Равнины США не всегда были под монокультурой пшеницы. Что мы теряем при применении принципов многообразия выращиваемых культур?

Почему на Равнинах США мы выращиваем краснозерную пшеницу, а не белозерную? Почему в Канзасе преобладает культура пшеницы, а не другие холодостойкие культуры – горох, чечевица, рапс? Почему мы выращиваем желтую кукурузу вместо белой? Почему гибриды кукурузы так мало распространены на Южных равнинах США, несмотря на то, что эта культура категории С4 родом из тропических возвышенностей южной части Мексики и Гватемалы? Большинство ответов скрыто во тьме времен, и совсем не обязательно, что реальность – лучший показатель того, что можно и чего нельзя выращивать на той или иной территории.

Активные мероприятия по селекции привели к предпочтению некоторых широко распространенных сельхозкультур одного вида. Существуют сорта пшеницы, которые выдерживают суровые зимы, и мы их называем «озимыми сортами пшеницы» – они могут произрастать в северных регионах. Другим сортам не требуется яровизация (воздействие низких температур для достижения репродуктивной фазы) и они не выживают в суровые зимы – это яровая пшеница. Между ними нет четкой границы – многие сорта пшеницы, выращиваемые в Австралии или Аргентине, находятся именно в этой «серой области», где у культур проявляются некоторые свойства холодо­устойчивости, но требования яровизации фактически отсутствуют. Существуют сорта пшеницы, у которых налив зерна происходит быстро – все сорта, выращиваемые на Равнинах США. Их вывели, чтобы предупредить потерю урожайности из-за высоких температур летом (в условиях континентального климата с холодной зимой и относительно короткой весной). Культура пшеницы относится к категории СЗ с максимальным уровнем фотосинтеза при температуре около 10°С. Все сорта пшеницы, выращиваемые в Тихоокеан­ском северо-западном регионе, в Англии или в Австра­лии, благодаря своим генетическим свойствам приспособлены к мягким зимам, что обеспечивает налив зерна в течение длительного периода. Во многих из этих районов собирают высокий урожай пшеницы (100-150 бушелей/акр) и других озимых зерновых культур. Нет необходимости повторять, что сорта, выращиваемые в тех регионах, плохо адаптируются к условиям Канзаса. Кроме того, существует широкое многообразие свойств разных видов пшеницы: это не только мягкие и твердые сорта, но и белозерные виды пшеницы, которая имеет огромное мировое значение. Итак, у нас имеется этот подвид культуры – пшеница обыкновенная (Triticum aestivum ssp. vulgare) со всеми ее многообразными свойствами.

Аналогичная ситуация и с кукурузой. В Канаде и США есть семена простого гибрида с вегетационным периодом от 70 до 124 дней. (Эти периоды созревания относительны, так как кукуруза чувствительна к продолжительности светового дня. Поэто­му перемещение гибрида кукурузы с юга на север изменяет скорость ее созревания, делая невозможным прогнозы времени созревания лишь на основе учета температуры.) Сорта кукурузы, выращиваемые в некоторых районах Мексики и Центральной Америки (родина кукурузы), имеют даже более длительный период созревания. Селекционе­ры продолжают адаптировать кукурузу к более северному климату – примером тому является выведение сорта Cana Maize с коротким периодом вегетации (70 дней). И опять-таки, один и тот же сорт адаптируется по-разному: желтозерная и белозерная кукуруза твердого типа, сладкая кукуруза и попкорн – все это подвиды одного вида – Zea mays.

 

Могло бы быть иначе?

Как же мы оказались там, где мы сейчас? В большей степени это историческая случайность, иными словами – удача. Кто-то вводит новую непохожую культуру на свои поля, она хорошо растет и привлекает всеобщее внимание – происходит распространение этой культуры в регионе. Фермеры и местные зерновые компании проводят селекционные работы, появляются новые селекционные программы в местном аграрном колледже, привлекается большее количество зерновых компаний. Фермеры должны выращивать культуру на больших площадях, чтобы привлечь внимание университетов и частных компаний для включения ее в селекционные проекты. Немногие селекционные проекты добились того, чтобы культура стала распространенной в регионе.

Иногда вводимые виды (или сорта) с трудом адаптируются к условиям заданного региона, но из-за недостатка земледельческих альтернатив культура распространяется по всему региону. Очень часто выбор определяется культурными факторами: люди привыкли выращивать и потреб­лять эту сельхозкультуру. Поэтому эмигранты берут культуру с собой и высевают на новых колониях, несмотря на ее плохую адаптацию к новым климатическим условиям. Спустя несколько десятилетий такой ошибочный выбор дает о себе знать.

Так пшеница распространилась в Канзасе и Оклахоме: она стала популярной в те времена (см. табл.), когда почва утратила свою способность поддерживать выращивание кукурузы из-за потери органических веществ после 30-40-летнего применения пахотной обработки.

Пшеница и другие озимые зерновые играли небольшую роль до тех пор, пока в 1890-х годах в Оклахоме посевные площади под кукурузой не увеличились в 10 раз по сравнению с пшеницей. Пшеница плохо приспосабливается к климату: впервые ввезенная в Северную Америку еще испанскими поселенцами она так и не получила широкого распространения. Внедрение сорта турецкой краснозерной пшеницы меннонитами оказалось весьма кстати, и нововведение закрепилось.

Соя была впервые внедрена в США в качестве фуражной культуры, поскольку ее было легче выращивать, чем горох (меньше вьющихся стеблей, больше прямостоячих растений существенно облегчало работу косилок). И только спустя некоторое время соя стала выращиваться на зерно, в основном благодаря таким людям как Генри Форд (зерно сои собиралось на его родной земле в юго-восточной Азии). Севооборота кукуруза – соя в Кукурузном поясе США практически не было.

 

Назад в будущее

Посмотрите, как изменилась структура посевных площадей в Канзасе и Оклахоме. Начинали с большого многообразия высеваемых культур, а закончили превалированием посевов пшеницы (см. табл.). В таблице не отражены все изменения, которые имели место на протяжении этого периода.

В 1890-х годах в Оклахоме кукурузой засевалось 2,5-3,0 млн акров и только несколько сотен тысяч акров отводилось под пшеницу и овес. Большой сдвиг в сторону пшеницы произошел в период с 1910-го по 1920 г. Тенденция вновь изменилась в 1996 г. при переходе на технологию No-till. Площадь посева кукурузы в Канзасе была восстановлена, а соя приобрела популярность. Недавнее «открытие» хлопка, яровой пшеницы и гороха полевого, которые успешно здесь сегодня выращиваются, не является чем-то новым: эти культуры получили широкое распространение еще в 1800-е годы. Помимо сельхозкультур, перечисленных в таблице, записи 1870-х и 1880-х годов по округам Харви и Седжвик (Канзас) констатируют успешное выращивание многих других культур, включая табак, касторовые бобы, ячмень, просо, тимофеевку, клевер, сою и овощи.

Экономика диктует необходимость отхода от многообразия выращиваемых культур, особенно если мы включаем в понятие экономики новые технологии и причуды политики. Возможность дешевой транспортировки продукции на большое расстояние в прошлом столетии существенно расширила сельскохозяйственные рынки и сконцентрировала производство в выгодных районах.

Откуда это пошло?

На международном уровне экспортные рынки незримо управляются политикой, обменными курсами валют, спросом и предложением – опять-таки под влиянием превратностей истории (рост населения, пищевые предпочтения, деловой климат, отношения и политическая стабильность). На местном уровне стоимость затрат и урожайность иногда резко меняются под воздействием новой технологии (применение синтетических удобрений, гербицидов, вытеснение ручного труда и лошадей механизацией, достижения селекции – создание гибридов). Возможность субсидий и страхования также играет большую роль.

Нужно учесть и многие другие факторы, которые рассматриваются как странные исторические случайности: гибель и снижение роста культур под воздействием погодных циклов, насекомых-вредителей, новые запросы потребителей. Культуры, выращиваемые в том или ином регионе, часто не являются местными – они откуда-то завезены. Местные виды культур, несмотря на прекрасную адаптацию к почвам и климату, зачастую восприимчивы к типичным для этого региона насекомым и болезням.

Поэтому первоочередной целью является подбор и импортирование из отдаленных регионов хорошо адаптирующихся видов сельхозкультур (а не насекомых-вредителей), а затем предоставление фермеру возможности улучшать их адаптивность.

 

Генетическое творение

Итак, что же нам делать: продолжать ли разводить сорта пшеницы для Айовы и Иллинойса также активно, как мы разводили кукурузу для тех же климатических условий? Что было бы, если бы мы не прекратили разведение кукурузы для Южных равнин? Все могло быть по-другому.

Я бы посоветовал улучшать генетику кукурузы, сои и хлопка, чтобы адаптировать их к условиям Канзаса – это было бы куда полезней для фермеров, чем применение постоянных монокультурных посевов пшеницы. Если бы мы применяли севообороты и метод No-till, не потребовалось бы лихорадочно выводить многочисленные сорта пшеницы с новыми свойствами.

Жителям Иллинойса и Огайо необходимо улучшение пшеницы, люцерны, промышленной конопли или каких-либо других культур в большей степени, чем усовершенствование генетики сои и кукурузы. Но благодаря исторической случайности они даже не осознают важности этого. Отсюда несколько выводов.

Первый: причиной выращивания и адаптации культуры в конкретном регионе является историческое стечение обстоятельств.

Второй: генетика очень подат­лива, поэтому выбор растения (намеренный или нет) творит чудеса, приспосабливая виды к окружающей среде настолько хорошо, что мы отбираем культуры неосторожно, не обращая внимания на особенности растения.

Третий: при поиске культур для расширения нашего севооборота мы не должны так быстро разочаровываться, если не получим мгновенного успеха.

Особенно это касается культур, которые выращиваются в данном регионе на протяжении десятилетий, если не столетий или тысячелетий. Бывает, что новые виды внедряемых растений становятся проблемными сорняками, как, например, кохия, костер кровельный, вьюнок полевой, сорго алеппское (гумай, или джонсонова трава). Большин­ство внедряемых видов культур плохо адаптируется к новым условиям и быстро отмирает (мы замечаем только те, которые не отмирают).

Четвертый: исторический прецедент широкого многообразия культур в Канзасе и Оклахоме, а не посевов озимой пшеницы, которая доминирует в нашем сознании.

И даже если бы не было прецедента, нам все равно следует работать над расширением спектра культур и осознанием их места в севообороте. Природа неустанно ищет новые вариации культур для меняющихся условий среды. Природа не прекращает поиск путей улучшения – этому принципу должны следовать и мы.

 

Заметки о культурах-новинках

Большинство из нас кое-что знает о выращивании пшеницы и кукурузы, о продаже зерна. При попытке восстановления многообразия осуществлялись попытки выращивания многих других менее известных культур, но при этом иногда возникали серьезные недоразумения. Одним из таких «недоразумений» является появление «новых» культур.

Нут (Cicerarietina): широколистное бобовое растение раннего посева (раньше, чем кукурузы). Созревает сразу после пшеницы. Происхождение: средиземноморский климат, плодородные почвы. Дикие подвиды нута встречаются только в Юго-восточной Турции. Переносит засушливый климат и высокий pH почвы. Его зерно пользуется спросом на пищевых рынках; к сортам kabuli и desi предъявляются разные требования. Дождливая погода в период созревания приводит к обесцвечиванию зерна, которое после этого годится только на корм скоту, стоимость семян достаточно высокая.

Кормовая фасоль (Phaseolus spp): широколистное бобовое растение со стреловидными листьями, свойства роста разные у разных видов (тепари, фасоль лимская, фасоль пегая, фасоль обыкновенная, фасоль красная и др.). Зерно используется для пищевых рынков. Многие виды приспособлены к теплым сухим условиям, акклиматизировались в Центральной и Южной Америке.

Горох полевой канадский (Pisum sativa): известен как горох яровой; широколистная бобовая культура раннего посева (как овес или яровая пшеница), созревает одновременно с пшеницей. Для получения хорошего урожая горох необходимо собрать до жаркого периода; используется в качестве корма для скота (зерно) или как фуражная культура.

Горох полевой австралийский (Pisum sativa): высевается осенью (как и озимая пшеница). Используется в основном как покровная культура; стоимость семян довольно высокая. Осенью есть очень небольшой период, когда температура благоприятна для роста, весеннее возобновление роста идет медленно – возможно, из-за повреждения культуры в зимний период.

Горох коровий (Vigna unguiculata): широколистное бобовое растение. Естественные климатические условия произрастания – тропики (его родина – саванна Центральной Африки); для прорастания требуются очень теплые почвы. Часто используется как фуражная культура, наибольший вкус приобретает при появлении стручков. Растет значительно быстрее в жарких сухих условиях. Хорошо растет в почвах с низким pH, распространенных в южной части Равнин. Разные подвиды имеют разную степень созревания и разные свойства стеблей. Урожайность при жарком сухом климате выше, чем у сои (горох коровий является тем же видом, что и спаржевая фасоль). Фасоль золотистая и фасоль узловатая (адзуки) (V. radiata) относятся к одному роду, но их родиной является Юго-Восточная Азия. Эти виды фасоли потребляют в пищу. Фасоль золотистая более приспособлена к сухим теплым условиям, чем горох коровий.

Кротоллярия индийская (Crotalariajuncea): широколистная бобовая культура тропического климата, присущего Индии. Как горох коровий и хлопок, требует теплых почв. Первоначально использовалась в качестве промежуточной культуры (многие, но не все виды ядовиты для скота). Производит большое количество биомассы за короткий период при жарком климате и соответствующем уровне влаги. Хорошо подавляет сорные травы, совершенно не состоит в родстве с коноплей (Cannabissativa) или марихуаной, может расти на почвах с низким pH, требует инокуляции (такой же, как и для гороха коровьего).

Вика мохнатая (Viciavillosa): широколистная холодостойкая бобовая культура. В основном используется как промежуточная культура, которая иногда может перезимовать; не переносит высоких температур, беспорядочный травостой. Многие виды и подвиды вики уже акклиматизировались.

Люпин (Lupinus spp.): широколистная бобовая культура. Для большинства видов требуются кислые почвы. Родиной произрастания является Южная Америка, некоторые виды люпина растут в Северной Америке.

Чечевица (Lensculinaris): широколистная холодостойкая бобовая культура. Первоначально зерно употреблялось в пищу, но затем чечевицу стали использовать в качестве промежуточной культуры. Препятствует ветровой эрозии после сбора урожая подсолнечника (высевается в то же время).

Рапс (Brassicanapus): не бобовая широколистная масличная культура. Существуют как зимостойкие, так и яровые виды. Для получения максимального урожая предпочтительна прохладная температура. Можно использовать в качестве промежуточной культуры благодаря низкой стоимости семян; обладает высокой нематоцидной способностью (уничтожает нематоды). Происхождение: юго-восток Азии.

К виду Brassica относятся также: турнепс, капуста, кольраби, брокколи и горчица.

 

Мэтт Хэгни, агроном-консультант по системам No-till, Салина, Канзас