«На национальном уровне разнообразие сельскохозяйственных культур снизилось за анализируемый период», — сказал Джонатан Агилар, инженер по водным ресурсам штата Калифорния и ведущий исследователь исследования.
Ученые использовали данные Министерства сельского хозяйства США.S. Перепись сельского хозяйства, которая публикуется каждые пять лет на основе информации, предоставленной U.S. фермеры. Команда изучила данные с 1978 по 2012 год по сопредельным штатам страны.
Пахотные земли составляют около 408 миллионов акров (165 миллионов гектаров) или 22 процента от общей земельной базы в нижних 48 штатах, поэтому изменения в видовом разнообразии сельскохозяйственных культур могут иметь существенное влияние не только на функцию агроэкосистемы, но и на функцию окружающей природной среды. и городские районы. Поскольку пахотные земли обычно пересаживаются ежегодно, теоретически разнообразие видов сельскохозяйственных культур может измениться довольно быстро.
В отличие от природных экосистем, существует потенциал для быстрых позитивных изменений.
Агилар начал исследование, работая исследователем в Службе сельскохозяйственных исследований Министерства сельского хозяйства США.
Он присоединился к K-State Research and Extension, входящей в состав университета, в 2012 году. Исследование проводилось в сотрудничестве с разнообразной командой, включая эксперта по пастбищам Джона Хендриксона, USDA-ARS; эксперты по сорнякам Грета Грэмиг, NDSU, и Фрэнк Форчелла, USDA-ARS; эксперт по экономике сельского хозяйства Дэвид Арчер, USDA-ARS; и почвенный эксперт Марк Либих, USDA-ARS.
«На очень упрощенном уровне, — сказал Агилар, — разнообразие культур — это мера того, сколько культур в районе могли бы работать вместе, чтобы противостоять, устранять и приспосабливаться к потенциальным широко распространенным неурожаям, включая естественные проблемы, такие как вредители и болезни, сорняки. давления, засухи и наводнения. Это также можно рассматривать как способ распространения потенциальных рисков на производителя.
Как и в естественном ландшафте, районы с большим разнообразием имеют тенденцию быть более устойчивыми к внешнему давлению, чем районы с низким разнообразием. Другими словами, разнообразие обеспечивает стабильность в районе, гарантируя продовольственную устойчивость."
Это первое исследование, позволяющее количественно оценить разнообразие видов сельскохозяйственных культур в U.S. используя обширную базу данных за относительно длительный период анализа, сказал Агилар.
Результаты работы, частично финансируемой K-State Open Access Fund, были опубликованы в августе. 26, 2015, в научном журнале PLOS One.
Помимо общенациональной тенденции, исследователи изучили региональные тенденции, изучив данные на уровне округов из областей, называемых регионами фермерских ресурсов, разработанными Службой экономических исследований Министерства сельского хозяйства США. Хотя исследование показало, что разнообразие сельскохозяйственных культур сократилось в национальном масштабе, оно не было однородным во всех регионах или во всех штатах.
«Похоже, что в некоторых регионах или штатах наблюдается большая динамика», — сказал Агилар, отметив, что не все факторы, влияющие на эти региональные тенденции, очевидны.
Например, Ресурсный регион Хартленд, в котором проживает 22 процента U.S. хозяйств и представляет собой наивысшее значение, 23 процента, U.S. производство, имело самое низкое разнообразие культур. Этот регион включает Иллинойс, Айову, Индиану и части Огайо, Миссури, Миннесоты, Южной Дакоты, Небраски и Кентукки.
В отличие от всех других регионов, регион Портал Миссисипи, который включает части Луизианы, Миссисипи, Кентукки и Арканзас, имел значительно более высокое разнообразие сельскохозяйственных культур в 2012 году, чем в 1978 году.
В то время как в целом национальная тенденция заключалась в меньшем разнообразии сельскохозяйственных культур, регион под названием Fruitful Rim (части Вашингтона, Орегона, Айдахо, Калифорнии, Аризоны, Техаса, Флориды, Джорджии и Южной Каролины) и Северный Полумесяц (штаты вдоль северо-восточной границы) от части Миннесоты на восток через Висконсин, Мичиган через Мэн и на юг до Нью-Джерси и Пенсильвании) имели наибольшее разнообразие сельскохозяйственных культур.
Используемые данные были достаточно конкретными, чтобы исследователи смогли количественно оценить разнообразие сельскохозяйственных культур и тенденции даже на уровне округа.
«Была обнаружена значительная тенденция перехода большего числа округов к более низкому, а не более высокому разнообразию сельскохозяйственных культур», — написала команда в результатах исследования. "Кластеризация и смещение демонстрируют тенденцию к потере разнообразия сельскохозяйственных культур и сопутствующей гомогенизации систем сельскохозяйственного производства, что может иметь далеко идущие последствия для предоставления экосистемных услуг, связанных с сельскохозяйственными системами, а также для устойчивости продовольственной системы. "
«Биоразнообразие важно для функционирования экосистемы», — пишут исследователи. "Биоразнообразие в сельскохозяйственных системах связано с важнейшими экологическими процессами, такими как круговорот питательных веществ и воды, регулирование вредителей и болезней, а также разложение токсичных соединений, таких как пестициды.
Разнообразные агроэкосистемы более устойчивы к изменчивым погодным условиям, связанным с изменением климата, и часто обладают наибольшим потенциалом для получения таких выгод, как естественная борьба с вредителями."
Классический пример, когда большое разнообразие сельскохозяйственных культур могло иметь решающее значение, был во время эпидемии фитофтороза кукурузы в 1970-х годах, сказал Агилар.
В течение 20 века рост стоимости человеческого труда, изменения в сельскохозяйственной политике и развитие сельскохозяйственных технологий привели к усилению специализации и масштабов производства.
Экономические и социальные факторы способствовали внедрению менее разнообразных систем земледелия.
"Важным следствием повышения однородности сельскохозяйственных культур является возможность нестабильности урожайности с ожидаемым увеличением непредсказуемости погодных условий, связанных с изменением климата. Разнообразные системы земледелия, как правило, увеличивают шансы фермеров встретить благоприятные условия, снижая при этом вероятность широко распространенных неурожаев », — написала команда со ссылкой на исследование, основанное на долгосрочных данных, собранных в Онтарио, Канада.
Простым примером может быть, если бы фермер засеял часть своей площади под сорго, а остальную часть — под кукурузу.
Если вегетационный период был необычно засушливым и фермер не орошал, сорго, вероятно, было бы лучше, потому что оно более устойчиво к засухе, чем кукуруза. В этом примере фермер добился большего успеха, имея различные виды сельскохозяйственных культур, чем если бы он засеял все свои посевные площади под кукурузу, и в этом случае у него могли быть низкие или отсутствующие урожаи.
По словам Агилара, помимо количественной оценки изменений в разнообразии сельскохозяйственных культур, ученые надеются стимулировать дальнейшие исследования и исследования в отношении изменения состояния и статуса сельского хозяйства.
"Факторы, влияющие на разнообразие сельскохозяйственных культур в Северной Дакоте, не обязательно относятся к тому, что происходит здесь, в Канзасе.
Это исследование также имеет отношение к другим агрономическим и экологическим вопросам », — сказал он, добавив, что исследование уже вызвало запросы от ученых, изучающих устойчивость сорняков к гербицидам,« дружелюбие »ландшафта пчелами и устойчивость сельскохозяйственных сообществ к таким нагрузкам, как климат. изменение.