10 ноу-хау, которые меняют сельское хозяйство
Всем известно, что плуг John Deer облегчил работу аграриям, а жатка Сайруса Маккормика позволила собирать урожай механизированно. Но сегодня изобретатели мечтают решить более глобальные проблемы сельского хозяйства, такие как дефицит воды и рабочей силы, хранение данных на «облачных» ресурсах, автоматизация управления.
И это захватывает, но давайте будем честными: робототехника и автоматизация постепенно вытесняют человеческий труд, однако сельское хозяйство все еще нуждается в крепкой рабочей силе.
Вашему вниманию несколько интересных «штучек», которые выходят на мировые рынки. Кстати, многие из них были признаны «Форбс» в недавнем рейтинге «25 наиболее инновационных технологий». Не верите — проверьте!
Машина, которая самостоятельно уничтожает сорняки
Robovator — это машина, которая ездит между рядами в поле, ищет сорняки среди посаженных растений и уничтожает их. «Эта машина — ответ на растущую проблему засоренности, — говорит директор по продаже техники Даниэль Батлер.
— Стоимость такой машины — $175 тыс.».
Юху, ваше поле снова присылает вам сообщение!
Компания CropX разработала адаптивный датчик в системе орошения и протестировала его в Израиле, где 60% земель являются пустынными. Благодаря встроенным датчикам система орошения автоматически доставляет каждому растению правильное количество воды, а не поливает целое поле одновременно. Фермеры помещают датчики в землю, загружают приложение на свой девайс и в течение следующих нескольких минут вы получаете информацию о потреблении растением воды. «Благодаря этим датчикам мы сократили расходы и увеличили свои доходы на 10-20%», — говорит генеральный директор компании Томер Тзач.
Автономная дизельная платформа, которая выполняет полевые работы самостоятельно
Канадская компания Dot Technology Corp выпускает автономный автомобиль DOT — У-образную дизельную гидравлическую платформу для транспортировки любой техники или продукции, а загружается она четырьмя гидравлическими подъемниками.
Автомобиль работает автономно или с помощью дистанционного управления. «DOT станет платформой, которая сможет выполнять невероятно большое количество задач от фермеров», — утверждает изобретатель DOT Норберт Бойо.
Сохраните пчел этим роботом-опылителем!
Анна Халдеван прочитала о проблемах, возникших в пчелиной колонии с опылением, и захотела решить ее. Она придумала Plane Bee — самодостаточный прибор перекрестного опыления. Это дрон, которым можно управлять со смартфона. В нем есть небольшие отверстия для засасывания и выпрыскивания пыльцы. Вентили на верхней части служат выхлопной системой для очистки, а камера может идентифицировать различные цветы. «Я хочу сделать его совершенным, чтобы в конце концов им могли пользоваться все люди независимо от рода занятий», — говорит она.
У вас произошло заражение урожая? Тогда Parabug поможет!
Скажем, у вас есть дрон, который запрограммирован следить за вашими культурами, и тут вы замечаете, что какая-то часть поля заражена.
Что делать? Конечно, использовать Parabug. Parabug — это система с мешком, в котором есть различные виды полезных насекомых, уничтожающих вредителей ваших растений. В систему вы вводите координаты, прокладываете маршрут и можете разбросать с помощью двухметровой трубки, прикрепленной к нижней части беспилотника, насекомых. «Использование Parabug не заменит химикаты. Это просто еще один инструмент для борьбы с вредителями», — уверяет изобретатель Чандлер Беннет.
Новое покрытие или культура для чередования кукурузы и сои
Компания Arvegenix начала использовать в своих севооборотах такую культуру, как pennycress. Ее можно добавлять в ротации между кукурузой и соей. Это зимнее покровное растение защищает почву от эрозии и минимизирует азотное загрязнение.
Создание «Интернета коров»
Это менеджер-приложение помогает фермерам лучше следить за животными и продавать их через Интернет. Bovcontrol отслеживает прививки, потребность в питании и пр.
Это клубничное поле навсегда изменится с робототехническим комбайном
Клубника является популярной мягкой ягодой, которую до этого времени нужно было собирать вручную, однако Agrobot надеется все изменить. Эта машина не только выбирает ягоды, но и сортирует их в ящики.
Скажи «нет» бумажным работам на фермах!
Heavy Connect — безбумажная платформа, которая работает на «облаке». Она фиксирует рабочие часы, управляет полевыми наблюдениями, координирует расположение работников и отслеживает технику. Однако наибольшим преимуществом является легкое ведение документации фермы.
«Умный» способ снизить продовольственные отходы
Как мы уже знаем, большое количество продукции остается на поле. Но вот эта упорная американская команда собирает капусту как первого класса, так и второго — и у нее есть рынок сбыта. Ежегодно США теряет около двадцати миллиардов фунтов «уродливых» продуктов. Компания Full Harvest пытается сократить эти расходы.
Она создала вторичный рынок (В2В), где производители могут объединяться с пищевыми компаниями, чтобы сдавать избыточные или несовершенные продукты.
AgroPortal.ua по материалам Farm Futures
Ноу-Хау Современные методы переработки органических отходов
Главная \ Федеральная сеть обмена знаниями и технологиями в сельском хозяйстве \ Информационные материалы (Базы данных) \ База данных информационных ресурсов \ 6. БИОЭНЕРГЕТИКА И БИОТЕХНОЛОГИИ \ 6.1 Биоэнергетика \ Ноу-Хау: современные методы переработки органических отходов
Самый большой в мире биореактор — это сам мир, т.е в основном поверхностный слой земли и океан, эти две стихии кишат микроорганизмами, процессы переработки значительно растянуты по времени от нескольких часов до тысячелетий. Интенсивная биогазовая технология базируется на тех же принципах биологического равновесия, равноправного сосуществования очень широкого разнообразия микро организмов. Их работа существенно отличается от работы специально культивированных промышленных микроорганизмом (мутантов), это моно особи, которые могут работать в закрытых технологических схемах, они очень чувствительны к чуждым микроорганизмам, так как проникновение чуждых микроорганизмов в закрытую систему приводит их к бурному размножению и подавлению моно особи.
Для экосистемы земли «мутанты», это чуждые элементы, подлежат уничтожению, такова природа. Конечно, есть проблемы с (мутантами) «боевого биологического применения», там требуется значительное время на их уничтожение эко системой земли.
Для интенсивной биогазовой технологии, не зависимо, что производиться биогаз или микробиологические удобрения, микробиология берется из природы, в частности для производства биогаза ил с городских очистных сооружений, для микробиологических удобрений с поверхностного слоя земли, всё многообразие микробиологии находиться в состоянии спор. В биореакторе происходит культивирование отдельных особей (из всего многообразия классов и видов), путем создания благоприятных условий для их продуцирования. Для этого вводиться понятие биологический резонанс, если в радиотехнике для резонанса не обходимо совпадение двух частот, то в микробиологий очень много условий. Простым примером биологического резонанса, это размножение саранчи. В биореакторе продуцентом будут являться анаэробные бактерии: семейство бактерий, которые перерабатывают органическое вещество в биогаз и бактерии в основном сульфатвосстанавливающие, которые начинают бурно продуцировать, когда нарушены условия сосуществования первых, происходит загнивание биомассы обильное выделение сероводорода, углекислого газа и т.
д. Эксплуатации бионергетических комплексов присуща высокая технологическая дисциплина и высокие требования к организации технологического процесса. Для того чтобы наступил «биологический резонанс» в биореакторе, не обходимо строгое поддержание технологических параметров: рН, еН, ХПК, ЛЖК, структуры технической воды (биологическая активность), температуры, стабильных характеристик субстрата (нельзя валить, что попало и как попало, это когда переработке подлежат, например навоз свиной, КРС, силос и т.д одновременно), гидродинамических характеристик во всём объёме биореактора, отрицательной плавучести биомассы (промышленные испытания показали, при нарушении этого технологического параметра, в течение 2 суток биомассы уходила из биореактора) и не допущение резкого увеличения подачи субстрата на переработку ( процесс увеличения подачи должен быть растянут от 3-6часов, это при полной загрузке биомассой биореактора). Интенсивная биогазовая технология позволяет перерабатывать любое органическое вещество с влажностью от 17 до 98%, при влажности 98-99% ухудшаются показатели себестоимости т.
к приходится нагревать лишний объём субстрата.
Консультант ФГУ РЦСК Травников Геннадий
Скачать статью целиком….
Фермерство кормит мир. Нам крайне необходимо знать, как сделать это лучше
Потенциальные преимущества цифрового сельского хозяйства для мелких фермеров трудно определить из-за нехватки доказательств. Фото: Адриана Ади/NurPhoto/Getty
Насколько эффективно «цифровое сельское хозяйство»? В чем, например, преимущества отправки прогнозов погоды на телефоны мелких фермеров? Улучшает ли цифровой подход питание или делает сельское хозяйство более устойчивым? Помогает ли это фермерам адаптироваться к изменению климата, что является приоритетом для переговоров, проходящих на этой неделе на 27-й Конференции сторон ООН по изменению климата (COP27) в Шарм-эль-Шейхе, Египет?
Честный ответ на эти вопросы заключается в том, что мы пока не можем быть уверены. Отчасти это связано с отсутствием доказательств — потребности мелких фермеров недостаточно изучены, о чем сообщил проект Ceres2030 в 2020 году (см.
go.nature.com/3o5hgl7). Более того, правила доказательной базы в политике в области сельского хозяйства, продовольственных систем и адаптации к изменению климата не так систематичны, как в политике в области здравоохранения и медицины.
Приятное событие, которое может скоро измениться. Три организации создают сеть под названием Juno Evidence Alliance — ее название отсылает к ее истокам в проекте Ceres2030, обе названы в честь римских богинь. Это результат сотрудничества между CABI, некоммерческой межправительственной организацией, занимающейся сбором сельскохозяйственной информации, со штаб-квартирой в Уоллингфорде, Великобритания; Университет Нотр-Дам в Индиане; и Havos.ai, компания, специализирующаяся на машинном обучении для синтеза доказательств, базирующаяся в Вашингтоне, округ Колумбия, и Итаке, Нью-Йорк. Сотрудничество получило финансирование в размере 3 миллионов долларов США от Фонда Билла и Мелинды Гейтс для этого и связанных с ним проектов, и правительство Великобритании заявляет, что также планирует финансировать альянс.
Натуральные решения для продуктивности сельского хозяйства
Juno будет запущен в начале следующего года. Его первым проектом будет оценка литературы по вопросам питания, сельского хозяйства и изменения климата. В частности, он определит области, в которых исследования удовлетворяют и не удовлетворяют потребности людей. После этого его создатели хотят разработать руководство для исследователей о принципах синтеза доказательств и о том, как проводить исследования, которые можно было бы легко сравнивать с другими исследованиями. Juno также будет обучать людей навыкам синтеза доказательств.
Кроме того, Продовольственная и сельскохозяйственная организация ООН (ФАО) в прошлом месяце объявила о планах опубликовать двухгодичный обзор технологий и инноваций в области агропродовольственных систем (см. go.nature.com/3hgixy7). По словам Криса Барретта, экономиста-агронома из Корнелльского университета в Итаке и одного из руководителей проекта, будут рассмотрены такие актуальные вопросы, как широкое использование дронов в сельском хозяйстве на глобальном юге и насколько распространено в странах укреплять соль с йодом, эффективное средство для снижения дефицита йода.
Усилия по публикации большего количества исследований, поиску и заполнению пробелов в знаниях и улучшению синтеза доказательств явно запоздали. Комитеты исследователей, которые руководят лицами, принимающими решения, и регулирующими органами по всему миру, в том числе в международных организациях, таких как ФАО, сталкиваются с литературой по прикладным наукам о жизни, объем которой превышает 10 миллионов записей только на английском языке. Обзоры, обобщающие работу по многим темам, немногочисленны и редки.
Лицам, принимающим решения, может быть сложно сравнивать выводы отдельных исследований.
В разных исследованиях могут использоваться разные показатели оценки. По своей сути, может даже не быть единого мнения об определении терминов — например, значение термина «мелкий фермер» варьируется от исследования к исследованию, если оно вообще определяется. Это означает, что фермеры, доноры, неправительственные организации и правительства изо всех сил пытаются найти надежные ответы на свои вопросы.
Команда Juno должна использовать опыт других областей, особенно медицины. Cochrane, благотворительная организация, базирующаяся в Лондоне, проводит и публикует обзоры медицинских данных с 1990-х годов. Они используются, в частности, Всемирной организацией здравоохранения (ВОЗ) в своих руководствах для врачей и пациентов. Только в прошлом месяце ВОЗ объявила об обновлении рекомендаций по беременности и родам, основанных на работе Кокрейн. Существует также Campbell Collaboration, сеть ученых-социологов, которая производит синтез данных о вмешательстве в социальную политику в самых разных областях, от образования до полицейской деятельности.
Но синтез доказательств в науке о пищевых системах сталкивается с проблемами, которые не затрагивают медицину, в которой так много исследований основано на рандомизированных плацебо-контролируемых испытаниях. Проекту Juno необходимо будет установить общий язык для классификации фундаментальной и прикладной науки в области здоровья и питания человека, микробиома, здоровья растений, почвоведения, аспектов науки о климате и многого другого.
Ожидания от винограда: сделать австралийское вино более экологичным
Его исследователям придется искать науку в разбросанных хранилищах; захватить богатство неиспользованных исследований по неевропейским языкам; и отследить исследователей (включая фермеров, которые также занимаются исследованиями), которые собирают данные, но не публикуют результаты своей работы в журналах. Им потребуется найти надежные способы оценки качества отдельных исследований, которые служат исходными данными для обзоров, и найти методы, учитывающие предвзятость.
Некоторые из тех, кто специализируется на сельскохозяйственных науках, могут не обращать внимания на то, как этические, культурные и политические силы влияют на размышления о таких предметах, как животноводство, генетическая модификация и выращивание местных культур, говорит Шерил Хендрикс, специалист по политике в области продовольственной безопасности. эксперт Университета Претории в Южной Африке.
Синтез фактических данных также нуждается в долгосрочном финансировании, международном признании и институциональной базе, как сообщает Nature Иоахим фон Браун, экономист по сельскому хозяйству из Боннского университета в Германии. «Эти инициативы нуждаются в легитимности, иначе правительства не будут прислушиваться к их советам», — говорит он. В заявлении ФАО говорится, что она будет «изучать синергию и потенциальные партнерские отношения» в этой области.
Растет признание необходимости решать проблемы климата, питания и сельского хозяйства комплексно, а не разрозненно.
Искусство и наука о сельском хозяйстве
Сельское хозяйство — это искусство и наука о возделывании почвы, выращивании сельскохозяйственных культур и животноводстве. Он включает в себя подготовку продуктов растительного и животного происхождения для использования людьми и их распространение на рынках.
Сельское хозяйство обеспечивает большую часть мировых продуктов питания и тканей. Хлопок, шерсть и кожа — все это продукты сельского хозяйства. Сельское хозяйство также обеспечивает древесину для строительства и производства бумаги.
Эти продукты, а также используемые методы ведения сельского хозяйства могут различаться в разных частях мира.
Начало сельского хозяйства
На протяжении веков рост сельского хозяйства способствовал возникновению цивилизаций.
До того, как земледелие получило широкое распространение, люди проводили большую часть своей жизни в поисках пищи — охотились на диких животных и собирали дикорастущие растения. Около 11 500 лет назад люди постепенно научились выращивать злаки и корнеплоды и перешли к жизни, основанной на земледелии.
2000 лет назад большая часть населения Земли стала зависеть от сельского хозяйства. Ученые не уверены, почему произошел этот переход к сельскому хозяйству, но, возможно, это произошло из-за изменения климата.
Когда люди начали выращивать сельскохозяйственные культуры, они также начали пасти и разводить диких животных. Адаптация диких растений и животных для использования людьми называется одомашниванием.
Вероятно, первым одомашненным растением был рис или кукуруза. Китайские фермеры выращивали рис еще в 7500 году до н. э.
Первыми одомашненными животными были собаки ( Canis familiaris ), которых использовали для охоты. Следующими, вероятно, были одомашнены овцы и козы. Люди также приручили крупный рогатый скот ( Bos taurus ) и свиньи ( Sus domesticus ). На большинство этих животных когда-то охотились из-за шкур и мяса. Теперь многие из них также являются источниками молока, сыра и масла. В конце концов, люди использовали домашних животных, таких как быки, для пахоты, тяги и транспортировки.
Сельское хозяйство позволило людям производить излишки продовольствия. Они могли использовать эту дополнительную еду, когда неурожай, или обменивать ее на другие товары. Излишки продовольствия позволяли людям заниматься другими задачами, не связанными с сельским хозяйством.
Земледелие удерживало бывших кочевников возле своих полей и привело к развитию постоянных деревень.
Они стали связаны через торговлю. Новые экономики были настолько успешны в некоторых областях, что росли города и развивались цивилизации. Самые ранние цивилизации, основанные на интенсивном земледелии, возникли вблизи рек Тигр и Евфрат в Месопотамии (ныне Ирак и Иран) и вдоль реки Нил в Кемете (Древний Египет).
Улучшенная технология
На протяжении тысячелетий развитие сельского хозяйства было очень медленным. Одним из первых сельскохозяйственных орудий был огонь. Коренные американцы использовали огонь, чтобы контролировать рост ягодных растений, которые, как они знали, быстро росли после лесного пожара. Фермеры возделывали небольшие участки земли вручную, используя топоры для расчистки деревьев и палки-копалки для рыхления и обработки почвы. Со временем были разработаны улучшенные сельскохозяйственные инструменты из кости, камня, бронзы и железа. Появились новые способы хранения. Люди начали накапливать продукты в кувшинах и выложенных глиной ямах для использования во времена дефицита.
Они также начали делать глиняные горшки и другие сосуды для переноски и приготовления пищи.
Около 5500 г. до н. э. фермеры Месопотамии разработали простые ирригационные системы. Направляя воду из ручьев на свои поля, фермеры могли селиться в районах, которые когда-то считались непригодными для сельского хозяйства. В Месопотамии, а затем в Кемете и Китае люди организовались и работали вместе, чтобы строить и поддерживать более совершенные ирригационные системы.
Ранние фермеры также вывели улучшенные сорта растений. Например, около 6000 г. до н. э. в Южной Азии и Кемете появился новый сорт пшеницы. Он был крепче, чем предыдущие злаки; его корпуса было легче удалить, и из него можно было приготовить хлеб.
Расширяя свою империю, римляне адаптировали лучшие сельскохозяйственные методы завоеванных народов. Они написали руководства по методам ведения сельского хозяйства, которые наблюдали в Африке и Азии, и адаптировали их к земле в Европе.
Китайцы также адаптировали сельскохозяйственные инструменты и методы из соседних империй.
Сорт риса из Вьетнама быстро созревал и позволял фермерам собирать несколько урожаев за один вегетационный период. Этот рис быстро стал популярным во всем Китае.
Многие средневековые европейские земледельцы использовали систему открытого грунта. Одно поле будет засеяно весной, другое осенью, а одно останется незасеянным или останется под паром. Эта система сохраняла питательные вещества в почве, увеличивая урожайность.
Лидеры Исламского Золотого Века (который достиг своего пика около 1000 г.) в Северной Африке и на Ближнем Востоке превратили сельское хозяйство в науку. Исламские фермеры Золотого века изучили севооборот.
В 15-м и 16-м веках исследователи завезли в Европу новые сорта растений и сельскохозяйственных продуктов. Из Азии они везли домой кофе, чай и индиго ( Indigofera tinctoria ), растение, используемое для производства синего красителя. Из Америки они привезли такие растения, как картофель, помидоры, кукуруза (кукуруза), бобы, арахис ( Arachis hypogaea ) и табак.
Некоторые из них стали основными продуктами питания и расширили рацион людей.
Машины
В начале 1700-х годов в Великобритании и Нидерландах (Бельгия, Люксембург и Нидерланды, лежащие ниже уровня моря) начался период важного сельскохозяйственного развития. Новые сельскохозяйственные изобретения резко увеличили производство продуктов питания в Европе и европейских колониях, особенно в Соединенных Штатах и Канаде.
Одной из самых важных разработок стала усовершенствованная конная сеялка, изобретенная Джетро Таллом в Англии. До этого времени фермеры сеяли семена вручную. Сверлом Талла просверлены ряды отверстий для семян. К концу 18 века посев семян широко практиковался в Европе.
Многие машины были разработаны в США. Хлопкоочиститель, изобретенный Эли Уитни в 1794 году, сократил время, необходимое для отделения хлопкового волокна от семян. В 1830-х годах механическая жатка Сайруса Маккормика помогла модернизировать процесс уборки зерна.
Примерно в то же время Джон и Хирам Питтс представили молотилку с приводом от лошади, которая сократила процесс отделения зерна и семян от мякины и соломы. Стальной плуг John Deere, представленный в 1837 году, позволил обрабатывать твердую почву прерий с гораздо меньшей мощностью. Наряду с новыми машинами произошло несколько важных достижений в методах ведения сельского хозяйства. Селекционно разводя животных (выращивая животных с желаемыми характеристиками), фермеры увеличивали размер и продуктивность своего скота.
Культуры занимались разведением животных на протяжении веков — данные свидетельствуют о том, что монгольские кочевники селекционно разводили лошадей в бронзовом веке. Европейцы начали практиковать селекционное разведение в больших масштабах, начиная с 18 века. Одним из первых примеров этого является лейстерская овца, животное, специально выведенное в Англии из-за его качественного мяса и длинной грубой шерсти.
Растения можно также селекционно выращивать по определенным качествам.
В 1866 году в Австрии были опубликованы исследования Грегора Менделя по наследственности. В экспериментах с растениями гороха Мендель узнал, как признаки передаются от одного поколения к другому. Его работа проложила путь к улучшению сельскохозяйственных культур с помощью генетики.
За это время также появились новые методы севооборота. Многие из них были приняты в течение следующего столетия или около того по всей Европе. Например, норфолкская четырехпольная система, разработанная в Англии, оказалась весьма успешной. Он включал ежегодный севооборот нескольких культур, включая пшеницу, репу ( Brassica rapa rapa) , ячмень ( Hordeum vulgare ), клевер и райграс. Это добавляло питательные вещества в почву, позволяя фермерам выращивать достаточно, чтобы продавать часть своего урожая, не оставляя землю незасеянной.
Однако эти события не затронули большую часть мира. Фермеры в Азии, Австралии, Африке и Южной Америке продолжали использовать старые методы ведения сельского хозяйства.
Сельскохозяйственные науки
В начале 1900-х годов средний фермер в США производил достаточно еды, чтобы накормить семью из пяти человек. Многие из сегодняшних фермеров могут прокормить эту семью и сотню других людей. Как произошел этот значительный скачок в производительности? Произошло это во многом благодаря научным достижениям и разработке новых источников энергии.
К концу 1950-х годов большинство фермеров в США и Европе использовали как бензин, так и электричество для приведения в действие техники. Тракторы заменили тягловых животных и паровые машины. Фермеры использовали машины почти на всех этапах выращивания и содержания скота.
Электричество впервые стало источником энергии на фермах в Японии и Германии в начале 1900-х годов. К 1960 году большинство ферм в США и других промышленно развитых странах были электрифицированы. Электричество освещало сельскохозяйственные постройки и приводило в действие такое оборудование, как водяные насосы, доильные аппараты и оборудование для кормления.
Сегодня электричество контролирует всю среду в животноводческих помещениях и птичниках.
Традиционно фермеры использовали различные методы для защиты урожая от вредителей и болезней. Они наносят травяные яды на посевы, собирают насекомых с растений, выводят сильные сорта сельскохозяйственных культур и чередуют посевы для борьбы с насекомыми. Теперь почти все фермеры, особенно в промышленно развитых странах, полагаются на химикаты для борьбы с вредителями. Определение «вредителя» варьируется от насекомых до животных, таких как кролики и мыши, а также сорняков и болезнетворных организмов — бактерий, вирусов и грибков. С использованием химикатов потери урожая и цены резко снизились.
На протяжении тысячелетий фермеры полагались на естественные удобрения — такие материалы, как навоз, древесная зола, размолотые кости, рыба или части рыб, а также отходы птиц и летучих мышей, называемые гуано, — для пополнения или увеличения количества питательных веществ в почве.
В начале 1800-х годов ученые обнаружили, какие элементы наиболее важны для роста растений: азот, фосфор и калий.
Позже удобрения, содержащие эти элементы, производились в США и Европе. Сейчас многие фермеры используют химические удобрения с нитратами и фосфатами, потому что они значительно повышают урожайность.
Однако у пестицидов и удобрений есть и другой набор проблем. Сильная зависимость от химических веществ нарушила окружающую среду, часто уничтожая полезные виды животных вместе с вредными. Использование химических веществ также может представлять опасность для здоровья людей, особенно из-за загрязненной воды. Ученые-агрономы ищут более безопасные химические вещества для использования в качестве удобрений и пестицидов. Некоторые фермеры используют естественные методы контроля и меньше полагаются на химикаты.
Фермерство в воде
Сельское хозяйство включает такие формы выращивания, как гидропоника и аквакультура. Оба связаны с сельским хозяйством в воде.
Гидропоника – это наука о выращивании растений в питательных растворах. Всего один акр питательного раствора может дать более чем в 50 раз больше урожая салата, выращенного на том же количестве почвы.
Аквакультура — прежде всего выращивание рыбы и моллюсков — практиковалась в Китае, Индии и Кемете тысячи лет назад. В настоящее время он используется в озерах, прудах, океане и других водоемах по всему миру. Некоторые формы аквакультуры, такие как разведение креветок, стали важными отраслями во многих странах Азии и Латинской Америки.
Изменение климата и усовершенствованные технологии меняют способ ведения пресноводного и океанического рыболовства. Глобальное потепление оттеснило теплолюбивые виды к полюсам и сократило среду обитания холодноводных видов. Традиционные рыбацкие общины как в развитых, так и в развивающихся странах обнаруживают, что количество рыбы сокращается.
Донное траление затронуло океанские экосистемы. При донном тралении с рыбацких лодок натягивают огромные сети и тащат их по дну океана. Сети ловят палтуса и кальмаров, а также поднимают осадок на дне океана. Это нарушает жизнь морских обитателей (планктона и водорослей), составляющих основу пищевой цепи.
Генетическая модификация
На протяжении веков люди путем случайных экспериментов выводили новые виды растений и животных. В 1950-х и 1960-х годах ученые вывели новые сорта высокоурожайной пшеницы и риса. Они завезли их в Мексику и некоторые части Азии. В результате резко возросло производство зерна в этих районах. Этот смелый эксперимент в сельском хозяйстве получил название «Зеленая революция».
Вместе с успехами Зеленой революции пришли и проблемы. Для получения высоких урожаев новым штаммам требовались химические удобрения, пестициды и орошение. В странах с частично или умеренно развитой промышленностью независимые фермеры не могут позволить себе новые технологии, и сельское хозяйство перешло к крупному бизнесу. Новые высокопродуктивные культуры также создают нагрузку на местные растения и животных.
Позднее ученые и фермеры поняли, почему возникли новые штаммы. Это породило новую зеленую революцию: генетическую модификацию продуктов питания.
Внутри каждой клетки находятся гены, материал, определяющий многие характеристики организма. Генетика изучает, какие характеристики наследуют организмы и как эти черты передаются.
Обладая большими познаниями в области генетики, люди могут научно выбирать характеристики, которые они хотят воспроизвести. Новая технология произвела революцию в процессе селекции как растений, так и животных.
Начиная с 1970-х годов ученые обнаружили, что они могут перестраивать гены и добавлять новые для повышения устойчивости к болезням, продуктивности и других желаемых характеристик сельскохозяйственных культур и домашнего скота.
Эти генетически модифицированные организмы (ГМО или генетически модифицированные продукты) в настоящее время широко распространены во всех странах с развитой промышленностью. Биотехнология позволяет ученым изменять ДНК микробов, растений и животных. ГМО, содержащие генетический материал или ДНК других видов, называются трансгенными организмами.
Например, ген арктического растения можно добавить (сплайсировать) в ДНК растения клубники, чтобы повысить устойчивость клубники к холоду и, таким образом, продлить период ее вегетации. Клубника будет трансгенным растением.
Предприятия продают фермерам генетически модифицированные семена, устойчивые к определенным пестицидам и гербицидам, производимым компанией. (Гербициды убивают сорняки и другие растения, которые угрожают урожаю.) С этими семенами фермеры могут использовать токсичные химикаты, не нанося вреда урожаю.
Биотехнология принесла успехи в животноводстве (разведение домашних животных). Современные сельскохозяйственные животные крупнее и растут быстрее, чем их предки.
Крупный рогатый скот, например, пастбищные животные. Их пищеварительная система эволюционировала, чтобы перерабатывать травы и другие культуры. Кукуруза и другие злаки вызывают закисление пищеварительной системы коровы. Это облегчает развитие опасных бактерий (таких как E.
coli ). Бактериальные инфекции могут быть вредны для коров, а также могут заражать их молоко и мясо, потребляемое людьми. Антибиотики встраиваются в ДНК кормовой кукурузы, чтобы предотвратить такую инфекцию. Антибиотики используются с 19 века.50-х годов для стимуляции роста крупного рогатого скота. Со временем эта практика привела к развитию устойчивых к антибиотикам бактерий у крупного рогатого скота и людей. Многим коровам также дают анаболические стероиды или гормоны роста, чтобы они быстрее росли.
Споры вокруг ГМ-продуктов огромны. Фермеры, которые выращивают ГМ-продукты, увеличивают производство с меньшими затратами труда и земли. Многие потребители отдают предпочтение генетически модифицированным продуктам. Овощи и фрукты хранятся дольше и меньше подвержены образованию синяков. Мясо жирнее – нежнее и соленее.
Критики утверждают, что ГМ-продукты имеют меньшую питательную ценность и уменьшают биоразнообразие. Органическая пищевая промышленность и пищевая промышленность «свободного выгула» выросли в противовес «фабричному фермерству».
Большинство фермеров мира проживает в слаборазвитых странах Африки, Азии и Латинской Америки. Многие из них возделывают землю, как это делали их предки сотни и даже тысячи лет назад. Они не используют промышленные сельскохозяйственные технологии с использованием дорогостоящих химикатов или методов производства.
Эти люди занимаются натуральным хозяйством. Они используют большую часть продуктов питания, которые они производят для себя и своих семей, в отличие от коммерческих фермеров, которые в основном выращивают урожай для продажи.
Методы культивирования
Методы ведения сельского хозяйства часто сильно различаются по всему миру в зависимости от климата, местности, традиций и доступных технологий.
Низкотехнологичное земледелие предполагает возделывание многолетних культур: продукты питания, выращиваемые на земле, которая не засеивается после каждого урожая. Цитрусовые деревья и кофейные растения являются примерами многолетних культур.
Высокотехнологичное земледелие включает в себя севооборот, что требует знаний о сельскохозяйственных угодьях. Ученые и инженеры не только используют севооборот и орошение, но и сажают культуры в зависимости от времени года, типа почвы и необходимого количества воды.
В прибрежных районах Западной Африки фермеры, обычно женщины, сажают кукурузу вскоре после первых дождей вегетационного периода. Они часто используют древний метод очистки, называемый подсечно-огневым. Сначала фермер срезает все кусты на своем участке. Когда эта растительность высыхает, она поджигает ее. Тепло от огня делает почву легко переворачиваемой, а сгоревшая растительность удобряет ее. Затем фермер высевает зерна кукурузы, оставшиеся от прошлогоднего урожая.
Между рядами кукурузы африканский фермер сажает другие основные культуры: бобовые, такие как горох, или корнеплоды, такие как ямс. Такая практика выращивания нескольких культур на одном участке называется совмещением культур. Покрывая большую часть земли растительностью, совмещение культур предотвращает потерю влаги и эрозию почвы из-за сезонных дождей.
Дождь снабжает растения водой. Фермер пропалывает свой участок мотыгой. Во время сбора урожая она и ее семья собирают кукурузу, очищают ее от шелухи и раскладывают колосья на солнце для сушки. Они измельчают сушеную кукурузу, чтобы приготовить кашу.
Традиционно африканский фермер использует один и тот же участок в течение нескольких лет, пока его плодородие не снизится. Затем она переходит на другой участок, оставляя первый лежать под паром до 10 лет. Теперь рост населения привел к сокращению периодов пара и сделал постоянное возделывание более распространенным явлением.
Сельскохозяйственные методы, используемые в Кукурузном поясе США, сильно различаются. Кукурузный пояс — это район на севере Среднего Запада, где выращивается большая часть урожая кукурузы в стране. Во-первых, фермеры редко работают в одиночку — размер американских ферм требует много рабочей силы. Вскоре после уборки кукурузы осенью фермеры заделывают остатки растительности или стерню в почву.
Весной фермеры снова обрабатывают почву, используя орудие с рядами стальных дисков с острыми краями, называемое дисковой бороной. Диски врезаются в почву, разбивая ее на более мелкие кусочки и снабжая воздухом.
Затем сеялка с трактором высевает ряды семян. Машина делает борозды в почве, засыпает зерна высокоурожайной генетически модифицированной кукурузы и засыпает их землей. После того, как семена кукурузы проросли, другая машина впрыскивает в землю жидкое удобрение.
Затем фермеры используют химикаты для борьбы с сорняками и вредителями, а также рыхлят почву тракторным культиватором во время сбора урожая.
Промышленные фермеры США могут засеять тысячу акров кукурузы. Практика специализации на одной культуре известна как монокультура. Для сбора урожая фермеры используют механический комбайн, который собирает початки кукурузы и отбрасывает их в бункер.
Небольшая часть кукурузы, выращенной в Кукурузном поясе, предназначена для потребления человеком. Большая часть кукурузы, выращиваемой в США, предназначена для кормления скота и промышленных целей, таких как подсластители кукурузного сиропа.
Животноводство
От альпак ( Lama pacos ) в Перу до зебу в Индии, миллиарды домашних животных по всему миру выращиваются и о них заботятся самыми разными способами. Во многих странах домашние животные являются важным источником пищи.
В Нигерии, например, народ фулани долгое время был кочевником. Они перемещаются со своими стадами крупного рогатого скота с одного пастбища на другое. Скот питается кустарниками и травами на непригодных для земледелия землях. Фулани полагаются на крупный рогатый скот для получения молока, но редко забивают своих животных на мясо.
В США мясной скот разводят так, чтобы он быстро рос и давал большое количество жирного мяса. В возрасте от 5 до 12 месяцев животных отправляют на откормочные площадки. Там их содержат в загонах и кормят зерном и витаминными добавками, пока они не достигнут товарного размера. Затем их забивают.
Два способа выращивания скота противостоят друг другу в развивающихся странах.
В Уганде разводят крупный рогатый скот анколе, чтобы он мог выдерживать суровый климат Центральной Африки: его длинные изогнутые рога помогают распределять тепло, а их пищеварительная система адаптирована к плохому питанию и малому количеству воды. Однако рынок молока побудил многих угандийских фермеров импортировать голштинский скот. Голштины родом из Северной Европы. Для поддержания их здоровья в экваториальном регионе требуется большое количество антибиотиков, вакцин и других химических веществ. Анколе, дающие мало молока и более постное мясо, могут исчезнуть в течение столетия.
Многие фермеры во всем мире занимаются птицеводством на свободном выгуле. Птицы добывают пищу на фермах или в общественных дворах, поедая все, что находят: семена, насекомых, домашние отходы и излишки зерна.
Во многих высокоиндустриальных странах птицеводство стало основной сельскохозяйственной отраслью. Птицам вводят те же вакцины и гормоны, что и крупному рогатому скоту. Кур разводят либо на яйца, либо на мясо.
В одном птичнике может содержаться более миллиона птиц. Часто машины автоматически подают корм и воду, собирают яйца и удаляют отходы.
Борьба с голодом
Производство продуктов питания должно идти в ногу с ростом населения и методами распределения. Это огромный сельскохозяйственный и политический вызов.
Проблема не в нехватке продовольствия, а в неравном распределении мировых запасов продовольствия. Соотношение населения и пригодных для обработки земель в одних странах больше, чем в других. Некоторые эксперты считают, что политика правительств стран препятствует равному распределению продуктов питания. Засухи, наводнения и другие стихийные бедствия продолжают вызывать местную нехватку продовольствия.
Перенаселенность также способствует неравному распределению пищевых ресурсов. Большая часть прироста населения в течение следующих 100 лет будет происходить в частично и умеренно развитых странах, где голод иногда представляет собой серьезную проблему.
Экспорт продуктов питания или сельскохозяйственных технологий из стран с избытком в страны с дефицитом не решит проблему мирового голода. Не у всех стран есть деньги, чтобы покупать все необходимое им продовольствие, и они не хотят постоянно полагаться на другие страны. Многие страны также считают биоразнообразие важным ресурсом и не хотят угрожать ему ГМО.
Эксперты считают, что проблема голода будет решена двумя способами. Во-первых, граждане всех стран должны иметь возможность выращивать или покупать себе продукты питания. Во-вторых, граждане всех стран должны иметь ответственные привычки в питании и расходах. Как насчет решения проблемы перенаселения?
Сельскохозяйственная наука поможет странам адаптироваться к более здоровым методам производства продуктов питания. Ученые разрабатывают новые высокоурожайные сорта сельскохозяйственных культур, требующие меньшего количества удобрений или пестицидов. Такие культуры снижают потребность в использовании дорогостоящих химикатов и торговле.
Проблема накормить голодных не может быть решена, если земля и вода в мире не будут защищены. Сельскохозяйственные методы привели к серьезной потере ценного верхнего слоя почвы, воды и других ресурсов.
Многим странам нужны более эффективные программы лесовосстановления. Перенаселение вынуждает все большее число фермеров переселяться на земли, слишком хрупкие для возделывания. Спрос на продукты питания привел к увеличению орошения во всем мире. В некоторых районах ирригация привела к падению уровня грунтовых вод, высыханию рек и опустошению колодцев. Сельскохозяйственные химикаты, которые увеличивают производство, часто загрязняют почву и грунтовые воды и нарушают пищевые цепочки.
Сельское хозяйство не должно наносить вред окружающей среде. Защищая землю, воду и воздух, а также делясь знаниями и ресурсами, люди могут найти решение проблемы голода в мире.
Краткий факт
Тачдаун
Размер средней фермы в Соединенных Штатах в 2007 году составлял 449 акров, или примерно 449 футбольных полей.