Введение

В мире больше людей зарабатывают на жизнь сельским хозяйством, чем любым другим видом деятельности; большинство из них – самозанятые фермеры-единоличники, живущие в тропиках. Хотя выращивание продуктов питания для местного потребления является основой тропического сельского хозяйства, в его определение также входят товарные культуры (как правило, культуры, выращиваемые на экспорт). Когда речь идет о тропиках, обычно используют обобщенные обозначения для объединения схожих тропических регионов. К распространенным терминам относятся влажные тропики (тропические леса); засушливые тропики (пустыни и сухие области); или муссонные зоны (регионы с четко выраженными влажными и сухими сезонами и подверженные воздействию муссонов). Такая классификация очень полезна при обсуждении сельского хозяйства, поскольку то, что эффективно в одном регионе мира, обычно работает и в аналогичном регионе в другом месте, даже если он находится на противоположной стороне земного шара. Большинство агротехнических приемов, применяемых в умеренном поясе, не подходят для тропических районов. Во второй половине XX века было предпринято множество попыток воспроизвести в тропиках методы ведения сельского хозяйства, успешно применявшиеся в умеренных климатических зонах. Однако из-за различий в климате, почвах и структуре землевладения эти попытки в основном провалились. В тех случаях, когда они оказывались успешными, они, как правило, благоприятствовали фермерам, владеющим значительными земельными участками, поскольку большая часть агротехники умеренного пояса экономически выгодна при крупномасштабном производстве. Это, в свою очередь, вынуждало многих мелких фермеров осваивать все менее плодородные земли, поскольку земли лучшего качества консолидировались в более крупные хозяйства.

Зеленая революция

"Зеленая революция" была программой улучшения сельского хозяйства, предпринятой в тропиках. Первоначально финансируемая Фондом Рокфеллера, она была направлена на улучшение кукурузы, риса и других зерновых культур – выведение растений, которые давали бы больший урожай при тех же затратах труда. Позже программа расширилась и охватила улучшение основных методов ведения сельского хозяйства, особенно для рисоводов. Рост урожайности был настолько значительным, что сельское хозяйство смогло опередить рост населения – производство на душу населения увеличивалось ежегодно после 1950 года, и в этом Азия была впереди. Общая стоимость "Зеленой революции" к 1990 году составила около 100 миллионов долларов США. У "Зеленой революции" был недостаток: хотя урожайность возросла, культуры стали более восприимчивы к болезням, поскольку устойчивость к ним не была приоритетной задачей программы. В настоящее время существует значительный интерес к созданию второй "Зеленой революции", основанной на принципах устойчивого сельского хозяйства и ориентированной на мелких фермеров с ограниченными финансовыми возможностями, для решения этой проблемы и расширения подхода к мелкомасштабному земледелию.

Растение размножение

Многие тропические пищевые растения размножаются черенками. Семена необходимы для выживания зародышей растений в течение зимы и других неблагоприятных условий, таких как засуха. Однако в регионах с благоприятной для роста погодой круглый год, размножение растений иными способами, кроме семян, часто оказывается более выгодным. Минуя стадию семени, растения могут значительно ускорить свои репродуктивные циклы. Тем не менее, любой желающий может выращивать тропические культуры, например, фрукты, из семян. Для этого рекомендуется использовать специальные техники проращивания семян, чтобы ускорить этот процесс.

Защитные механизмы растений

Растения сталкиваются с дилеммой: им необходимо привлекать полезных опылителей и распространителей семян, но при этом минимизировать ущерб, наносимый полчищами травоядных. Без какой-либо защиты деревья были бы полностью лишены листвы, а более мелкие растения – полностью уничтожены, и поскольку растения неподвижны, они не могут убежать. Это справедливо как для тропических лесов Амазонки, так и для северных хвойных лесов. Маркус Вищик. Многие (особенно тропические) растения используют токсины для самозащиты. Кассава, одна из важнейших тропических продовольственных культур, выделяет цианид при употреблении в пищу, если не подвергается обработке для удаления или снижения содержания цианида. Другие растения богаты оксалатами (веществом, связывающим кальций и способствующим образованию камней в почках); касторовые бобы содержат рицин – один из самых сильных ядов, известных науке; а бархатные бобы – от 3,1 до 6,1% L-ДОФА, который в больших количествах может быть токсичен. Список ядовитых растений огромен, но токсичность не всегда означает, что растение следует избегать, ведь знания, необходимые для безопасного использования ядовитых растений, уже существуют в большинстве сообществ.

Слипы/мульча

Содержание мешка коммерческих удобрений описывается с точки зрения NPK – азота (N), фосфора (P) и калия (K), при этом азот является основным компонентом большинства коммерческих удобрений. Кислород составляет лишь небольшую часть воздуха, в то время как азот – его основной компонент. Соединения азота – основной строительный блок белков, составляющих мышцы у млекопитающих и растительные ткани у растений. Увеличение уровня соединений азота в почве может значительно повысить рост растений. Бобовые – это группа растений, которые взаимодействуют с бактериями (ризобиями) в почве, фиксируя азот из воздуха в полезные соединения и откладывая их в почве, где он становится доступным для других растений. Соединения азота, накапливаемые бобовыми, могут быть легко преобразованы в более обильный урожай. Однако одно исследование роста деревьев в тропиках опровергает это, показывая, что деревья, фиксирующие азот, связаны со снижением роста. Зелёные удобрения – это растения, выращиваемые для улучшения почвы, подавления сорняков, предотвращения эрозии и, при использовании бобовых, для повышения содержания азота в почве. Наиболее распространенным видом зеленого удобрения в тропиках является бархатцевая фасоль. Она образует плотный покров из лиан и листьев, который, помимо насыщения почвы азотом, подавляет большинство сорняков. Она обладает хорошей устойчивостью к засухе, низкой плодородности почвы и высокой кислотности почвы. Альтернативой бархатцевой фасоли являются бобы лаблаб, бобы джек, а для использования на высоте более 500 м – бобы лимской фасоли. Когда покров достигает нескольких сантиметров в толщину, его скашивают мачете, а лианы измельчают. Это создает толстый слой мульчи на поверхности почвы, который не только подавляет рост сорняков, но и добавляет в почву жизненно важные питательные вещества. Затем в эту мульчу высаживают кукурузу или другие культуры. Метод срезки и мульчирования популярен в южной Мексике, Гватемале и Гондурасе и в последние годы набирает популярность во многих тропических регионах, от Бразилии до Центральной Африки. Там, где его приняли, он вытеснил подсечно-огневое земледелие и позволил фермерам непрерывно использовать одну и ту же землю в течение многих лет. Корнеллский университет играет ведущую роль в исследовании влияния мульчи и методов срезки/мульчирования в тропиках.

Маломасштабное орошение

В большинстве тропических регионов выпадает достаточное количество осадков для выращивания продовольствия, необходимого для обеспечения местного населения; однако осадки могут выпадать неподходящее время или нерегулярно. Максимальное использование выпавшей воды – постоянная задача. Вода особенно важна в засушливом земледелии. Возможность собирать и хранить воду недорого и без ущерба для окружающей среды открывает пустыни и другие засушливые регионы для фермеров. Когда в засушливых районах идут дожди, они обычно бывают сильными, а почва не способна поглотить большое количество воды. Это приводит к избыточному поверхностному стоку, который необходимо улавливать и сохранять. Коммерческие фермы, выращивающие товарные культуры, часто используют методы орошения, аналогичные или идентичные тем, что применяются на крупных коммерческих фермах в умеренных широтах, например, израильские системы капельного орошения.

Ямы для сбора воды

Одной из самых простых форм орошения является выкапывание фермером на полях ям размером с ванну, которые он выстилает пластиковыми листами для сбора дождевой воды. Затем, когда начинается сухой сезон, фермер использует собранную воду для полива своих культур. Этот метод особенно полезен в гористой местности, где в противном случае происходит быстрый сток воды. В годы с нормальным количеством осадков, благодаря использованию накопительных ям, период вегетации можно продлить на месяц и более. Дополнительный месяц во многих местах означает возможность вырастить дополнительный урожай. Например, если местный вегетационный период составляет 5 месяцев, а для выращивания основных культур фермерам требуется 3 или 4 месяца, то дополнительного месяца может быть достаточно для выращивания второй культуры. В периоды засухи дождевую воду, которая все же выпадает, можно собирать в ямах и использовать для обеспечения урожая основных культур.

Капельное орошение

Система орошения, состоящая из ведра, подвешенного на шесте, с шлангом, выходящим из дна, и отверстиями, проделанными в шланге. Ведро наполняется, и вода поступает к растениям под действием силы тяжести.

Насосы для ножек

Педальный насос – это насос, приводимый в действие мускульной силой человека, предназначенный для подъема воды с глубины не более семи метров. Педаль – это рычажное устройство, на которое нажимают ногой для привода в действие машины, в данном случае насоса. Педальный насос может выполнять большую часть работы моторизованного насоса, но стоит значительно дешевле в приобретении и не требует ископаемого топлива, поскольку приводится в действие весом тела оператора и мышцами ног. Он может поднимать 5–7 кубических метров воды в час из колодцев и скважин глубиной до семи метров, а также использоваться для забора воды из озер и рек. Большинство используемых педальных насосов производятся местными производителями, так как они просты и недороги в изготовлении. Стандартные педальные насосы – это насосы, работающие по принципу всасывания, и были впервые разработаны в начале 1980-х годов в Бангладеш. Большинство педальных насосов, производимых в Африке, являются педальными насосами нагнетательного типа – модификация оригинальной конструкции, обеспечивающая подачу воды из насоса под давлением. Нагнетательные педальные насосы более универсальны, поскольку позволяют фермерам перекачивать воду в гору, на большие расстояния или заполнять приподнятые резервуары.

Смена посевов

В тропиках севооборот является краеугольным камнем борьбы с вредителями. Когда одна и та же культура высаживается неоднократно на одном и том же участке почвы, популяции насекомых и болезней, поражающих эту культуру, разрастаются до неуправляемого уровня, что значительно снижает урожай фермера. Самая простая форма севооборота – никогда не высаживать одну и ту же культуру дважды на одном и том же месте. Это естественным образом прерывает циклы развития сорняков, насекомых и болезней, атакующих продовольственные культуры. Севооборот используется для предотвращения или, по крайней мере, частичного контроля над несколькими вредителями, а также для снижения зависимости фермера от химических пестицидов. Часто севооборот – это единственный экономически целесообразный способ снижения ущерба от насекомых и болезней. Севооборот предполагает замену культуры, восприимчивой к серьезному вредителю, другой культурой, не подверженной его воздействию. Каждая продовольственная культура имеет свой собственный набор вредителей, поражающих именно ее. Высаживая каждый раз другую культуру, фермер лишает этих вредителей источника питания. Обычно используется последовательность из трех или четырех культур, которые высаживаются поочередно, что обеспечивает значительное сокращение популяции вредителей к моменту повторной посадки первой культуры. Дополнительным преимуществом севооборота является улучшение почвы. Постоянное выращивание одной и той же культуры на одном и том же участке истощает почву, лишая ее питательных веществ, необходимых для этой культуры. Переход к другой культуре снижает нагрузку на почву. Кроме того, если в схеме севооборота используется сидеральная культура (зеленый навоз), почва может быть даже улучшена.

Интегрированное борьба с вредителями

Интегрированная защита растений (IPM) была разработана как альтернатива интенсивному использованию химических пестицидов. Полное уничтожение всех вредителей требует масштабного применения химических пестицидов, которое со временем может оказаться контрпродуктивным. Фермеры в итоге используют всё больше и больше химикатов с уменьшающимся эффектом, поскольку вредители быстро адаптируются, а популяции естественных врагов уничтожаются на полях. При интегрированной защите растений химические препараты должны быть вторичной мерой защиты, в то время как увеличение численности естественных врагов на ферме является основной целью. Подход IPM предполагает поддержание популяций вредителей ниже уровня, при котором они наносят экономический ущерб, а не их полное искоренение. IPM в своей строгой форме сложен и не всегда по силам большинству фермеров; однако лежащие в его основе принципы получили широкое распространение в тропиках, и большинство правительств поддерживают образовательные программы по IPM.

Первопроходческие культуры

Пионерные культуры используются на участках, где земля лишена растительного покрова, а верхний слой почвы полностью утрачен в результате эрозии, или где начался процесс опустынивания. Их задача не в получении урожая продовольственных или товарных культур, а в восстановлении и оздоровлении почвы для последующей посадки таких культур. Основой подобных проектов рекультивации обычно служат азотфиксирующие растения и деревья.

Голодный сезон или период безжизненного голода

Голодный сезон – это период времени, когда запасы продовольствия, полученные с предыдущего урожая, исчерпаны, а до следующего урожая еще предстоит ждать. Даже в обычные годы многие семьи ежегодно сталкиваются с уменьшением количества доступной пищи. Обычно голодный сезон совпадает с началом посевной кампании нового урожая или вскоре после нее. Таким образом, фермеры испытывают нехватку продовольствия в самый разгар тяжелых сельскохозяйственных работ. Одним из способов смягчить последствия голодного сезона является выращивание несезонных культур вблизи жилья, таких как бананы во влажных регионах или маниока в засушливых. Например, семья, имеющая десять плодоносящих банановых растений в период голода, вряд ли столкнется с серьезными трудностями. Кукуруза, батат, горох голубиный и моринга масличная – другие примеры таких культур.

Мягкие зимы

Зимы в тропиках мягкие; отсутствие мороза, снега и льда способствует процветанию популяций насекомых круглый год. В умеренных зонах зима сокращает численность большинства популяций вредных насекомых до появления новых сельскохозяйственных культур, поэтому растения, прорастающие весной, имеют возможность укорениться и расти до начала их атаки. В тропиках растения попадают в среду, уже кишащую взрослыми насекомыми. Мягкие зимы позволяют выращивать озимые культуры в некоторых регионах, таких как Индия.

Кислотные почвы

В влажных тропиках почвы обычно сильнокислые и бедные питательными веществами; разложение происходит быстро из-за высоких температур, высокой влажности и частых сильных дождей. Обильные дожди, особенно муссонные, приводят к быстрому вымыванию питательных веществ и химическому выветриванию почвы. Общепринятые методы улучшения бедных почв в умеренном климате, такие как компостирование, имеют ограниченное применение в таких условиях из-за быстрого вымывания. Алюминий – наиболее распространенный металл в земной коре. Он встречается во всех почвах и во всех средах, от умеренных до тропических. В растворенном состоянии он высокотоксичен для растений, так как подавляет рост корней; однако в нейтральных и щелочных почвах, характерных для умеренных зон, он нерастворим и, следовательно, инертен. Плодородие почвы напрямую зависит от ее кислотности: чем выше кислотность, тем выше уровень токсичности алюминия; в районах, где pH опускается ниже 5, алюминий становится растворимым и может проникать в корни растений, где накапливается. Около трети всех тропических почв слишком кислые для выращивания традиционных продовольственных культур. Эти сильнокислые тропические почвы представляют собой крупнейшие неиспользованные пахотные земли в мире, поэтому более продуктивное их использование имеет ключевое значение для расширения мирового продовольственного обеспечения. Winrock International сообщает: "Во влажных тропиках наибольшая относительная значимость кислых почв наблюдается в Латинской Америке (81%), но она также значительна в Африке (56%) и Азии (38%)". Традиционно на коммерческих фермах токсичность алюминия нейтрализуют добавлением извести в почву, которая нейтрализует кислоту и делает алюминий инертным. Однако многие мелкие землевладельцы и фермеры с ограниченными ресурсами не могут позволить себе известь и вместо этого прибегают к подсечно-огневой системе земледелия. При сжигании исходной растительности зола нейтрализует кислотность почвы и делает участок пригодным для выращивания продовольственных культур. Со временем кислотность увеличивается, и растут только местные растения, что вынуждает фермера переселяться и расчищать новую территорию. Цвет почвы во влажных районах связан со степенью окисления, произошедшего в почве: красная почва образуется в результате окисления железа, а желтая – в результате окисления алюминия.

Соляность

Солеобразование происходит естественным образом в засушливых районах, где количество осадков недостаточно для вымывания растворимых солей из корневой зоны. Солеобразование – распространенное побочное явление при орошении. По мере использования воды растениями и её испарения с поверхности почвы, соли, содержащиеся в воде, концентрируются в почве. Высокие температуры и низкая влажность в засушливых регионах способствуют тому, что солеобразование часто сопровождает орошение.

Растения, чувствительные к длине дня

Некоторые растения требуют определенного фотопериода (фототропизма) – определенного количества часов дневного света – прежде чем они начнут расти, цвести или плодоносить. Без этого они не завершат свой жизненный цикл и не дадут плодов и семян. Поэтому семена, привезенные из умеренных зон, могут не показывать ожидаемых результатов или вообще не прорасти в тропиках. Некоторые растения генетически запрограммированы на начало развития только при достижении определенного количества часов дневного света, соответствующего их естественной среде обитания. Из-за более короткого светового дня в тропиках, этот механизм запуска не активируется.