Вода — головний виклик для сільського господарства
Хоча не всі культури потребують однакової кількості води для завершення свого життєвого циклу, жодна з них не може вижити без цього природного ресурсу. Якщо стрес від дефіциту води виникає на ключових етапах розвитку, кінцевий врожай опиняється під загрозою. У той час як соняшник потребує в середньому 420 мм води протягом свого життєвого циклу, зокрема 190 мм під час наливу зерна, пшениці потрібно 450 мм, а кукурудзі — від 560 до 760 мм.
Таким чином, вплив нестачі води буде різним залежно від виду культури, а також від вегетативної фази. Наприклад, для кукурудзи потреба у воді дуже висока влітку, між фазою 10—14 листків і кінцем цвітіння. Нестача води в цей період, навіть на кілька днів, може різко зменшити кількість зерен у колосі, а отже, і кінцевий врожай.
Отож, сільськогосподарські культури мають високий водний слід, але… забезпечити їх необхідною кількістю та якістю води необхідно. Вода, що використовується для зрошення, також впливає на цей слід. У глобальному масштабі зрошується приблизно 20 % оброблюваних земель, але на них виробляється 40 % світового продовольства. І за останні двадцять років різноманітні інновації — сортові, агрономічні, культиваційні тощо — дозволили зменшити потребу у воді для вирощування сільськогосподарських культур на 30 % за такого самого врожаю.
Однак із посиленням кліматичних загроз і зростанням частоти періодів стресу від дефіциту води цього прогресу іноді вже недостатньо.
А ви знали?
У глобальному масштабі сільське господарство споживає майже 70 % світової прісної води (разом із дощовими опадами).
Кругообіг води під тиском: порушений баланс
Вода, яка покриває майже 70 % поверхні Землі, перебуває в постійному кругообігу. До цього незмінного процесу входить випаровування води з океанів, озер, річок і ґрунту, а також води, що міститься в рослинах. У результаті конденсації утворюються хмари, а потім ця вода випадає у вигляді опадів: дощу або снігу. Після цього вода повертається в моря або просочується в ґрунт, поповнюючи підземні запаси, а потім поглинається рослинами. Цикл завершується.
Цей процес наразі порушено через зміни клімату. Підвищення температури посилює явище випаровування води, а зміни температури й атмосферного тиску впливають на характер опадів. Це призводить до коливань між проливними дощами та посухами, що зараз стають сильнішими й частішими. Не згадуючи вже про те, що запаси води у водоносних горизонтах також із року в рік насилу повертаються до достатнього рівня.
Ці явища мають прямий вплив на сільське господарство, а отже, і на продовольчу безпеку. Насправді, 50 % калорій, що споживаються у світі, надходять із культур, чутливих до нестачі води: зернових, рису, кукурудзи й сої.
Посуха та стрес через дефіцит води: не плутати!
Якщо посуха — це метеорологічне явище, то стрес через дефіцит води — це стан рослини, якій не вистачає води. Посуха зазвичай настає після кількох днів без опадів; стрес через дефіцит води може виникнути дуже швидко, особливо на ключовому етапі розвитку культури.
Рішення для оптимізації доступу до води в сільському господарстві
Хоча періоди нестачі води в останні роки стають дедалі частішими, існують рішення, які допоможуть фермерам адаптуватись або подолати цей дефіцит. Серед них — вибір більш стійких сортів, що дозволить обмежити вплив нестачі води. Зміщення строків сівби та вибір ранньостиглих сортів дозволить уникнути періодів, найбільш несприятливих для розвитку рослин.
Ще одним важливим моментом є боротьба з бур’янами, що дозволяє зменшити конкуренцію за воду на ділянці між культурними рослинами й бур’янами. Адаптація сівозмін, підтримка рослинного покриву, збагачення ґрунту органічними речовинами — усі ці дії покращують структуру ґрунту, а отже, його здатність утримувати воду.
Що стосується зрошення, необхідно забезпечити потрібну кількість води в потрібний час. Інструменти підтримки ухвалення рішень, як-от датчики й зонди, полегшують управління зрошенням, передбачаючи критичні періоди та оптимізуючи процеси.
Поява біологічних рішень в останні роки розширила спектр можливостей. Вони підвищують стійкість сільськогосподарських культур до стресу через дефіцит води. Яким чином? Стимулюючи їхні механізми стресостійкості або допомагаючи їм мобілізувати необхідні ресурси, наприклад за допомогою розвитку їхньої кореневої системи, щоб глибше і краще проникати в ґрунт та оптимізувати поглинання води.
Чи чули ви про WUE?
Ефективність використання води, або Water use efficiency (WUE) — це міра ефективності використання рослиною доступної води. Завданням дослідників на найближчі кілька років є покращення цього показника в умовах дедалі більшої невизначеності щодо запасів води в ключові моменти циклу вирощування сільськогосподарських культур.
Фітостероли: унікальне рішення для зменшення споживання води
Певні біологічні рішення допомагають культурам краще адаптуватися до настання стресу від дефіциту води. Вони надсилають рослині сигнали для її переведення в режим «готовності». Серед найбільш перспективних молекул є фітостероли — ліпіди, природним чином присутні в рослинах. Застосовувані в процесі профілактичного позакореневого оброблення, вони запускають процес адаптації рослини ще до можливого порушення.
Фітостероли активують фізіологічні захисні механізми, які допомагають рослинам впоратися з нестачею води. Ці механізми складаються зі стимуляції росту коренів і збільшення густоти кореневої мички — два елементи, які допомагають рослинам досліджувати ґрунт ширше й ретельніше, а отже, захоплювати більше водних ресурсів. Але це також відбувається й над землею, у листі рослин. Фітостероли впливають на відкриття продихів і випаровування води з листя відповідно до потреб рослини.
На кукурудзі, наприклад, у разі застосування на фазі 6—10 листків ці молекули зменшують потребу у воді (до 20 %), покращують управління наявними ресурсами, частково закривають продихи для зменшення випаровування, посилюють розвиток коренів для доступу до більших запасів води тощо. Це також супроводжується розвитком добірніших качанів і збільшенням біомаси, що призводить до підвищення врожайності. Тому навіть в ідеальних кліматичних умовах застосування фітостеролів залишається корисним або, в найгіршому випадку, має нейтральний вплив. Доведена ефективність на кукурудзі, пшениці, ячмені, сої та соняшнику.
А ви знали?
З фітостеролами рослини споживають до 20 % менше води.
Шлях до більш стійкого сільського господарства в умовах кліматичної невизначеності
Кліматична невизначеність набирає обертів, і в найближчі роки цей процес тільки прискориться. Фермерам, чиїм урожаям загрожує періодична нестача води, слід обирати комбінований підхід, що поєднує генетику, агрономію та біологічні рішення. Зберігати ґрунти, щоб вони могли утримувати воду, завчасно передбачати потенційний стрес через дефіцит води, наприклад за допомогою інструментів підтримки прийняття рішень, і зосереджуватися на інноваціях, визначивши найбільш адаптоване рішення для вашої системи вирощування відповідно до власних ґрунтових і кліматичних умов. Застосування біологічних рішень, як-от фітостероли, є одним із перспективних способів збереження врожайності. Дослідники в усіх галузях продовжують інвестувати в пошук кружних шляхів або оптимальної адаптації до цих кліматичних загроз.
