Эти системы нельзя оценивать как монокультуры, замещающие природные экосистемы в масштабе целых регионов, например кукуруза на месте прерий в США.
Смешанная культура — это традиция, при которой фермеры отбирают и соединяют культуры, что позволяет в местных условиях получать более устойчивые урожаи, равномернее распределять затраты труда во времени, уменьшать эрозию почвы и использовать положительные взаимодействия культур. Чтобы оценить НЧП при смешанной культуре в целом, данных недостаточно, и очень может быть, что такое обобщение вообще не имеет смысла из-за различий в системах земледелия, приспособленных к местным условиям. В настоящий момент мы можем оценить только биологические основы урожайности смешанных посевов.
При оценке продуктивности этих систем часто встречаются недоразумения: например, считают, что смешанная культура — это малоэффективная народная традиция и ее нельзя использовать в широких масштабах. Это обвинение основано на допущении, что дополнительные трудовые затраты при смешанной культуре относительно велики в сопоставлении с выигрышем в урожайности. Однако, судя по недавним обзорам, это утверждение неверно, и замечательная традиция смешанной культуры заслуживает пристального внимания. К сожалению, мы располагаем только сведениями об урожайности в смешанных посевах, а этих данных недостаточно для оценки влияния взаимодействия культур в смешанном посеве на их урожайность.
Практически все научные исследования продуктивности смешанных посевов, включая результаты, сведенные Тренблатом, и обширную программу наблюдений, осуществленную в Индии после 1972 г., относятся к смешанным посевам двух культур, однако и на этом примере можно показать, какие взаимодействия проявляются в смешанных посевах, и разработать методы анализа их продуктивности.
Модельные системы из двух культур, используемые в исследованиях, не дают никакого представления о тех сложностях, которые присущи традиционной смешанной культуре. Вебстер и Вилсон описали африканские системы земледелия, в которых размещение культур приспосабливается к микротопографии, а смена культур включает самые различные и не поддающиеся классификации сочетания смешанных посевов и последовательно сменяющихся культур. В некоторых из наиболее сухих районов Индии до половины посевов составляют смеси четырех культур. Вряд ли разумно полагать, что результаты изучения смесей двух культур можно экстраполировать на более сложные смешанные посевы, — для того чтобы понять взаимодействие культур в таких посевах, необходимы независимые исследования более сложных систем земледелия деревенского типа.
Смешанные посевы связаны с целым набором агротехнических приемов. Если смесь культур высевается одновременно, семена разных культур могут высеваться порознь, в определенном порядке, и в смеси вразброс. Очень часто семена второй культуры подсевают в уже растущий посев. При значительном различии культур по скорости роста вторая ситуация возникает и при совместном высеве.
Хотя прямых доказательств нет, я полагаю, что смешанные посевы, которые я видел в Индии или описанные в указанных выше обзорах, — это примеры очень сложного использования растительных сообществ и управления ими. Методом проб и ошибок земледельцы, хорошо ощущающие соотношение затрат и отдачи, создали богатый набор традиций, которые при должном изучении и оценке могут оказаться примером сложной экологической инженерии.
Для сопоставления монокультуры и смешанной культуры Тренблат использовал два термина: суммарный относительный урожай и избыточный урожай. Величина относительного урожая (ОУ) переопределена здесь как сумма вкладов каждой культуры в смеси, представленных в виде доли урожая этого вида растений в монокультуре. Для смеси двух культур с одинаковой густотой посева ОУ определяется из урожая (У) каждой культуры следующим образом:
Таким образом, если в смеси урожайность вдвое ниже, чем в монокультуре, ОУ=1, то крестьянин получил бы точно такой же урожай, разделив поле на две равные части и засеяв их двумя культурами порознь. Распространенным показателем является относительный земельный эквивалент: площадь под монокультурой, эквивалентная по урожайности единице площади смешанного посева.
Промежуточная и смешанная культуры использовались в Китае еще 2 тысячи лет тому назад, и они продолжают оставаться важной составной частью земледелия этой страны. Обычные компоненты смешанных посевов — это соя и кукуруза, и члены исследовательской группы Бака сопоставили в нескольких деревнях урожайность этих культур и затраты труда при монокультуре и смешанной культуре. Смешанные посевы всегда были более урожайными, несмотря на значительные колебания этого показателя из-за погодных условий (так, в Янчэне в 1929 г. по сравнению с 1922 г. сбор кукурузы в смешанном посеве упал на 20%, а урожай сои увеличился на 38%). Смешанные посевы были не только более урожайными: их урожайность за эти два года колебалась меньше, чем в монокультуре.
Относительные трудозатраты (ОТ) определяли путем деления затрат в смешанном посеве на сумму половинных затрат для двух монокультур (в днях на гектар). Затраты человеческого труда выше в смешанной культуре, главным образом, из-за более сложной уборки. Затраты труда изменяются от деревни к деревне, однако очевидно, что дополнительные затраты труда ниже, чем дополнительный урожай. Кроме того, наблюдается существенная экономия тягловой силы, что особенно важно, поскольку время использования животных в период посевной — ограничивающий фактор, определяющий оптимальные сроки сева.
Норману удалось вычленить влияние периода трудозатрат при экономическом анализе моно — и смешанной культур в Зариа.
Прирост урожая на единицу трудозатрат был на 25 % выше при монокультуре, но в июне и июле, когда трудовые ресурсы наиболее дефицитны, оплата трудозатрат урожаем была на 45 % выше при смешанной культуре. Кроме того, Норман показал, что вероятность более высокой урожайности при смешанной культуре составляет 0,715.
Обычный довод в пользу смешанной культуры — стабильная урожайность. Об этом свидетельствуют результаты опытов Рао и Вилли, в которых изучали три парных сочетания культур при оптимальных условиях увлажнения и при засухе. В среднем снижение урожайности культуры при засухе составляло 0,8 т/га, однако общая урожайность смешанного посева уменьшилась только на 0,34 т/га. При благоприятных погодных условиях урожайность при монокультуре и смешанной культуре была одинаковой, но в засушливые годы, когда для деревни наступают трудные времена, даже эти простейшие смешанные посевы давали более высокие урожаи, чем монокультура. Таким образом, ценность смешанных посевов следует оценивать скорее по их устойчивости к погодным условиям, чем просто по величине относительного или избыточного урожая. Смешанная культура — это своего рода экологическая страховка, позволяющая земледельцу увеличить среднюю урожайность во все годы, и это преимущество служит лучшим оправданием концентрации усилий Института сельского хозяйства полузасушливых тропиков на изучении смешанных посевов. Надежное получение урожая особенно важно в деревенских экосистемах, находящихся на грани голода, этот фактор не имеет столь важного значения для товарного сельского хозяйства.
Взаимодействие культур в смешанном посеве
Взаимодействие культур в смешанном посеве часто приводит к резкому снижению урожайности одной из них. Другие виды взаимодействия были выявлены при изучении смешанных посевов кукурузы и вьющейся фасоли.
Смеси бобовых с кукурузой широко распространены в Южной Америке и других регионах. Такое сочетание повышает хозяйственный урожай (ОУ=1,32), однако при этом еще сильнее изменяется НЧП и ее компоненты: НЧП смеси в 1,88 раза выше, чем при монокультуре, причем величина хозяйственного урожая у кукурузы остается на уровне 0,28, а у фасоли падает с 0,42 в монокультуре до 0,28 в смешанном посеве.
Взаимодействия культур в смешанных посевах разнообразны, и многие из них описаны в предварительных сообщениях Международной школы по промежуточной культуре. Тренблат перечислил 12 путей воздействия на урожай при смешанном посеве двух культур. Самые различные реакции обнаруживаются даже в простых системах, и все они, по-видимому, существенны для такой сложной смешанной системы. Это поле засеяли 26 июня вблизи деревни Патанампутти (в 50 милях к востоку от Трихинапалли, штат Тамилнад, Индия). Эта система типична для экстенсивного богарного земледелия в Индии, но, к сожалению, мы располагаем лишь описанием посева и основной информацией о биологии культур. В этом регионе почти все богарное земледелие основано на смешанных посевах 5—10 культур, и каждый крестьянин твердо знает, что и когда сеять. По свежевспаханному полю вразброс рассевают смесь пяти культур. Затем плугом, запряженным буйволами, нарезают борозды: пять из них засевают семенами каянуса с примесью гиацинтовых бобов (Lablab purpureus), а шестую — клещевиной. Три вида вигны всходят быстро, причем Vigna trilobata быстро образует неплотный покров на поверхности почвы, в который вклиниваются затем достигающие высоты 50 см вигна китайская и маш. Это начало сукцессии трех пологов растительности: сквозь полог вигны пробиваются затем пять других видов растений, которые начинают затенять вигну незадолго до уборки трех видов Vigna. В зависимости от количества осадков эту уборку проводят через 60—120 дней после посева. В течение этого времени собирают листья Hybiscus и используют их в качестве зелени.
Ко времени, когда начинается уборка бобов, а листовой полог быстро растущих видов вигны с неглубокой корневой системой отмирает, формируется стеблестой сорго. В самые сухие годы или когда подводит летний муссон (июль, август), может не уродиться вигна, а сорго растет очень плохо. Местные сорта сорго легко кустятся и остаются в угнетенном состоянии, готовые немедленно начать расти, как только выпадет дождь. Горячие и сухие ветры усиливают действие засухи, но каждый шестой ряд, образованный высокими, хорошо облиственными растениями клещевины, служит преградой ветру, защищая другие культуры от его иссушающего действия.
Гиацинтовые бобы, посеянные в качестве примеси к каянусу, убирают непосредственно перед сорго. К этому времени каянус, в течение трех месяцев развивавший единственный апикальный побег, утрачивает апикальное доминирование и начинает куститься, меняя тем самым строение своего листового полога. Урожай каянуса убирают через 7—8 месяцев после посева. Эти обычно медленно растущие растения резко ускоряют рост, если с зимним муссоном (октябрь, ноябрь) выпадает много осадков.
Крестьяне в Патанампутти, как и в других засушливых областях Индии, зависят от капризов муссонов. В этой деревне осадков выпадает меньше, чем в среднем в штате Тамилнад. Мы не располагаем местными метеоданными, однако в среднем по штату за год выпадает 70—95 см осадков (интервал при 95 % уровне значимости составляет 46—120 см). Это обеспечивает потребность культур в воде, причем устойчивость к засухе может существенно возрастать в смешанном посеве, в котором один полог сменяет другой, корни расположены в разных ярусах почвы, а растения обеспечивают защиту от иссушающего действия ветра.