Почвоведение для голодной планеты
По данным Организации Объединенных Наций, примерно в 2050 году численность населения планеты будет близка к десяти миллиардам, что породит многие из самых важных систем в мире, особенно сельского хозяйства. Как фермеры, включая бедных производителей в развивающихся странах, повысят продуктивность сельскохозяйственных культур в целях удовлетворения растущего спроса на продовольствие? Кормить мир эффективно будет непросто, а нематериальные активы, такие как изменение климата, насильственные конфликты и доступность пресной воды, усложнят его.
Новые методы ведения сельского хозяйства, которые используют данные и беспилотные летательные аппараты для мониторинга здоровья сельскохозяйственных культур, помогут. Но один из самых мощных методов повышения доходности устойчиво будет зависеть от того, что уже находится в земле.
Естественные микробы в почвах помогают повысить здоровье сельскохозяйственных культур и улучшить производство растений. Но плохое управление почвой может привести к потере микробного содержимого.
Пополняя истощенные почвы этими полезными организмами, производительность фермерских хозяйств может быть увеличена без использования дорогостоящих материалов, таких как удобрения и пестициды, тем самым помогая решать сложные задачи кормления растущего населения при защите окружающей среды.
Несколько начинающих компаний уже работают над тем, чтобы использовать мощь микробов. Например, основатели биома в Сан-Франциско используют секвенирование ДНК, чтобы помочь виноделам использовать микроорганизмы для улучшения качества и урожайности виноградников. Indigo, бостонская фирма «agtech», создает микробные продукты, которые помогают растениям выдерживать засухи. А во Флориде Pathway Biologic разрабатывает микробные продукты для использования в сельскохозяйственном секторе.
Большие компании тоже начинают действовать. Например, Bayer Crop Sciences продает ряд продуктов на основе микробов, в том числе тот, который, как сообщается, улучшает урожайность кукурузы на целых 15%. Многие другие компании разрабатывают аналогичные продукты, которые, как ожидается, скоро появятся на рынке.
Университеты, конечно же, активно участвуют в исследованиях, связанных с микробами. Например, в Университете Оберн я являюсь частью исследовательской группы, которая тестирует воздействие почвенных микробов на рост и устойчивость кукурузы и хлопковых растений. Как я видел в своей работе, растения кукурузы, выращенные в почве, наполненной определенными бактериями, развивают корневые системы, которые в три раза превосходят размеры растений, выращенных на необработанных почвах. Я также видел, как эти бактерии защищают урожай от засухи; В одном эксперименте мы удерживали воду от группы обработанных микроорганизмами растений и контрольной группы. После пяти безводных дней обработанные растения все еще были высокими и крепкими, а необработанные растения завяли и засохли.
Одной из основных причин, по которым фермеры считают, что микробные продукты привлекательны, заключается в том, что они составлены из естественных организмов и не несут те же риски, что и синтетические химикаты. Текущая рыночная стоимость этих продуктов составляет 2,3 млрд. Долл. США, и ожидается, что в течение следующих четырех лет рынок вырастет до 5 млрд. Долл. США.
Трудно переоценить преимущества микробной обработки почвы для продуктивности сельского хозяйства, особенно в развивающихся странах, где повышение урожайности сельскохозяйственных культур является вопросом выживания для мелких фермерских хозяйств. Это особенно справедливо для фермеров в Африке.
Сегодня примерно 65% сельскохозяйственной почвы в Африке деградируют, не хватает достаточного количества питательных веществ и микробной жизни для поддержания здоровья растений. Африканские фермеры тратят ежегодно 68 млрд. Долл. США, чтобы отменить эти сокращения, в основном за счет применения химических удобрений. Поэтому решения на основе микробов могли бы помочь улучшить качество почвы более устойчиво, чем традиционные средства, что позволит африканским фермерам выращивать сельскохозяйственные культуры, необходимые для питания населения континента.
Но исследования по африканским почвенным микробам остаются ограниченными, и большинство микробных решений разрабатываются для западных рынков. Это должно измениться. Большие инвестиции могут позволить ученым открыть новые микробные штаммы с уникальными способностями влиять на здоровье почвы и сельскохозяйственных культур на местном уровне, тем самым используя природную среду Африки для повышения продуктивности сельского хозяйства.
Большие инвестиции в исследования почв могут также иметь дополнительные выгоды для экономики африканских стран. Благодаря новым открытиям, ведущим к патентам и лицензиям, полученные исследования могут стимулировать формирование новых агробизнесов и отраслей, связанных с сельским хозяйством.
Я могу лично поручиться за силу побочных выгод от такого рода исследований. Моя собственная работа над почвенными микробами в Оберне привела к выпуску трех патентов США, в которых несколько сельскохозяйственных компаний преследовали права на коммерциализацию продукции из этой технологии. Дополнительные заявки на патент из моих исследований были поданы в других странах, включая Аргентину, Боливию, Парагвай, Уругвай и Венесуэлу. После выпуска технологии, разработанные на основе этих патентов, могут принести пользу миллионам фермеров и привести к коммерческим продуктам, которые генерируют прибыльные новые источники дохода.
Для удовлетворения потребностей в продуктах питания растущего населения планеты потребуются новые сельскохозяйственные продукты, технологии и практика для повышения производительности. Решения, полученные из полезных микробов, будут ключевыми для этих нововведений. Для таких сельскохозяйственных ученых, как я, проблема, стоящая перед будущими поколениями, важнее продовольственной безопасности. Хорошей новостью является то, что, когда мы ищем новые способы подталкивания растений к тому, чтобы делать больше, самые перспективные технологии являются естественными, покоящимися в земле под нашими ногами, ожидая, пока их не обнаружат.
Эстер Нгумби, докторант-исследователь Университета Оберн в штате Алабама, является наставником Университета Клинтона по глобальным инициативам в области сельского хозяйства и кандидатом на новые должности в области продовольственной безопасности 2015 года в Институте Аспена.
