CLIAVEEducație profesională agricolă axată pe climă

Modulul 1 · Capitolul 3

Strategii de agricultură durabilă și sisteme de culturi rezistente la schimbările climatice

Jaroslav Bernas, Petr Konvalina, Jaroslav Neumann · 17 min

ENTRCSROSRSL

Intensificarea producției agricole, care a avut loc în ultimul secol în țările Uniunii Europene actuale, a deteriorat serios eforturile pentru sustenabilitate în sectorul agricol. Un exemplu al intensificării agricole poate fi inputul excesiv de nutrienți în mediu. În ciuda unor restricții legate de volumul de aplicare a îngrășămintelor care au avut loc acum câțiva ani, consecințele utilizării intensive a îngrășămintelor persistă și în prezent [1]. Din punct de vedere al îngrășămintelor și al nutrienților conținuți în ele și din punctul de vedere al intrării lor în mediu, reducerea excesului acestora în termeni de îmbunătățire a stării mediului este una dintre probleme fundamentale ale politicii agricole comune [2]. Se pare că măsurile de protecție legate de trecerea la agricultura organică, cum ar fi diversificarea practicilor de semănat, utilizarea pesticidelor biologice, lucrările de conservare a solului etc., cresc absorbția de îngrășăminte de către plante [3] și reduc scurgerea apei de suprafață, ceea ce este esențial pentru menținerea nutrienților în sol și reducerea necesității de îngrășăminte importate [4]. Datorită faptului că agricultura organică reprezintă un sistem alternativ de gestionare a fermei care combină diverse măsuri de conservare și fertilizare cu gunoi, interzicând în același timp aplicarea îngrășămintelor minerale, fermierii pot observa o creștere a rezistenței afacerilor lor la șocurile economice externe pe care prețurile îngrășămintelor minerale le pot provoca sau pot evita complet lipsa acestora.

Strategia agriculturii durabile este influențată semnificativ de legislația la nivel regional și european. Cele mai multe dintre aceste reglementări iau forma unor directive obligatorii care pot avea o influență puternică asupra adoptării și dezvoltării strategiilor de agricultură durabilă. Cunoașterea legislației curente este importantă pentru a înțelege diferențele în abordările referitoare la agricultura durabilă în Europa în comparație cu alte zone. Este foarte important să se încerce crearea de strategii de dezvoltare durabilă deoarece temperatura și disponibilitatea apei sunt factori cheie în determinarea creșterii plantelor și randamentului culturilor. Aceștia sunt factori care se vor schimba odată cu schimbarea climei, iar modificările prevăzute nu sunt optimiste. Schimbările climatice de care se teme umanitatea astăzi ar putea provoca modificări în dinamica invazivității dăunătorilor, patogenilor și buruienilor, și numai în rău.

Instabilitatea cauzată de climă și vreme va afecta fără îndoială nivelul de aprovizionare cu alimente și accesul la ele, va altera stabilitatea socială și economică și competitivitatea regională. În acest sens, adaptarea este văzută ca un factor cheie care va modela gravitatea viitoarelor impacturi ale schimbărilor climatice asupra producției alimentare. Schimbările climatice vor afecta producția alimentară la nivel mondial din cauza presiunii crescute din partea buruienilor [5], dăunătorilor și patogenilor [6]. Din cauza schimbărilor climatice, cele mai dezbătute fenomene sunt frecvența evenimentelor extreme precum inundațiile, secetele, modificările în precipitații, diferențele de temperatură și schimbările la nivel global ale patogenilor asociate sistemelor alimentare [7]. Manifestarea celor menționate mai sus este așteptată abia în a doua jumătate a secolului al XXI-lea, ceea ce nu influențează cu nimic importanța luării în prezent a unor măsuri de protecție și trecerea, de exemplu, la strategii de agricultură durabilă și sisteme de cultivare a culturilor rezistente la schimbările climatice.

Monoculturile - Cultivarea ne-modernă în agricultura modernă

O mare problemă în agricultura de astăzi este reprezentată de monoculturi, ponderea acestora continuând să crească la nivel mondial. Aproximativ 80% din cele 1,5 miliarde de hectare sunt folosiți în scopul monoculturilor de mai multe cereale și mai multe specii de animale. Doar grâul, porumbul, orezul și cartofii reprezintă aproximativ 60% din sursele alimentare vegetale ale lumii, iar doar 14 specii de animale furnizează 90% din toată proteina animală [8]. Variația culturilor pe unitatea de teren arabil continuă să scadă și în prezent.

Un exemplu bun care demonstrează că monoculturile nu reprezintă o soluție potrivită pentru agricultura modernă de astăzi este, de exemplu, epidemia de Helminthosporium maydis a porumbului din SUA în 1970. Aceasta a dus la o pierdere estimată de 15% a producției de porumb sau o pierdere de un miliard de dolari [9]. Epidemia din SUA nu este singurul exemplu care demonstrează reducerea diversității plantelor cultivate și modul în care această reducere amenință producția mondială de alimente [10]. Foametea cartofului din Irlanda, între 1845 și 1852, a fost rezultatul plantării extinse a unui clon uniform genetic (o singură varietate numită Lumpers) și a unei epidemii de mană a cartofului (Phytophthora infestans) care a cauzat o reducere a randamentului de 80%. În consecință, milioane de irlandezi au murit de foame și ale două milioane au emigrat. Marea foamete din Bengal din India în 1943 a fost cauzată de o boală devastatoare (Cochliobolus miyabeanus) care aproape a distrus producția de orez. Cu mai mult de un secol în urmă în Franța, vița-de-vie a fost complet eradicață de Phylloxera vertifoliae până când a fost introdusă o varietate rezistentă provenind din SUA [11].

Agricultura tradițională ca o cale pentru diversificarea și sustenabilitatea standardelor

În multe țări în curs de dezvoltare, agricultura tradițională persistă încă, adică agricultura care folosește practici, metode și tehnici transmise din generație în generație și implică adesea o cantitate mare de muncă manuală și utilizarea uneltelor mai simple care ajută la îmbunătățirea biodiversității și sprijină rezistența agro-ecosistemelor [12]. De exemplu, în încercarea constantă de a face față evenimentelor meteorologice extreme și variabilității climatice, fermierii din Africa, Asia și America Latină au dezvoltat și/sau moștenit sisteme agricole complexe gestionate într-un mod sofisticat. Aceste sisteme au permis familiilor de fermieri mici să-și satisfacă nevoile de subzistență în contextul variabilității mediului fără a depinde de tehnologiile agricole moderne [13].

În prezent, în ciuda modernizării generale a agriculturii, se observă tot mai mult tendința de trecere la agricultura organică, diversificarea producției agricole, accentuarea biodiversității și minimizarea intrărilor în sistem, ceea ce conferă acestor ecosisteme rezistență la schimbările mediului și la cele economice [14]. Printre strategiile care vor permite conservarea producției agricole în anii următori, pentru a crește rezistența la schimbările climatice la patogeni și la dăunători, se numără protejarea și restaurarea ecosistemelor, utilizarea durabilă a resurselor de sol și apă, culturile agroforestiere, diversificarea agriculturii, ajustarea practicilor de cultivare și includerea culturilor rezistente la stres [15].

Biodiversitatea în agroecosistem

Nivelul existent al biodiversității poate face diferența între un sistem care este supus stresului sau care este într-o oarecare măsură rezistent la stres. Pentru ca un agroecosistem să funcționeze și să ofere servicii ecologice, este necesar ca varietatea organismelor pe care le conține să fie diversă [16]. Dacă agroecosistemul nu are o biodiversitate ridicată, capacitatea sa de a răspunde la schimbările externe scade [17].

Într-un agroecosistem pot fi distinse două tipuri de biodiversitate, respectiv diversitatea funcțională, care se referă la diversitatea organismelor și la serviciile ecosistemice pe care le furnizează și care asigură funcționarea sa [18]. A doua se referă la diversitatea răspunsurilor la schimbările mediului în rândul speciilor, iar aceste specii au aceeași funcție în agroecosistem asigurând astfel funcționarea sa. Dacă un agroecosistem conține ambele tipuri de diversități, se poate presupune că va fi rezistent la influențele externe [19]. Biodiversitatea furnizează o mare varietate de servicii ecosistemice în afara producției alimentare, inclusiv reciclarea nutrienților, reglarea microclimatului și a proceselor hidrologice, suprimarea organismelor nedorite sau fitoremedierea. Deoarece procesele de restaurare mediate de biodiversitate și serviciile ecosistemice sunt în mare parte biologice, persistența acestora depinde de menținerea integrității biologice și diversității în agroecosisteme.

Provocări și strategii pentru o agricultură sustenabilă

Lărgirea și intensificarea agriculturii au un efect profund și asupra atmosferei noastre. Aceste schimbări atmosferice sau climatice vor afecta securitatea alimentară globală [20]. Înainte de începutul secolului al XIX-lea, concentrația de CO2 era de aproximativ 250 ppm sau mai mică. În 2013, concentrația a crescut continuu până la un nivel de aproximativ 400 ppm (Figura 2d). Deoarece emisiile de CO2 au principala contribuție la efectul de seră, temperatura globală medie a crescut cu mai mult de 1°C începând din 1850 (Figura 2e). Dacă deteriorarea climatului nu este controlată, ar putea deveni ireversibilă și această situație va continua să se agraveze, în special din cauza frecvenței mai mari a incendiilor de pădure, care vor rezulta și datorită temperaturii tot mai ridicate. Ca urmare, ghețarii din Arctica se vor topi mai repede, ceea ce va duce ulterior la o creștere a emisiilor de CO2 și la o creștere suplimentară a temperaturii. Deși topirea ghețarilor nu contribuie direct la creșterea emisiilor de CO2, poate contribui indirect la aceasta. Când ghețarii se topesc, ei eliberează cantități mari de apă proaspătă în oceanele din jur. Aceast influx de apă dulce poate perturba modelele de circulație oceanică, ceea ce la rândul său poate schimba distribuția de nutrienți și carbon în ocean. Perturbarea circulației oceanice poate duce la o reducere a cantității de dioxid de carbon pe care oceanul este capabil să o absoarbă din atmosferă. Aceasta, la rândul său, poate duce la o creștere a concentrației de CO2 în atmosferă, ceea ce contribuie la schimbările climatice.

Această încălzire va cauza o distribuție proastă a ploilor, agravând inundațiile și secetele, iar în unele zone va avea efecte dăunătoare asupra creșterii culturilor, cum ar fi germinarea redusă și multiplicarea semințelor, creșterea incidenței bolilor și dăunătorilor [20,21,22].

Figura 1. Utilizarea îngrășămintelor, a apei și a pesticidelor și schimbările de mediu de-a lungul istoriei [23]. (a) Consumul de îngrășăminte azotoase, fosfatice și potasice, (b) Consumul de apă, (c) Consumul de pesticide, (d) Schimbările în concentrația de CO2, (e) Temperaturile medii globale.

Cerințele agriculturii sustenabile

Agroecologia este un concept ce are în prezent cel mai mare potențial de a asigura accesul la realizarea dreptului la alimentație adecvată, cum ar fi disponibilitatea, accesibilitatea, adecvarea și durabilitatea alimentelor. Agricultura nu trebuie să compromită nici capacitatea de a satisface nevoile viitoare în detrimentul biodiversității și resurselor naturale. Agricultura trebuie să fie dezvoltată într-un mod care să crească veniturile micilor fermieri și ale consumatorilor proveniți din medii mai sărace, deoarece foamea este cauzată în principal de sărăcie și nu de lipsa hranei. În viitor, singurul sistem care va putea să facă față tuturor problemelor incipiente de astăzi, în special cele legate de climă, va fi un sistem concentrat pe un nivel ridicat de diversitate, productivitate și eficiență. Datorită intrărilor din ce în ce mai costisitoare (de exemplu sub formă de combustibil sau substanțe agrochimice), limitarea constantă a aprovizionării cu azot și clima care se schimbă rapid, un astfel de sistem va fi din ce în ce mai dificil de creat. Această mare provocare, care devine din ce în ce mai reală, va trebui probabil rezolvată cu ajutorul noilor tehnologii prietenoase cu mediul și care vor ține cont și de suprafețele de teren arabil din ce în ce mai reduse. Una dintre opțiuni este de a crește eficiența producției conform Figurii 2.

Figura 2. Agroecosistemele viitorului [24].

Una dintre cele mai mari provocări ale secolului al XXI-lea o reprezintă transformarea producției agricole astfel încât aceasta să nu ducă doar la obținerea unei cantități mari de alimente, ci să devină și un important contribuitor la protecția globală și biodiversitate [25].

Standarde de dezvoltare sustenabilă

De exemplu, conceptele adoptate de Unilever, Parteneriatul Global pentru Bioenergie și Rainforest Alliance sunt pionierat în ceea ce privește durabilitatea, unde Unilever a adoptat o serie de măsuri legate de principiile durabilității agricole cerând furnizorilor săi să respecte aceste principii [26].

Parteneriatul Global pentru Bioenergie este o altă inițiative care vizează unificarea acestor principii, incluzând metrici economice, de mediu și sociale, deoarece datorită datelor din aceste sectoare va fi posibil să se afle dacă un anumit sistem agricol este gestionat într-un mod cu adevărat durabil [27]. Cerința principală a acestei inițiative este de a găsi în companie modalități pentru a implementa planul de durabilitate și în același timp a modului în care să fie evaluate obiectivele și metodele utilizate în toate sferele, atât cea a mediului înconjurător, cât și cea economică.

Utilizarea standardelor și verificările ulterioare, atunci când verificările nu trebuie să fie efectuate de către stat, ci direct de către client sub formă de audituri, poate susține durabilitatea agriculturii și reziliența ecosistemului agricol dat [25].

De exemplu, Rainforest Alliance [28] a dezvoltat o serie de standarde care acoperă managementul fermelor din punct de vedere al mediului, al justiției sociale, al muncii și agronomic. Certificarea Rainforest Alliance este construită pe trei piloni ai durabilității: protecția mediului, justiția socială și viabilitatea economică. Tendințele așteptate în fermele din zonele tropicale care respectă aceste standarde includ mai puțină eroziune a solului, reducerea poluării și generarea deșeurilor, un habitat mai bun pentru fauna sălbatică, riscuri reduse pentru sănătatea umană și condiții îmbunătățite pentru lucrători.

Agricultura verde ca cheie a sustenabilității

Există multe modalități de a obține noi modele de agricultură cu biodiversitate, rezistență, productivitate și eficiență din punct de vedere al resurselor, cum ar fi:

1. Utilizarea practicilor de conservare care implică o lucrare minimă sau inexistentă a solului

2. Intensificarea durabilă (creșterea rentabilității și eficienței producției)

3. Tranziția către agricultura organică

4. Utilizarea sistemelor agroecologice, vezi Tabelul 1

Acestea sunt doar câteva dintre modalitățile posibile de combatere a schimbărilor climatice în agricultură, iar fiecare fermier care aplică una dintre metodele de mai sus în afacerea sa contribuie la un viitor mai bun pentru toți oamenii.

În principiu aceste practici agricole sunt similare, dar foarte diferite metodologic, cum ar fi inputurile de teren mari versus mici, agricultura orientată către piață versus agricultura ne-orientată către piață, suprafețele mari de monocultură versus fermele mici cu biodiversitate ridicată.

Tabelul 1 descrie o serie de caracteristici pe care un sistem agricol ar trebui să le conțină pentru a fi considerat durabil pe termen lung. Cu toate acestea, există multe modalități de evaluare a sistemelor agricole în ceea ce privește durabilitatea. Baza trebuie să fie acordul asupra atributelor pentru evaluarea durabilității și aplicarea acestora în toate sistemele care susțin durabilitatea.

Tabelul 1. Atribute de bază ale agriculturii durabile [25].

  1. Utilizarea soiurilor locale de culturi și rase de animale pentru a crește diversitatea genetică și a îmbunătăți adaptarea la condițiile biotice și de mediu în schimbare.

  1. Evitarea utilizării nejustificate a substanțelor agrochimice și a altor tehnologii care au un impact negativ asupra mediului și sănătății umane (de exemplu utilajele grele).

  1. Utilizarea eficientă a resurselor (substanțe nutritive, apă, energie etc.), reducerea utilizării de energie neregenerabilă și reducerea dependenței fermierilor de intrările externe.

  1. Utilizarea principiilor și proceselor agroecologice precum ciclul de nutrienți, fixarea biologică a azotului, alelopatia, controlul biologic, etc.

  1. Utilizarea productivă a capitalului uman sub formă de cunoștințe și abilități științifice tradiționale și moderne pentru inovare și utilizarea capitalului social prin recunoașterea identității culturale, metode participative și rețele de fermieri pentru a consolida solidaritatea și schimbul de inovație și tehnologie pentru a rezolva problemele.

  1. Reducerea amprentei ecologice a proceselor de producție, distribuție și consum, reducând astfel emisiile de gaze cu efect de seră și poluarea solului și a apei.

  1. Promovarea practicilor care cresc disponibilitatea de apă curată, sechestrarea carbonului, conservarea biodiversității, conservarea solului și a apei, etc.

  1. Consolidarea capacității de adaptare și a rezilienței sistemului agricol prin menținerea diversității agroecosistemului.

  1. Recunoașterea și conservarea dinamică a sistemelor agricole moștenite care permit coeziunea socială și un sentiment de mândrie, promovând un sentiment de apartenență și reduc migrația.

Strategii pentru sustenabilitate

Implementarea unei strategii de durabilitate ar putea teoretic să fie ușor de realizat sau să se apropie destul de mult de acest ideal. În același timp, păstrarea posibilității pentru fiecare locuitor al lumii de a cumpăra alimente nu ar fi deloc dificilă. Dacă cumpărătorii, în special cei mai mari, ar cere furnizorilor lor, în acest caz fermierilor, să respecte anumite principii, reguli și norme menite să asigure durabilitatea, menținând totuși prețurile, ar fi posibil să se realizeze sustenabilitatea în agricultură mai repede decât se întâmplă în prezent. Cu toate acestea, ar fi ideal ca o parte din standarde să fie stabilite de guvernul statului respectiv sau de un grup de state, care să asigure unificarea tuturor fermierilor implicați, exact așa cum se întâmplă în cazul agriculturii organice. Desigur, este foarte important să educăm populația în ceea ce privește problemele agriculturii de astăzi, pentru că atunci când populația este foarte bine informată cu privire la această problemă, va stimula interesul pentru producția reglementată de produse provenite din sisteme agricole durabile. La fel ca și produsele vegane, aceste produse din producția durabilă ar putea fi la fel sau chiar mai mult solicitate.

Bibliografie

  1. European Environment Agency. (2018). Agricultural Land: Nitrogen Balance. Available online: https://www.eea.europa.eu/airs/2018/natural-capital/agricultural-land-nitrogen-balance#tab-based-on-indicators (accessed on 26 March 2020).

  2. European Commission. (2020). The Common Agricultural Policy at a Glance. Available online: https://ec.europa.eu/info/food-farming-fisheries/key-policies/common-agricultural-policy/cap-glance_en (accessed on 26 March 2020).

  3. Alam, M. K., Bell, R. W., Salahin, N., Pathan, S., Mondol, A. T. M. A. I., Alam, M. J., Shil, N. C. (2018). Banding of fertilizer improves phosphorus acquisition and yield of zero tillage maize by concentrating phosphorus in surface soil. Sustainability, 10(9), 3234.

  4. Edmeades, D. C. (2003). The long-term effects of manures and fertilisers on soil productivity and quality: a review. Nutrient cycling in Agroecosystems, 66(2), 165-180.

  5. IPCC. (2014). Climate Change 2014: Impacts, Adaptation and Vulnerability. IPCC Special Report, WGII.

  6. Lobell, D. B., Schlenker, W., Costa-Roberts, J. (2011). Climate trends and global crop production since 1980. Science, 333(6042), 616-620. https://doi.org/10.1126/science.1204531

  7. Adams, R. M., Hurd, B. H., Lenhart, S., Leary, N. (1998). Effects of global climate change on agriculture: An interpretative review. Climatic Research, 11(1), 19-30.

  8. Vigouroux, Y., Barnaud, A., Scarcelli, N., Thuillet, A. C. (2011). Biodiversity, evolution and adaptation of cultivated crops. Comptes Rendus Biologies, 334(5-6), 450-457.

  9. Heinemann, J. A., Massaro, M., Coray, D. S., Agapito-Tenfen, S. Z., Wen, J. D. (2014). Sustainability and innovation in staple crop production in the US Midwest. International Journal of Agricultural Sustainability, 12(1), 71-88. https://doi.org/10.1080/14735903.2013.806408

  10. Altieri, M. A. (1999). The ecological role of biodiversity in agroecosystems. In Invertebrate Biodiversity as Bioindicators of Sustainable Landscapes

  11. Thrupp, L. A. (1998). Cultivating diversity: agrobiodiversity and food security. World Resources Institute.

  12. Koohafkan, P., Altieri, M. A. (2010). Globally Important Agricultural Heritage Systems: a legacy for the future UN-FAO.

  13. Denevan, W. M. (1995). Prehistoric agricultural methods as models for sustainability. In R. M. C. Netting (Ed.), Smallholders, householders: Farm families and the ecology of intensive, sustainable agriculture (pp. 21-43). Stanford University Press.

  14. Netting, R. M. C. (1993). Smallholders, householders: Farm families and the ecology of intensive, sustainable agriculture. Stanford University Press.

  15. Mijatović, D., Van Oudenhoven, F., Eyzaguirre, P., & Hodgkin, T. (2013). The role of agricultural biodiversity in strengthening resilience to climate change: towards an analytical framework. International Journal of Agricultural Sustainability, 11(2), 95-107.

  16. Altieri, M., & Nicholls, C. (2004). Biodiversity and pest management in agroecosystems. CRC Press.

  17. Folke, C. (2006). Resilience: The emergence of a perspective for social-ecological systems analyses. Global Environmental Change, 16(3), 253-267.

  18. Loreau, M., Naeem, S., Inchausti, P., Bengtsson, J., Grime, J. P., Hector, A., Wardle, D. A. (2001). Biodiversity and ecosystem functioning: current knowledge and future challenges. Science, 294(5543), 804-808.

  19. Cabell, J. F., Oelofse, M. (2012). An indicator framework for assessing agroecosystem resilience. Ecology and Society, 17(1), 18.

  20. Wheeler, T., Von Braun, J. (2013). Climate change impacts on global food security. Science, 341(6145), 508-513.

  21. Lobell, D. B., Gourdji, S. M. (2012). The influence of climate change on global crop productivity. Plant Physiology, 160(4), 1686-1697.

  22. Taiz, L. (2013). Agriculture, plant physiology, and human population growth: past, present, and future. Theoretical and Experimental Plant Physiology, 25, 167-181.

  23. Tian, Z., Wang, J. W., Li, J., Han, B. (2021). Designing future crops: challenges and strategies for sustainable agriculture. The Plant Journal, 105(5), 1165-1178.

  24. Funes-Monzote, F. R. (2009). Agricultura con futuro. La alternativa agroecológica para Cuba. Est. Exp. Pastos y Forrajes Indio Hatuey. Matanzas. 156p.

  25. Koohafkan, P., Altieri, M. A., Gimenez, E. H. (2012). Green agriculture: foundations for biodiverse, resilient and productive agricultural systems. International Journal of Agricultural Sustainability, 10(1), 61-75.

  26. Pretty, J., Smith, G., Goulding, K. W. T., Groves, S. J., Henderson, I., Hine, R. E., Walter, C. (2008). Multi-year assessment

  27. Global Bioenergy Partnership. (2010). Bioenergy and food security. Retrieved from www.globalbioenergy.org/bioenergyinfo/bioenergy-and-food-security/en/

  28. Rainforest Alliance. (2007). Our work in sustainable agriculture. Retrieved from www.rainforest-alliance.org/work/agriculture