Засоби від негоди: вчені запропонували рецепти від стихійних лих

Зміна клімату – одна з основних глобальних проблем для світового ринку продовольства. Традиційні аграрні регіони у різних країнах світу страждають від сильних посух чи стихійних лих. На жаль, із такими бідами аграрії стикатимуться дедалі частіше. Поки що наука пропонує фермерам кілька шляхів рішення для зниження втрат: або на основі отриманих даних про погоду на майбутній аграрний сезон визначати оптимальний час сівби, підбирати відповідні сільгоспкультури, або селекціонерам доведеться розробити якнайбільше сортів, стійких до аномальних проявів погоди.

На адаптацію не вистачає інвестицій

Нещодавно ООН опублікувала доповідь, присвячену адаптації аграрного сектора до змін клімату. Вчені попереджають, що якщо не подбати про це тепер, то фермери зіткнуться зі зниженням урожайності, а отже, падінням прибутковості бізнесу. І найбільше постраждають невеликі ферми, які не мають коштів на високотехнологічні рішення. Наприклад, доступу до цифрових платформ для підбору сортів сільгоспкультур або погодних звітів.

Згідно з доповіддю, експерти оцінюють дефіцит у розмірі 106 млрд доларів. Саме така сума необхідна для малих та середніх агропідприємств, щоб адаптувати свій бізнес до змін, спричинених глобальним потеплінням.

На думку глобальної благодійної організації Oxfam, інвестиції у сільське господарство є ефективним інструментом скорочення бідності, а також покращення продовольчої безпеки та економічного розвитку.

Але без системи, яка може визначити вимірні результати адаптації, інвесторам важко підтримувати дрібних фермерів.

За даними аналітичної та консультативної організації Climate Policy Initiative, в усьому світі дрібному сільському господарству доступно лише 1,7 % глобального фінансування в галузі зміни клімату, або близько 10 млрд доларів. Понад 95 % цієї суми надходить із державних джерел і спрямовується переважно на заходи щодо стримування зміни клімату, а не на адаптацію до нього.

Експерти попереджають, що втрати від кліматичних змін зазнають не лише країн Африки та Азії, що розвиваються. Готуватися до найгіршого потрібно і фермерам європейського континенту.

Agroscope, підрозділ Федерального управління сільського господарства Швейцарії, підрахував, скільки потрібно води для поливу полів у найближчі десятиліття виробникам сільгосппродукції. Виявилося, що Швейцарії, країні далекої від посушливих пустель, знадобиться справжня система іригації. У середньому зростання потреби у воді становитиме 20 % у період з 2045 по 2074 рік, та 35% з 2070 по 2099 рік відповідно. Вже сьогодні в посушливих провінціях, Aigle, Changins і Payerne, брак води відчуватиметься дедалі гостріше.

Проте вже зараз з'явилися розробники, які пропонують цифрові інструменти, що дадуть змогу передбачити погоду. І, з отриманих даних, правильно підібрати потрібні сорти тих чи інших сільгоспкультур.

Розумний розрахунок

Агростартап ClimateAi пропонує використати штучний інтелект для надання фермерам точних довгострокових прогнозів погоди.

«Ми виконуємо місію із захисту від зміни клімату на посівних площах розміром 0,5 млрд акрів у всьому світі. Створена ClimateAi цифрова платформа прогнозує ризик екстремальних погодних умов, які триватимуть понад два тижні. Йдеться про повені, посуху чи лісову пожежу. За допомогою штучного інтелекту ми розраховуємо наслідки несприятливих погодних явищ. Агрономічний аналіз даних допомагає отримати корисну інформацію, яку можуть використовувати фермери», — каже Хіманшу Гупта, засновник та генеральний директор ClimateAi.

Технологія ClimateAi недоступна безпосередньо фермерам. Гупта пояснює, що фірма продає послуги продовольчим компаніям та постачальникам сировини для сільського господарства. Наприклад, ClimateAi в Австралії надала платформу для нового інструменту SKIP, розробленого спільно з Advanta, підрозділом UPL, і місцевим аграрним кооперативом, щоб надати фермерам інструмент, який вони можуть використовувати для визначення складу врожаю, термінів сівби та інших характеристик.

ClimateAi розробила систему формування довгострокових прогнозів, яка може прогнозувати погоду на три місяці, шість місяців і навіть на 10 років вперед.

— Ми впроваджуємо штучний інтелект для вивчення фундаментальної фізики кліматичних взаємодій та прогнозування екстремальних кліматичних ризиків. Проблема полягає в тому, що історія збору даних метеоспостережень сягає 1920-х років — дуже обмежений термін для глобальних кліматичних змін. Ми використовуємо підхід, аналогічний до індустрії автономного водіння: якщо недостатньо даних для навчання ваших алгоритмів на дорозі, ви навчаєте їх на симуляторі. Таким є підхід ClimateAI. У фермерів виникають такі питання: «Коли я повинен висівати своє насіння?», «Коли я маю збирати врожай?», «Які культури я маю садити протягом наступних 10–20 років на цьому полі?», «Коли зміна клімату вплине на моє господарство?». Точиться чимало розмов про те, що зміна клімату змінить урожайність сільськогосподарських культур на десятиліття вперед, але ClimateAI розуміє, коли і якою мірою цей вплив відбудеться», — пояснив Хіманшу Гупта.

Відсутність засобів захисту у посуху залишить без урожаю

Є й інший спосіб протистояти тиску погодних аномалій: створювати та вирощувати сорти, які можуть пережити посуху, сильні заморозки та навіть град. І тут багато дослідників повертаються, як то кажуть, до витоків.

Наприклад, селекціонери намагаються схрестити дикорослі рослини з їхніми «окультуреними» родичами.

Так, у 1999 році Філл Саймон, професор Університету Вісконсін-Медісон, побував в одній із провінції Туреччини на Егейському морі. На узбіччі дороги він побачив дику моркву. Вона була білою і зовсім неїстівною на смак та неправильною формою. Проте коренеплоди виживали без поливу на спеці протягом кількох тижнів. Окультурена морква за таких екстремальних умов давно б загинула.

Дивлячись на це Саймон вирішив провести експеримент — у закритих теплицях він вирішив вирощувати разом дику та звичайну моркву. Комахи-запилювачі переносили пилок між цими рослинами. За допомогою перехресного запилення вдалося змішати гени дикої та сортової моркви. Таким чином вдалося отримати насіння рослин, які змогли б вижити під час тривалої посухи.

Але виявляється, посухостійкість або морозостійкість — це вирішальні, але не єдині фактори успіху вирощування сільгоспкультур в умовах клімату, що швидко змінюється. Виявляється, велике значення має своєчасне внесення добрив та використання засобів захисту рослин.

Протягом п'яти років естонські вчені проводили експеримент, який мав з'ясувати, як різні кліматичні зони Європи впливають на вирощування озимого жита. При цьому в розпорядженні дослідників було два експериментальні поля — одне в Естонії, друге — у Великій Британії.

Вчені тестували чотири різні сорти жита, кожен з яких вирізнявся своїми особливостями. Очевидно, що для доброго розвитку в Естонії сорт жита має бути зимостійким і стійким проти снігової плісняви.

Біологи внесли під посіви кілька видів добрив, що містять азот: синтетичне, гній ВРХ, біогазовий дигестат, що використовують в органічному сільському господарстві. Ще один вид, мінеральний азот, використовують у звичайному сільському господарстві.

Мінеральний азот легко доступний рослинам після того, як він потрапляє у ґрунт. Проте азот із органічних добрив повільно засвоюється рослинами протягом усього вегетаційного періоду. Виявилося, що дозування азоту за вирощування жита залежить від географічного положення, погодних умов, вмісту поживних речовин у ґрунті та сорту, що вирощується.

В результаті експерименту з'ясувалося, що внесення мінерального азоту і дигестату біогазу дали більш помітне збільшення врожайності, а також вищий уміст білка в зерні.

Ще одну цікаву закономірність виявили й вчені університету Іллінойсу.

Дослідники проаналізували фактори, що призводять до втрати врожаю сої, у 26-річному наборі даних щодо оцінки гербіцидів, що охоплює близько сотні варіацій погодних умов. Неефективна боротьба з бур'янами призвела до колосальної втрати врожаю за дуже спекотної погоди — до 40 %.

Марті Вільямс, доцент кафедри рослинництва університету Іллінойсу, автор дослідження в Science of the Total Environment, вважає, що здобути повну перемогу над бур'янами з кожним роком стає все важче і важче з урахуванням того, що бур'яни набувають стійкості до агрохімікатів.

І, тим не менш, ігнорування бур'янів, занадто ранній термін сівби можуть стати фатальними для майбутнього врожаю сої. Аномальна спекотна погода під час раннього вегетативного розвитку цієї зернобобової культури також призводить до втрати врожаю.

— Хоча вегетативний розвиток сої не такий чутливий, як репродуктивні стадії, стрес від посухи впливає на розвиток рослин в цілому, і за досить сильного стресу може відбутися значне зниження врожайності, — розповів Марті Вільямс. — Підсумки дослідження продемонстрували, що тривала посуха на ранніх стадіях вегетативного розвитку призвела до втрати в середньому 958 кілограмів з гектара.

За матеріалами Phys.org, Farmprogress.com. BauernZeitung, climate.ai, hortidaily.com підготував Олег Єрмоленко

Фото: https://climate.nasa.gov/, https://thenorthwestforager.com/, https://climate.ai/, http://www.martywilliamslab.com/