Редуването на културите и биологичното разнообразие при системата на земеделие с почвопокривни култури осигурява здравословно взаимодействие между растенията, корените и организмите в почвата, казва американският фермер от Небраска Кейт Бърнс, създателят на теорията
No-Till Farmer
Оприличаването на видовете биологически активности при системата на No-till земеделие на здрава индустриална икономика не е плод на въображението.
„Така както всички разбираме икономиката, така трябва да се научим да разбираме и почвената икономика. И да пресмятаме не само в долари и тонове произведено зърно“, казва американският фермер Кейт Бърнс.
.Кейт е бивш учител и заедно с брат си Брайън отглеждат в щата Небраска по системата No-till 2500 акра (почти 11 000 дка ) на поливни и неполивни площи царевица, соя, ръж, тритикале, грах, слънчоглед, овес, ечемик и пшеница. Те също така притежават съвместно Green Cover Seed – компания, основана през 2009 г., която произвежда семена за почвопокривни култури.
Братята Бърнс вярват, че след като земята е най-голямата инвестиция на фермера, то тя трябва да бъде защитена и разбрана в своята цялост. А със системата No-till, която включва разнообразие от почвопокривни култури, тяхната земя е винаги покрита с растителни остатъци, като по този начин е защитена от вятърна и водна ерозия, докато растителните остатъци създават органична материя и добра почвена структура.
Кейт контролира плевелите с интегрирана програма за разнообразна ротация на културите и ефективно използване на химичните вещества.
„Все още имаме много да учим, но се опитваме да ставаме все по-разнообразни, което е ключът към здравата почвена икономика“, казва той.
Бърнс създават теорията за Въглеродната почвена икономика, когато забелязват паралелите между силната държавна икономика и жизнеспособните и здрави въглероднонаситени почвени системи. В почвената екосистема, също както и в икономиката, има производители и консуматори, има валута и капитални инвестиции, енергия и ресурси, инфраструктура, комуникации и защита.
Фермерите казват, че общата нишка, преплитаща тази здрава почвена икономика, е въглеродът. Този елемент произвежда, консумира и обменя, а също така изгражда и защитава здравата почвена среда.
Основните играчи
„Освен слънцето, което осигурява слънчева енергия, има три основни компонента, или играчи в почвената икономика – растенията, почвата и животните, казва Кейт. – И когато казвам животни, аз не говоря само за големите животни като крави, овце или кози, но основно за малките, живеещи в почвата живи организми, като микроби, бактерии и гъби.“
Когато водата се комбинира с енергията от слънцето, растенията произвеждат захари и кислород посредством фотосинтеза, която по същество е процес на абсорбиране на въглеродния диоксид. Растенията са много важни за почвената икономика, те произвеждат въглерод за цялата система.
Почвата осигурява хранителни вещества, които са жизнената среда за корените и биологичната активност, както и резервоар за водата. Почвените хранителни вещества са много повече от макровеществата и минералните елементи, които са важни за балансираната екосистема.
Почвената биота освен че произвежда вещества за фиксация, също така играе важна роля в защитата и предпазването на цялата система.
“Когато имаме всички тези елементи – биологията, растенията и почвата, и всички те работят заедно, ние разполагаме сс потенциал за много силна почвена икономика, твърди Кейт. – Пак повтарям – разнообразието е важно. Наличието само на един вид растения или биологични видове е предпоставка за икономическа криза, когато нещо се промени.“
Изисквания на природата
„Трите главни играча в почвената икономика – растенията, почвата и биологията, също имат своите потребности, отбелязват Бърнс. – Ние, фермерите, знаем, че растенията се нуждаят от хранителни вещества и вода, но те се нуждаят и от грижи като защита и подкрепа. Почвата се нуждае от въглерод. Почва без въглерод не функционира добре и също има нужда от защита. Почвата е невероятно нещо, но тя не може да защитава сама себе си. Тя е подложена на водна и ветрова ерозия, ако не се предпази. Така че за нейната защита трябва да се погрижат другите участници в почвената икономика“ – твърдят братята.
Когато става дума за почвена икономика, живите организми са подобни на човешките същества.Също като тях, те се нуждаят от основни неща като храна и подслон. „Ако дадете на почвената биология храна и място, където да живее, тя ще работи доста евтино за вас. Тези организми с радост ще направят невероятни неща за вас“, казват Бърнс.
“При икономиката на хората, един от водещите индикатори за нейната сила и ефективност е, че нивата на безработицата са много ниски. Когато всички работят, те допринасят за благото на системата. Същото е и в почвената система“, споделя Кейт.
Благосъстояние
Бърнс също така сравняват съдбата на почвите, които са зависими от външни източници, с предизвикателството в социалната държава, към която се стремят някои от индустриализираните страни.
“Когато винаги задоволяваме растението с всичко, от което то се нуждае, отвън – основно с внасянето на торове и препарати за растителна защита, ние отслабваме икономиката, казват фермерите. – Всъщност ние подменяме биологията с нещо, което разбива системата. Когато почвената биология не съществува в нашата система, растението страда, и ние трябва да осигурим благосъстоянието му с помощта на препарати в бутилки.“
Бърнс не защитават тезата такива вещества изобщо да не се използват, но предупреждават да не се прекалява с употребата им. „Трябва да сме сигурни, че не предлагаме твърде много благосъстояние на нашата агросистема“, казват те.
Въглеродната валута
В сърцевината на почвената икономика на Бърнс е въглеродът. Валутата е важна, защото позволява размяната на стоките и услугите между всички участници в икономиката. Транзакциите са лесни, благодарение на тази обща валута.
“В почвената икономика имаме перфектна валута и това е въглеродът, затова се нарича Въглеродна икономика на почвата. Въглеродът движи системата. Той е това, което растенията използват, за да се разплащат с останалите участници“.
Растенията произвеждат въглерод чрез фотосинтезата, издърпвайки CO2 от атмосферата и конвертирайки го в захарни молекули. Така молекулите на въглерода се рекомбинират в много други компоненти, които се използват от почвената система, за да се снабдява със стоки и услуги.
“Растенията използват въглерод, за да извършват плащания с веществата, отделяни от корените им. Те всъщност правят плащания на почвената биология, а в замяна получават услуги. Сред тези услуги са порциите хранителни вещества, влага и защита. Почвената биология не работи безплатно, плаща се с въглерод“, казват Бърнс.
Братята обясняват, че въглеродът е един от най-важните елементи на почвата. Същевременно той е и най-подценяваният от всички почвени компоненти, тъй като във фокуса на вниманието на земеделците продължават да бъдат азотът (N), фосфорът (P) и калият (K).
„Кога за последен път седнахте с вашия агроном и си казахте: трябва да планираме от колко въглерод ще се нуждаем за следващата реколта?“, питат Бърнс.
Кейт твърди, че въглеродът е основният хранителен източник за почвената биология и че бедна на въглерод почва също ще страда от бедна почвена биология. Увеличаването на почвената въглеродна валута нормализира почвеното рН, увеличава капацитета на катионния обмен на почвата, както и наличието на много от важните макро- и микроелементи и намалява нивото на някои вредоносни елементи, като натрий или алуминий.
Въглероден капитал
„Течната форма на въглерода е това, което се движи през растенията и почвата. Сравняваме я с кеш, тъй като работи незабавно. Течните отделяния от корените са най-добрата форма на течния въглерод, казват Бърнс. – Твърдият въглерод, който се намира в живите организми и се трансформира в хумус и органична материя, е като спестовен влог за дългосрочни, сигурни инвестиции.“
Капиталните спестявания не могат да растат без допълнителни парични приходи, а органичната материя не може да бъде увеличена без допълнителна въглеродна валута в почвата, обосновават се Бърнс.
“Ротацията царевица – соя не е достатъчна за създаване на органична материя в почвата (SOM). Сеитбооборотът царевица – царевица, или включването на пшеница в ротацията, може да създава SOM много бавно без покривни култури, докато с покривни култури, това става много по-бързо. Въглеродът, който влиза в почвата през корените, е по-ефективен по отношение на изграждането на SOM,отколкото въглеродът, който влиза в системата по пътя на разлагането на растителните остатъци.“
Бърнс оприличават отглеждането само на комерсиални култури без покривни култури с начин на живот от заплата до заплата. Въпреки че този избор може да изглежда стабилен, при него не остава никакъв капитал за инвестиране. Няма марж за грешки. Същото се отнася и за почвата.
“При положение че не произвеждаме повече въглерод, отколкото е необходим на растенията, то ние просто го изхвърляме в камионите със зърно, казва фермерът. – Това е красотата на No-till земеделието с покривни култури. Ние произвеждаме целия този въглерод за почвата и не изхвърляме нито грам от него. Това е начинът, по който започваме да градим органична материя и да пълним нашите банкови сметки, като укрепваме устойчивостта на почвата.“
Енергия и ресурси
При братята Бърнс икономиката на екосистемата на растенията и почвата се управлява от слънчевата енергия. Фермерите сеят семена и се появяват малки слънчеви колектори, които имат огромно предимство при използването на този безплатен източник на енергия.
Здравата икономика на почвата не изисква значителни количества закупени енергийни суровини, както се вижда от дълбоките почви на местните прерии, казва специалистът.
Ако погледнете енергийния бюджет на типична традиционна ферма, то няма как да не забележите колко много гориво се изразходва. Но най-големият енергиен разход на фермерите са азотните торове, тъй като азотът изисква много разходи на енергия, за да се произведе, транспортира и внесе в почвата.
„Ако искаме да намалим консумацията на енергия в нашата ферма, то трябва да гледаме не само дизела, но и торовете“, споделят американските фермери.
Що се отнася до ресурсите, според Бърнс основният ресурс, от който се нуждае планетата ни, е въглеродът. Вторият е азотът. Докато растенията улавят необходимия въглерод от 0,04% от наличния CO2 в атмосферата на Земята, растенията не могат да използват повече от 76% наличен N във въздуха.
“Добрата новина е, че азотът в атмосферата е инертен и ние не сме мъртви, казват Бърнс. – Но лошата е, че трябва да купуваме азот, а това е доста скъп производствен процес.“
И докато хората са създали индустриален процес за производството на азот, според Бърнс съществуват и биологични заводи за неговото производство, които фиксират азота в корените на растенията.
Rhizobia са специфични видове бактерии, които колонизират растенията и формират тези азотофиксиращи фабрики в корените на бобовите растения. И въпреки че са необходими специфични видове бактерии за конкретните видове бобови култури, те формират колонии, които са основни източници за производството на азот.
“Бактериите Rhizobia обаче не работят безплатно, казват Бърнс. – Те не могат сами да произвеждат собствената си храна и са напълно зависими от растенията за своето изхранване. Така че растенията трябва да заплащат на бактериите с въглерод посредством захарите в отделяните от корените сокове, за да получат азот от бактериите.“
Фермерите твърдят, че този процес не се ограничава с бобовите растения и бактериите Rhizobia. Други свободно живеещи почвени организми, като Azosprillum и Azotobacter,нямат необходимост да се кооперират със специфични бобови растения.
„Те не са толкова активни фиксатори на азот и могат да фиксират само 20 – 40 паунда. Ако се опитвате да отгледате реколта от 200 бушела царевица, това няма да ви стигне за дълго. Но ако само отглеждате покривни растения, 40 паунда азот са доста нещо“, обясняват Бърнс.
Връщайки се към аналогията с осигурителната система, те отбелязват, че за да се случи това производство, почвените бактерии и растенията трябва да са свързани, за да могат да разменят азот срещу въглерод. Тези свободно живеещи бактерии няма да работят, ако вече има излишен азот в почвата, тъй като растенията няма да искат да търгуват въглерод, след като нямат нужда от заплащане с азот.
“Когато прекалим с торенето или имаме излишен азот в почвата, тези организми няма да присъстват в икономиката на растенията, тъй като растенията и без това вече са свикнали да получават подаръци“, обясняват Бърнс.
Растителна мрежа
Друга форма на биологията на почвата, която се включва във физическата форма на почвата, са микоризните гъби. Доказано е, че гъбичните хифи могат да пробиват дупки в скалите и да извличат например желязо и магнезий. И също като Rhizobia, тези организми трябва да се кооперират с растенията, за да разменят минерални вещества и вода вътре в кореновата система.
Микоризните гъби също имат ключова роля в инфраструктурата на почвената икономическа система, казват Бърнс.
Главните корени на растенията наподобяват магистралната мрежа. Добавете системата на микоризните гъби, и вече получаваме магистрали и второстепенни пътища, по която се транспортират стоки и услуги до локалните потребители.
„Тези гъби са много ефективни при транспортирането на фосфора, който е един от най-трудните за извличане от почвата елементи, казват специалистите. – Но те също така могат да транспортират азот и калий и основни минерали. В сухи времена те могат да доведат и вода. Наистина може да защитите от засуха вашите растения, ако имате здрава популация от микоризни гъби.
Но почвена система без микоризни гъби е като страна без пътища, железници и пристанища.“
Дъждовните червеи също имат важна роля в почвената транспортна система, добавят Бърнс. Техните тунели позволяват на големи количества вода, кислород и растителни остатъци да се придвижват през почвения профил.
„Дъждовните червеи са отговорни за транспортирането на голяма част от биологичните вещества през цялата система, също както обществения транспорт, казва Кейт. – Те ядат растителните остатъци, храносмилат някои микроорганизми и според движението си по почвата, ги транспортират на друго място.“
Как почвената биологична система разбира от какво има нужда растението? С комуникация.
Бърнс казват, че растенията подават различни химически сигнали – базирани на въглерод съединения посредством отделяните от корените вещества, когато имат нужда от макро- или микроелементи. Почвената биология прочита тези сигнали и връща необходимите вещества. Въглеродните съединения могат да бъдат въглехидрати, захари, протеини, мазнини, липиди или масла.
“Мислете за това, като че ли растенията дават поръчки. Растенията също така могат да комуникират помежду си посредством мрежата на микоризните гъби, които растат не само от растенията към почвата, но и от корените на едно растение до корените на друго, създавайки нещо като тръбопровод между тях. Поради тази причина разнообразните растителни общности са по-здрави от монокултурните“, твърди Кейт.
Растителна защита
Почвената икономика на растенията трябва да бъде защитена от много опасности, казват Бърнс. Водата например, е жизненонеобходима за растежа, но твърде много или твърде малко от нея води до стрес на растенията. Освен водата, почвата трябва да бъде защитена от вятър, горещина, студ, уплътняване, плевели и вредители.
“Първата линия на защитата е почвената броня, която пази почвата покрита, акцентират Бърнс. – Разрушителният механизъм на оранта премахва растителните остатъци и оголва почвата, което води до физическо разрушаване на нейната структура. Оставянето на почвата покрита предпазва от водна и вятърна ерозия, от екстремни прегрявания и измръзвания и я предпазва от много патогени, които могат да полепнат по растенията при силни дъждове.“
Бърнс използват соево-царевичната ротация като пример. „Задължително е да се засеят покривни култури след прибирането на соята, тъй като тя не оставя много растителни остатъци след жътва, а това, което остане, се абсорбира бързо, тъй като има ниско съотношение на въглерод към азота. Покривните култури помагат на почвата да се възстанови преди засяването на следващата култура.“
Има и други средства за защита на здравата почвена икономика, но Бърнс акцентират на важността да се поддържа голямо разнообразие от растения, корени, сезонни видове, полезни насекоми и биологични вещества.
“Много от враговете, които атакуват почвата, избират целите си много специфично. Ако имате покривни култури, които наподобяват джунгла – с високи и ниски растения, с дълбоки и плитки корени, топлолюбиви и студолюбиви култури, бобови, тревни и зелеви, то вредител, който напада един вид култури, може да не разбере къде е следващото растение от тази култура. Когато наблягаме само на царевица или соя, това не е много разнообразно. Така не само сме изложени на колебанията в цените на пазара, но и на болести и вредители“ – твърдят фермерите.
8 ключови момента в почвената въглеродна икономика
- 1.Почвените системи са взаимосвързани и взаимозависими. За да разберете как да възстановите почвите, е необходимо да си представите почвената биология като една преплетена мрежа. Ако една част от система страда от негативни въздействия, например поради оран или прекомерно торене, цялата система ще страда.
- Намалете благата, които давате на почвената икономика. Уверете се, че всеки компонент от почвената биология работи с предоставянето на само тези външни ресурси, които са необходими за здравословния баланс на биологичната активност
- Увеличете потоците на въглеродните капитали. Мислете извън сеитбооборотите от две култури и ротации, които работят с почвата само през половината от годината. Разнообразните ротации и почвопокривните култури увеличават използването на слънчевата енергия и продукцията на течен въглерод.
4. Инвестирайте в дългосрочни въглеродни активи и не ги продавайте. Органичната материя, получена от отглеждането на покривни култури и паша на животните, е капитална инвестиция. Заораването или премахването на растителните остатъци е като да продадеш дългосрочните си инвестиции.
5.Печелете от малките неуморни работници. Микроорганизмите в необработената почва осигуряват ценна работна сила, като произвеждат азот, добиват минерали и осигуряват транспорт, комуникация и защита. Хранителното биологично разнообразие е много важно, за да осигурите присъствието на тези работници
6.Изградете почвена инфраструктура, не я разрушавайте с оран. Живите организми в необработената почва са транспортната и комуникационната мрежи, които осигуряват трансфера на жизненоважни хранителни вещества, вода и кислород за здравата почвена биология.
7.Защитете вашата икономика с броня върху почвата. Поддържането на почвата покрита през цялата година помага да се поддържат почвената влага и температура, което осигурява биологичната активност да бъде предпазена и да остане активна
8. Разнообразието е най-важният аспект в здравословната почвена икономика.Здравословната връзка между растенията, корените и биологичните организми зависи от разнообразието.
