Борьба с сорняками

Как густота посевов, так и разнообразие влияют на сорняк рост в поликультурах. Большая густота растений снижает доступную воду, солнечный свет и концентрацию питательных веществ в окружающей среде. Такое сокращение усугубляется увеличением разнообразия сельскохозяйственных культур по мере полного использования большего количества потенциальных ресурсов. Такой уровень конкуренции делает поликультуры особенно негостеприимными для сорняков.[6]

Когда они действительно разрастаются, сорняки могут помочь поликультурам, помогая бороться с вредителями, привлекая естественные враги вредителей.[3] Они также могут выступать в качестве хозяев для членистоногих, которые полезны для других растений в поликультуре.[6]

Преимущества

Устойчивость

Дальнейшая информация: Устойчивое сельское хозяйство
Применение пестицидов для сельскохозяйственных культур в монокультура: некоторые из этих пестицидов, вероятно, попадут в источники воды и атмосферу, где они могут нанести серьезный вред здоровью и окружающей среде. Поликультуры привлекают меньше вредителей, чем монокультуры, и меньше теряют урожай даже при наличии вредителей, что часто устраняет необходимость в пестицидах.

Поскольку поликультуры используют методы борьбы с вредителями, болезнями и сорняками, которые не зависят от вмешательства человека, они не выделяют пестициды в окружающую среду. Также сокращается использование удобрений, поскольку различные растения более полно распределяют и используют все доступные питательные вещества почвы и атмосферы.[15] Таким образом, воздействие на окружающую среду, такое как эвтрофикация пресной воды или присутствия избыточного атмосферного азота значительно уменьшаются.[16]

Аналогичным образом снижаются и другие негативные воздействия современного сельского хозяйства. Излишний обработка почвы встречается в большинстве современных сельскохозяйственных практик, но устраняет важные микробы и питательные вещества из почвы, которые сохраняются в поликультурах, особенно в пермакультурах.[3] Поскольку поликультура опирается на естественные системы ухода за посевами, фермеры экономят деньги на технике.[17]Благодаря одновременному выращиванию нескольких растений или животных на одном пространстве, сельскохозяйственные земли, являющиеся важнейшим ресурсом во всем мире, занимающие 40% земельной площади мира, используются более продуктивно.[7]

Поликультура увеличивает местное биоразнообразие. Увеличение разнообразия сельскохозяйственных культур может увеличить опыление в близлежащих средах, поскольку разнообразные растения привлекают более широкий круг опылителей.[7] Это один из примеров экология примирения, или размещение биоразнообразия в человеческих ландшафтах. Это также может быть частью биологическая борьба с вредителями программа.[2]

Человеческое здоровье

Химические вещества, используемые в производстве продуктов питания для монокультур, могут быть непосредственно вредными для здоровья человека при попадании в окружающую среду. Азот - это химическое вещество, особенно высокое содержание которого содержится в удобрениях. Нитраты из этих удобрений часто попадают в водные источники из-за сельскохозяйственных стоков. Было показано, что потребление высоких доз нитратов приводит к метгемоглобинемия у младенцев.[16]

Многие из культур, потребляемых сегодня, также богаты калориями, что может привести к таким заболеваниям, как ожирение, гипертония, и сахарный диабет II типа.[17] Поскольку она способствует разнообразию растений, поликультура может способствовать увеличению разнообразия рациона за счет включения нетрадиционных продуктов питания в сельское хозяйство и рацион людей.[3]

Эффективность

Эффекты межвидовой конкуренции и внутривидовой конкуренции могут нанести большой ущерб растениям в определенных поликультурах. Для того, чтобы поликультура была эффективной, различные виды, входящие в ее состав, должны иметь различные биологические потребности, такие как поглощение различных питательных веществ или различное количество солнечного света, как указано в принципе конкурентного исключения.[4] Из-за большого количества видов растений, которые культивируются людьми, чрезвычайно сложно найти и испытать комбинации растений, где межвидовая и внутривидовая конкуренция не оказывает значительного отрицательного воздействия на отдельные растения. Таким образом, для культур, для которых не существует исторических поликультур, такое разнообразие делает создание новых поликультур серьезной проблемой.[8]

Урожайность также является проблемой в поликультурах. В то время как поликультура производит больше биомассы, чем монокультура,[7] отдельные культуры внутри поликультуры не так распространены.[17] Когда есть основная культура, выращивание которой особенно важно для общества, более низкий урожай определенной культуры может создать проблемы с доступностью продовольствия.

Точно так же, хотя болезни и вредители меньше влияют на поликультуру как группу, они не обязательно оказывают меньшее влияние на целевую культуру. В случае поражения специализированным вредителем или болезнью основная культура в поликультуре, вероятно, испытает такие же потери урожая, как и ее монокультура.[8]

Поликультура также часто требует больше труда.[2]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ «Руководство по посадке компаньонов». Томпсон и Морган. Получено 14 июн 2016.
  2. ^ а б c Chrispeels, M.J .; Садава, Д. 1994. "Системы земледелия: развитие, производительность и устойчивость". стр. 25–57 в Растения, гены и сельское хозяйство. Джонс и Бартлетт, Бостон, Массачусетс.
  3. ^ а б c d е ж грамм час я j Альтиери, Мигель А. (1999), "Экологическая роль биоразнообразия в агроэкосистемах", Биоразнообразие беспозвоночных как биоиндикаторы устойчивого ландшафта, Elsevier, стр. 19–31, CiteSeerX  10.1.1.588.7418, Дои:10.1016 / b978-0-444-50019-9.50005-4, ISBN  9780444500199
  4. ^ а б c Postma, Johannes A .; Линч, Джонатан П. (19 апреля 2012 г.). «Комплементарность корневой архитектуры для поглощения питательных веществ в древних поликультурах кукурузы / бобов и кукурузы / бобов / кабачков». Анналы ботаники. 110 (2): 521–534. Дои:10.1093 / aob / mcs082. ЧВК  3394648. PMID  22523423.
  5. ^ а б c d е Неори, Амир; Шопен, Тьерри; Трэлл, Макс; Бушманн, Алехандро Х .; Kraemer, George P .; Холлинг, Кристина; Шпигель, Муки; Яриш, Чарльз (март 2004 г.). «Интегрированная аквакультура: обоснование, эволюция и состояние дел с упором на биофильтрацию морских водорослей в современной марикультуре». Аквакультура. 231 (1–4): 361–391. Дои:10.1016 / j.aquaculture.2003.11.015.
  6. ^ а б c d е ж грамм Либман, Мэтт; Ставер, Чарльз П .; Либман, Мэтт; Mohler, Charles L .; Ставер, Чарльз П. (2001), «Диверсификация культур для борьбы с сорняками», Экологический менеджмент сельскохозяйственных сорняков, Cambridge University Press, стр. 322–374, Дои:10.1017 / cbo9780511541810.008, ISBN  978-0511541810
  7. ^ а б c d е Iverson, Aaron L .; Марин, Линда Э .; Эннис, Кэтрин К .; Гонтье, Дэвид Дж .; Коннор-Барри, Бенджамин Т .; Ремферт, Джейн Л .; Кардинале, Брэдли Дж .; Perfecto, Иветт (2014-10-03). «ОБЗОР: способствуют ли поликультуры взаимовыгодным или компромиссным результатам в сельскохозяйственных экосистемных услугах? Метаанализ». Журнал прикладной экологии. 51 (6): 1593–1602. Дои:10.1111/1365-2664.12334.
  8. ^ а б c d е ж грамм час Андоу, Д. (1991-01-01). «Растительное разнообразие и реакция популяции членистоногих». Ежегодный обзор энтомологии. 36 (1): 561–586. Дои:10.1146 / annurev.en.36.010191.003021.
  9. ^ Вайсхун, Питер; Реклинг, Мориц; Стахоу, Ульрих; Виггеринг, Хуберт (2017-12-07). «Поддержка сельскохозяйственных экосистемных услуг путем интеграции многолетних поликультур в севообороты». Устойчивость. 9 (12): 2267. Дои:10.3390 / su9122267.
  10. ^ а б Бейкер, Бет (2017). «Может ли современное сельское хозяйство быть устойчивым?». Бионаука. 67 (4): 325–331. Дои:10.1093 / biosci / bix018. ISSN  0006-3568.
  11. ^ а б Могуэль, Патриция; Толедо, Виктор М. (1999). «Сохранение биоразнообразия в традиционных кофейных системах Мексики». Биология сохранения. 13 (1): 11–21. Дои:10.1046 / j.1523-1739.1999.97153.x. JSTOR  2641560.
  12. ^ Эллисон, Меллисса (27 января 2013 г.). «По мере того, как Индия набирает силу, растет и ее кофе». Сиэтл Таймс.
  13. ^ Берчетт, Стивен; Берчетт, Сара (2011). Введение в сохранение дикой природы в сельском хозяйстве. Джон Вили и сыновья. п. 268. ISBN  978-1-119-95759-1.
  14. ^ Беземер, Марджолейн (12 декабря 2018 г.). «Смешанное земледелие увеличивает урожайность риса». Фонд reNature.
  15. ^ а б c d Митчелл, Чарльз Э .; Тилман, Дэвид; Грот, Джеймс В. (июнь 2002 г.). «Влияние разнообразия, обилия и состава видов пастбищных растений на некорневые грибковые заболевания». Экология. 83 (6): 1713. Дои:10.1890 / 0012-9658 (2002) 083 [1713: eogpsd] 2.0.co; 2. JSTOR  3071990.
  16. ^ а б Карпентер, С. Р .; Caraco, N.F .; Коррелл, Д. Л .; Howarth, R.W .; Шарпли, А. Н .; Смит, В. Х. (август 1998 г.). «Неточечное загрязнение поверхностных вод фосфором и азотом» (PDF). Экологические приложения. 8 (3): 559. Дои:10.2307/2641247. HDL:1813/60811. JSTOR  2641247.
  17. ^ а б c Pretty, J. (12 февраля 2008 г.). «Устойчивость сельского хозяйства: концепции, принципы и доказательства». Философские труды Королевского общества B: биологические науки. 363 (1491): 447–465. Дои:10.1098 / rstb.2007.2163. ЧВК  2610163. PMID  17652074.

внешняя ссылка