Почвоведение для голодной планеты

Примечание редакции. И вновь наши воскресные новости науки. Как можно резко повысить продуктивность фермерских хозяйств в развивающихся странах, сделав шаг к решению глобальной продовольственной проблемы — рассказывает исследователь из Обурнского университета Алабамы Эстер Нгумби в своей колонке на Project Syndicate.

По данным Организации Объединённых Наций, приблизительно к 2050 году численность населения земли возрастет до десяти миллиардов, что создаст серьёзную нагрузку на многие важные системы мира, особенно на сельское хозяйство. Каким образом фермеры, включая бедных производителей в развивающихся странах, смогут повысить продуктивность сельскохозяйственных культур в целях удовлетворения растущего спроса на продовольствие?

Эффективно кормить мир будет непросто, а такие жизненно важные мелочи, как изменение климата, насильственные конфликты и доступность пресной воды, только усложнят эту задачу. Помочь могут новые методы ведения сельского хозяйства, использующие данные, а также беспилотные летательные аппараты для мониторинга здоровья сельскохозяйственных культур. Однако один из наиболее мощных устойчивых методов повышения доходности заключается в эффективном использовании того, что уже находится в земле.

Естественные микробы в почвах помогают улучшить здоровье сельскохозяйственных культур и повысить урожайность растений. Однако неразумное управление почвами может привести к потере микробного содержимого. Освежая истощенные почвы этими полезными организмами, можно увеличить производительность фермерских хозяйств без использования дорогостоящих материалов, таких как удобрения и пестициды, тем самым помогая решать сложную задачу: кормить растущее население земли и при этом защищать окружающую среду.

Несколько стартапов уже работают над путями использования мощи микробов. Например, расположенная в Сан-Франциско компания Biome Makers применяет секвенирование ДНК, чтобы помочь виноделам использовать микроорганизмы для улучшения качества и урожайности виноградников. Бостонская агротехническая компания Indigo создает микробные продукты, которые позволяют растениям выдерживать засухи. А флоридская компания Pathway Biologic разрабатывает микробные продукты для использования в сельскохозяйственном секторе.

Крупные компании тоже вступают в игру. Например, Bayer Crop Sciences продает ряд продуктов на основе микробов, в том числе и средство, которое, как сообщается, повышает урожайность кукурузы на целых 15%. Множество других компаний также разрабатывают аналогичные продукты, которые, как ожидается, вскоре появятся на рынке.

Конечно же, университеты принимают активное участие в исследованиях, связанных с микробами. Например, в Университете Оберн я вхожу в исследовательскую группу, которая испытывает воздействие почвенных микробов на рост и устойчивость кукурузы и хлопковых растений. Я собственными глазами наблюдала в одной из своих исследовательских работ, как растения кукурузы, выращенные в почве, наполненной определёнными бактериями, развивают корневую систему, в три раза превосходящую по размерам корневые системы растений, выращенных на не обработанных с помощью бактерий почвах. Я также видела, как эти бактерии защищают урожай от засухи; в одном из экспериментов мы задерживали поступление воды к группе растений, обработанных микроорганизмами, и контрольной группе. После пяти дней без воды обработанные растения оставались высокими и крепкими, а необработанные завяли и засохли.

Одна из основных причин, по которым фермеры считают микробные продукты привлекательными, заключается в том, что они состоят из естественных организмов и их использование не сопряжено с теми же рисками, что и у синтетических химикатов. Актуальная рыночная стоимость этих продуктов составляет 2,3 миллиарда долларов, и ожидается, что в ближайшие четыре года этот рынок вырастет до 5 миллиардов долларов.

Трудно переоценить преимущества, которые микробная обработка создаёт для увеличения продуктивности сельского хозяйства, особенно в развивающихся странах, где повышение урожайности сельскохозяйственных культур для мелких фермерских хозяйств является вопросом выживания. И это справедливо прежде всего для африканских фермеров.

Сегодня примерно 65% сельскохозяйственных земель Африки деградирует: им не хватает достаточного количества питательных веществ и микробов для поддержания здоровья растений. Африканские фермеры ежегодно тратят 68 миллиардов долларов на компенсацию этого истощения, в основном за счёт применения химических удобрений. Поэтому решения на основе микробов могли бы помочь добиться более устойчивого, по сравнению с традиционными средствами, улучшения качества почвы, что позволило бы африканским фермерам выращивать сельскохозяйственные культуры, необходимые для питания населения континента.

Однако исследования африканских почвенных микробов остаются ограниченными, и большинство микробных решений ориентированы на западные рынки. Это необходимо изменить. Дополнительные инвестиции могут позволить учёным открыть новые микробные штаммы с уникальными способностями влиять на здоровье почвы и сельскохозяйственных культур на местном уровне, создавая возможность использовать собственную природную среду Африки для повышения производительности сельского хозяйства.

Увеличение инвестиций в исследование почв также может привести к появлению побочных выгод для экономики африканских стран. Благодаря новым открытиям, которые ведут к получению патентов и лицензий, результаты таких исследований могут стимулировать формирование новых агробизнесов и отраслей, связанных с фермерством.

Я могу лично поручиться за силу побочных выгод от такого рода исследований. Моя собственная работа над почвенными микробами в Оберне привела к получению трех патентов США, по которым несколько сельскохозяйственных компаний добивались права на коммерциализацию продуктов, созданных по данным технологиям. Дополнительные заявки на патент по моим исследованиям были поданы и в других странах, включая Аргентину, Боливию, Парагвай, Уругвай и Венесуэлу. Созданные на основе этих патентов технологии могут принести пользу миллионам фермеров и привести к созданию коммерческих продуктов, которые генерируют новые прибыльные источники дохода.

Удовлетворение потребности растущего населения планеты в еде повлечёт необходимость повышения производительности с помощью создания новых сельскохозяйственных продуктов, технологий и практик. Решения, полученные на основе полезных микробов, будут играть ключевую роль в этих нововведениях. Для ученых-аграриев, таких как я, не существует более серьёзной проблемы для будущих поколений, чем продовольственная безопасность. Хорошая новость заключается в том, что самые перспективные технологии, позволяющие выжать чуть больше из наших растений, скрываются в земле под нашими ногами и ждут, пока их не обнаружат.