Екологія
Екологія

Комбайни сягнули ваги динозаврів і збільшили ризик ущільнення підґрунтя

Сучасна важка сільськогосподарська техніка наблизилася до ваги найбільших тварин, що колись мешкали на суші — завроподів. І хоч вона допомогла оптимізувати оброблення землі та збір урожаю, сильно збільшила ризик ущільнення землі в зоні коренів, погіршуючи функціонування ґрунту та загрожуючи його плодючості, пишуть вчені зі Швеції та Швейцарії в журналі Proceedings of the National Academy of Sciences.

Darla Hueske / Unsplash

Darla Hueske / Unsplash

Чим займалися науковці?

Як і багато інших галузей, сільське господарство стрімко розвивається, переймаючи досягнення науки й технологій. Зокрема, впроваджується нова техніка для полегшення обробітку землі та підвищення її урожайності, як-от трактори та комбайни. Але досягнення більших результатів супроводжується зростанням і розмірів та ваги транспортних засобів. Це означає, що вони сильніше сприяють ущільненню ґрунту, яке загрожує порушенням аерації, проникнення води та поживних речовин, а також утрудненим проростанням рослин крізь нього, наслідком чого може стати зниження врожайності. Але якщо ущільнення поверхні землі досить добре вивчене та часто помітне, то яка ситуація із підґрунтям, шаром землі нижче рівня обробітку, якого сягають корені рослин, менш зрозуміла. Між тим, дослідження вказують, що ущільнення підґрунтя важко усунути й воно може погіршувати функціонування ґрунту протягом десятиліть.

Недостатнє розуміння процесів ущільнення підґрунтя спонукало пару науковців зі Шведського університету сільськогосподарських наук та Швейцарського федерального технологічного інституту в Цюриху дослідити історію впливу на землю важкої сільськогосподарської техніки (зокрема, порівнявши її з впливом найбільших і найважчих наземних тварин — динозаврів завроподів).

Як впливає техніка для обробітку ґрунту на підґрунтя?

Аналіз історичних даних показав, що загалом вага важкої техніки за останні десятиліття суттєво зросла. Наприклад, якщо ще у 1958 році вага навантаженого комбайна склала близько 4 000 кілограмів, то у 2020 році була майже вдесятеро більшою — близько 36 000 кілограмів. Навантаження на ґрунт при цьому суттєво не зросло через вдалу видозміну конфігурації, зокрема збільшення шин, транспортних засобів, чого не можна сказати про підґрунтя. Якщо пошкодження поверхні землі вдалося мінімізувати збільшенням площі контакту, то нівелювати вплив збільшеної ваги на зону коренів не вдалося. Навантаження на ці шари, які часто вологіші, збільшує ризик їх ущільнення, сягаючи для сучасних комбайнів 100 відсотків.

Автори зазначають, що центральних для глобального продовольства регіонах близько 20 відсотків орних земель перебувають під ризиком хронічного ущільнення підґрунтя. Тому вони закликають звернути увагу на те, що шкода від більшої техніки може бути більшою за вигоду в довготривалій перспективі, і врахувати результати при розробленні новітніх сільськогосподарських транспортних засобів.

Ризик ущільнення підґрунтя (у відсотках) зі збільшенням навантаження на ногу або колесо (у кілограмах). Наведено показники типових комбайнів у різних роках, африканського саванного слона та бронтозавра. Чорним жирним позначено середній показник ґрунту, синім - у вологий рік, червоним - у сухий, тонкими сірими лініями решту років між 2001 та 2011 роками. Thomas Keller, Dani Or / Proceedings of the National Academy of Sciences, 2022

Ризик ущільнення підґрунтя (у відсотках) зі збільшенням навантаження на ногу або колесо (у кілограмах). Наведено показники типових комбайнів у різних роках, африканського саванного слона та бронтозавра. Чорним жирним позначено середній показник ґрунту, синім - у вологий рік, червоним - у сухий, тонкими сірими лініями решту років між 2001 та 2011 роками. Thomas Keller, Dani Or / Proceedings of the National Academy of Sciences, 2022

Наскільки подібні комбайни з динозаврами?

Щодо порівняння з тваринами, то важка сільськогосподарська техніка вже давно перевершила у вазі найважчих сучасних наземних тварин — африканського саванного слона (Loxodonta africana), що важить близько 5 000 кілограмів. Натомість вона наблизилася до ваги завроподів — динозаврів, які є найбільшими тваринами, що колись ходили по землі.

Розрахунки вказують, що при ходьбі цих гігантів на одну їхню ногу припадало близько 20 000 кілограмів при вазі тіла 60-80 тисяч кілограмів. Тоді як у сучасного навантаженого комбайна для збору цукрового буряку вагою 60 000 кілограмів на одне колесо припадає вдвічі менше. Це навело вчених на думку про парадокс завроподів: якщо ці величезні рослиноїдні тварини, як і сучасні комбайни, сприяли ущільненню підґрунтя, яке перешкоджає зростанню рослин, то як в їхніх середовищах могла відновлюватися рослинність у достатній для підтримання харчових потреб завроподів масштабах? Ймовірно, підтриманню продуктивності сприяла більша кількість опадів та харчова поведінка завроподів. Наприклад, гіганти могли живитися на відносно невеликих територіях, зменшуючи площу, де вони ущільнюють землю, а не вільно пересуватися просторами. Або ж харчуватися водними й прибережними рослинами, як-от в мангрових лісах. Однак у цій статті не присвятили увагу детальному розбору парадоксу.