Блог

Mar 13, 2024

Система продуктивности почвы показывает, что большинство сельскохозяйственных земель в Бразилии не обладают максимальным потенциалом

Том 13 научных докладов, Номер статьи: 14103 (2023) Цитировать эту статью Детали показателей Производство продуктов питания чрезвычайно зависит от почвы. Бразилия играет важную роль в мировом продовольственном производстве.

Том 13 научных отчетов, номер статьи: 14103 (2023) Цитировать эту статью

Подробности о метриках

Производство продуктов питания чрезвычайно зависит от почвы. Бразилия играет важную роль в глобальной цепочке производства продуктов питания. Хотя только 30% всех сельскохозяйственных площадей Бразилии используются под растениеводство и животноводство, необходимо оценить полный потенциал продуктивности почвы из-за экологической и юридической невозможности расширения сельского хозяйства на новые территории. Представлен новый подход к оценке продуктивного потенциала почв, названный «SoilPP», основанный на анализе почвы (0–100 см), который выражает ее почвенную информацию, и машинном обучении. Проанализированы исторические урожаи сахарного тростника и сои, что позволило определить, где еще можно повысить урожайность сельскохозяйственных культур. Урожайность сои была ниже расчетного значения SoilPP в 46% округов Бразилии и могла быть повышена за счет надлежащих методов управления. Что касается сахарного тростника, то 38% площадей могут быть улучшены. Этот метод позволил нам понять и составить карту ситуации с урожайностью продовольствия на больших территориях, что может помочь фермерам, консультантам, промышленным предприятиям, политикам и планированию мировой продовольственной безопасности.

Постоянный спрос на продовольствие и топливо увеличивает нагрузку на сельскохозяйственные районы по всему миру1. Стратегии удовлетворения этих потребностей привели к улучшению производства продуктов питания за счет оптимизации природных ресурсов, которые все еще доступны для сельского хозяйства2,3. Бразилия является одним из крупнейших производителей и экспортеров сельскохозяйственной продукции в мире4, 30% ее территории (263 млн га) используется для сельскохозяйственной деятельности5. В 2020 году вклад агробизнеса в ВВП Бразилии составил около 27%, при этом основными производимыми товарами были соя и сахарный тростник4. По данным FAOSTAT4, в 2021 году Бразилия была крупнейшим в мире производителем соевых бобов (134,9 млн тонн) и сахарного тростника (715,7 млн ​​тонн). Таким образом, значение и конкурентоспособность Бразилии в сельскохозяйственном производстве в мире значительны. Хотя возможности для расширения сельского хозяйства все еще существуют, некоторые авторы полагают, что это не считается жизнеспособным вариантом удовлетворения будущих потребностей в продовольствии6. Необходимо разработать новые устойчивые стратегии для повышения урожайности там, где уже выращиваются сельскохозяйственные культуры, что позволит оптимизировать использование природных ресурсов7,8, особенно почвы, которая находится под постоянным антропогенным давлением9.

Почвам присуща способность удовлетворять потребности сельскохозяйственных культур в наличии питательных веществ и воды, влияя на процесс фотосинтеза растений и, следовательно, на производство биомассы, которую можно определить как их продуктивный потенциал (SoilPP). Есть несколько примеров измерения продуктивного потенциала сельскохозяйственных земель. Фогель и др.10 оценили потенциал немецких почв на уровне ферм для производства пшеницы, используя в качестве индикаторов доступность воды и текстуру почвы. Хуанг и др.11 оценили влияние текстуры и концентрации органического углерода (SOC) в почве (показатели) на реакцию урожайности семи основных культур, выращиваемых в Соединенных Штатах Америки с 1958 по 2019 год. Они обнаружили, что урожайность сельскохозяйственных культур была выше на почвах с мелкая текстура и более высокая концентрация SOC из-за увеличения доступной воды, структуры почвы и удержания питательных веществ11. В Бразилии существует метод под названием «Система производственной среды» «PES»12,13,14,15,16, основанный на текстуре почвы10,11, плодородии почвы17, удержании воды11,18, глубине почвы18 и классификации почвы19. Сочетание всех этих факторов дает эмпирическую систему классификации, варьирующуюся от A (высокий потенциал) до G (низкий потенциал), которая использовалась в течение последних 30 лет для понимания потенциала почвы для производства сахарного тростника12,16. В заключение, почвенные карты отражают динамику почвенного раствора, обусловленную горизонтами A (поверхностный) и B (подповерхностный) и, таким образом, влияющую на продуктивность почвы.

Информация о потенциале почвы для производства биомассы может помочь нам понять, где еще можно повысить урожайность сельскохозяйственных культур. Эта информация также полезна для разработки политики. Примером может служить «Рейтинг адаптивности кукурузы штата Айова для вашей фермы»20, в котором урожайность кукурузы оценивается в мешках на акр на основе информации о почве, свойств местности и классификации почвы. Эта стратегия может помочь в управлении сельскохозяйственными ресурсами, применении переменных норм, которые сокращают использование ресурсов и воздействие на окружающую среду, планировании урожая и безопасности почвы21,22,23, помогая сбалансировать урожайность продуктов питания между странами. Меллор24 отметил, что для понимания потребностей и потенциала политики необходимо понять основную природу нынешнего глобального продовольственного дисбаланса. Таким образом, знание потенциала почв может выявить несколько возможностей, таких как понимание и оптимизация сельскохозяйственных систем. Однако существует потребность в методах, направленных на систематическое измерение континентальных расширений в мелком масштабе с анализом подземных почв, как указали Бишопп и Линч18. Хотя SoilPP можно оценить путем оценки его химических, физических и биологических свойств25, существует недостаток знаний о потенциале почвы для производства биомассы и о том, можно ли использовать ее в качестве индикатора для определения возможности увеличения урожайности сельскохозяйственных культур.