Добро пожаловать
Каждый приём пищи, который вы когда-либо ели, начинался в поле, саду, теплице или на пастбище. Сельское хозяйство — это не только фермерство: это система, которая кормит восемь миллиардов людей каждый день.
Современное сельское хозяйство — это огромная отрасль. Только в Соединённых Штатах фермерство и связанные с ним сектора обеспечивают более 1 триллиона долларов экономического оборота и примерно 10 процентов всей занятости. В глобальном масштабе сельское хозяйство занимает около 40 процентов всей суши Земли.
Масштабы впечатляют, а лежащая в их основе наука глубока. Химия почвы, генетика растений, управление водными ресурсами, экология вредителей, питание животных, адаптация к климату и точные технологии — всё это сходится в этой области.
На этом уроке мы рассмотрим основы: почвоведение, управление посевами, основы животноводства, сельскохозяйственные технологии и карьерные пути, которые зависят от всего этого.
Разминка
Прежде чем мы углубимся в тему, давайте посмотрим, что вы уже знаете о том, как еда попадает с поля на ваш стол.
Что составляет почву
Основа всего сельского хозяйства
Почва — это не просто грязь. Это живая, сложная система, состоящая из четырёх компонентов: минералов, органического вещества, воды и воздуха. Здоровая почва примерно на 45 процентов состоит из минеральных частиц, на 5 процентов — из органического вещества, на 25 процентов — из воды и на 25 процентов — из воздуха по объёму.
Минеральные частицы бывают трёх размеров: песок (крупный, быстро дренирует), ил (средний, удерживает влагу), и глина (мелкая, удерживает питательные вещества, но плохо дренирует). Соотношение песка, ила и глины определяет текстуру почвы. Суглинок — сбалансированная смесь всех трёх — считается идеальным для большинства культур.
Органическое вещество — это разложившийся растительный и животный материал. Оно питает почвенные микроорганизмы, улучшает удержание воды, обеспечивает медленное высвобождение питательных веществ, и придаёт почве тёмный цвет. Почвы с содержанием органического вещества менее 2 процентов считаются деградированными.
pH почвы измеряет кислотность или щелочность по шкале от 0 до 14. Большинство сельскохозяйственных культур предпочитает pH между 6,0 и 7,0. Если почва слишком кислая, фермеры добавляют известь (карбонат кальция). Если слишком щелочная, они добавляют серу или подкисляющие удобрения. pH напрямую влияет на доступность питательных веществ: некоторые важные элементы при неправильном pH связываются и становятся недоступными для растений.
NPK, Азот, Фосфор, Калий — это три основных макроэлемента, которые необходимы растениям. Азот стимулирует рост листьев и стеблей. Фосфор способствует развитию корней и цветению. Калий укрепляет клеточные стенки и повышает устойчивость к болезням. На мешках с удобрениями указаны три числа (например, 10-10-10), представляющие процентное содержание N, P и K по массе.
Анализ почвы — это способ, которым фермеры узнают, с чем они работают. Лабораторный анализ показывает pH, уровень питательных веществ, содержание органического вещества и текстуру. Без анализа почвы внесение удобрений превращается в догадки: а догадки приводят к потере денег и загрязнению водоёмов.
Чтение анализа почвы
Фермер отправил образец почвы в лабораторию и получил следующие результаты: pH 5,2, азот низкий, фосфор достаточный, калий высокий, органическое вещество 1,8 процента. Фермер хочет посадить кукурузу, которая предпочитает pH 6,0–6,8 и является активным потребителем азота.
Посадка, орошение и севооборот
Выращивание сельскохозяйственных культур в больших масштабах
Успешное производство сельскохозяйственных культур начинается с выбора семян. Современные фермеры выбирают сорта, выведенные для конкретного региона: адаптированные к местному климату, типу почвы, длине дня и давлению вредителей. В каталогах семян указаны сроки созревания, устойчивость к болезням, потенциал урожайности и засухоустойчивость для каждого сорта.
Посев зависит от температуры почвы, влажности и безморозного периода. Слишком ранний посев в холодную почву приводит к плохой всхожести. Слишком поздний посев сокращает вегетационный период. Большинство пропашных культур высевают с помощью GPS-направляемых сеялок точного высева, которые размещают семена на точном расстоянии и глубине.
Орошение дополняет осадки, когда естественных осадков недостаточно. Капельное орошение доставляет воду непосредственно в зону корней с минимальными потерями. Системы кругового орошения (гигантские круговые дождевальные установки, видимые с воздуха) распространены для полевых культур. Затопление — более старый и менее эффективный способ, но всё ещё применяется в некоторых регионах. Чрезмерное орошение приводит к потере воды, вызывает эрозию и может вымывать питательные вещества из корневой зоны.
Севооборот — это практика выращивания разных культур в последовательности на одном и том же поле: например, кукуруза в один год, соя в следующий, пшеница в третий. Севооборот разрывает циклы вредителей и болезней, балансирует потребности в питательных веществах, и улучшает структуру почвы. Кукуруза истощает азот; соя (бобовая культура) фиксирует атмосферный азот обратно в почву через симбиотические отношения с клубеньковыми бактериями в своих корневых клубеньках.
Интегрированная защита растений (ИЗР) сочетает несколько стратегий борьбы с вредителями: севооборот, полезных насекомых (например, божьих коровок, которые поедают тлю), устойчивые сорта, целевое применение пестицидов только при превышении пороговых значений и мониторинг. ИЗР снижает использование химических средств, уменьшает затраты и защищает окружающую среду по сравнению с календарными обработками.
Проектирование севооборота
Фермер уже пять лет подряд выращивает кукурузу на одном и том же поле площадью 200 акров. Урожайность падает с каждым годом, почва уплотняется, а повреждения корневым червём усиливаются, несмотря на увеличение доз пестицидов. Фермер обращается за советом.
Основы животноводства
Выращивание животных для получения пищи
Животноводство — это вторая половина сельского хозяйства. Крупный рогатый скот, птица, свиньи, овцы и козы превращают растительный материал (зерно, корма и остатки урожая) в белок: мясо, молоко и яйца.
Коэффициент конверсии корма (FCR) измеряет, насколько эффективно животное превращает корм в массу тела. Куры наиболее эффективны — примерно 1,6–2,0 фунта корма на фунт мяса. Свиньи — около 3 к 1. Крупный рогатый скот — 6–8 к 1 при откорме зерном. Эти показатели определяют экономику всей отрасли животноводства.
Управление пастбищами критически важно для крупного рогатого скота, овец и коз. Ротационный выпас, при котором животных перемещают по серии загонов, позволяя каждому участку отдохнуть и восстановиться, поддерживает здоровье травы, предотвращает перевыпас и способствует накоплению органического вещества в почве за счёт распределения навоза. Постоянный выпас на одном пастбище приводит к деградации земли.
Благополучие животных стало важным фактором в современном сельском хозяйстве. Концепция пяти свобод служит ориентиром для ответственного животноводства: свобода от голода и жажды, свобода от дискомфорта, свобода от боли и болезней, свобода выражать нормальное поведение и свобода от страха и стресса. Потребительский спрос на гуманно выращенную продукцию меняет подходы к проектированию и управлению животноводческими хозяйствами.
Управление навозом — это одновременно и актив, и проблема. Правильно компостированный и внесённый навоз — отличная почвенная добавка: он возвращает питательные вещества и органическое вещество на поля. Неправильно управляемый навоз загрязняет водоёмы, выделяет парниковые газы并产生臭味问题. Крупные хозяйства должны иметь планы управления питательными веществами для ответственного обращения с отходами.
Решения по животноводству
Начинающий фермер имеет 50 акров пастбища и хочет разводить скот для производства мяса. Он решает между небольшой стадом крупного рогатого скота и операцией по выращиванию птицы на пастбище (куры, выращенные в мобильных укрытиях, перемещаемых по пастбищу).
Точное земледелие
Сельское хозяйство на основе данных
Точное земледелие использует технологии для принятия решений на уровне отдельных участков: управление изменчивостью в пределах одного поля, а не одинаковая обработка всего поля.
GPS-навигация позволяет тракторам, сеялкам и опрыскивателям перемещаться по полю с точностью до сантиметра. Системы автоматического вождения уменьшают перекрытия, сниф
Drones & aerial imaging give farmers a bird's-eye view of crop health. Multispectral cameras on drones detect stress, disease, & nutrient deficiency before they are visible to the naked eye. A drone can scout 500 acres in an hour: a task that would take days on foot.
<translated content> [BLOCK_TYPE SECTION/STEP]
Датчики почвы измеряют влажность, температуру и уровень питательных веществ в реальном времени. Некоторые из них постоянно установлены в полях и передают данные по беспроводной связи. Эта информация помогает планировать орошение: полив только тогда и там, где почва действительно нуждается в воде, вместо того чтобы запускать всю систему по таймеру. [BLOCK_TYPE SECTION/STEP]
<translated content> [BLOCK_TYPE SECTION/STEP]
Технология переменной нормы внесения (VRT) позволяет регулировать нормы внесения удобрений, семян и химикатов на ходу на основе карт предписаний. Если анализ почвы показывает, что в одном углу поля низкий уровень фосфора, разбрасыватель вносит больше удобрений туда и меньше там, где уровень достаточный. VRT снижает затраты на inputs и уменьшает экологическую нагрузку, внося нужное количество нужного продукта в нужное место. [BLOCK_TYPE SECTION/STEP]
<translated content> [BLOCK_TYPE SECTION/STEP]
Платформы данных объедидают GPS, данные датчиков, дронов, урожайности и погоды в программное обеспечение для управления фермами. Фермеры используют эти платформы для отслеживания inputs, планирования rotations, сравнения производительности гибридов и принятия долгосрочных решений. Сельское хозяйство становится такой же data-intensive отраслью, как и любая отрасль в сфере технологий. [BLOCK_TYPE SECTION/STEP]
[BLOCK_TYPE SECTION/STEP]
Применение технологии
Ферма площадью 1 000 акров, выращивающая кукурузу и сою, столкнулась с проблемой: урожайность сильно варьируется по каждому полю. В одних зонах получают 220 бушелей кукурузы с акра, а в других — только 140. Фермер вносит удобрения и сеет семена с одинаковой нормой по всей площади.
Где ведёт сельское хозяйство
Карьера и образование в сельском хозяйстве
Сельское хозяйство — это не одна профессия, а целая экономика. Диапазон возможностей простирается от практического фермерства до разработки передовых технологий.
Фермер или ранчер: Основа отрасли. Управление фермой или ранчо означает одновременное управление землёй, посевами, скотом, техникой, финансами, персоналом и погодными рисками. Семейные хозяйства, корпоративные фермы и программы для начинающих фермеров — всё это точки входа. Многие успешные фермеры также развивают прямые продажи потребителям через фермерские рынки, CSA-подписки и онлайн-продажи.
Агроном: Учёный по растениеводству и почвоведению, который консультирует фермеров по выбору сортов, программам удобрения, борьбе с вредителями и оптимизации урожайности. Агрономы работают в семенных компаниях, компаниях по производству удобрений, кооперативах или как независимые консультанты。典型学士学位为农学、作物科学或土壤科学。
Специалист по распространению знаний: Связующее звено между университетскими исследованиями и работающими фермерами. Специалисты по распространению знаний работают в земельных университетах и предоставляют образование, техническую помощь и программы для сообществ в каждом округе. Им необходимы сильные научные знания и отличные коммуникативные навыки. Часто предпочтительна степень магистра.
Сельскохозяйственные технологии (ag tech): Самый быстрорастущий сектор. Программисты, специалисты по данным, операторы дронов и специалисты по робототехнике создают инструменты, которые обеспечивают точное сельское хозяйство. Стартапы в сфере ag tech привлекли миллиарды долларов венчурного капитала. Если вы умеете программировать и понимаете сельское хозяйство, вы востребованы.
FFA (ранее Future Farmers of America) — студенческая организация, которая развивает лидерские качества, профессиональные навыки и знания в области сельского хозяйства через соревнования, контролируемый сельскохозяйственный опыт и общественные работы. Главы FFA действуют в средних школах и колледжах по всей стране.
Земельные университеты: Учреждения, такие как Iowa State, UC Davis, Texas A&M, Cornell и Purdue, были созданы специально для исследований и обучения сельскому хозяйству. Они предлагают степени в области агрономии, зоотехнии, сельскохозяйственной инженерии, пищевых наук, сельскохозяйственной экономики и десятков других смежных областей. Многие предлагают стипендии и оплачиваемые возможности стажировок.
Планирование вашего пути [BLOCK_TYPE SECTION/STEP]
Свяжите сельское хозяйство с вашим будущим
[BLOCK_TYPE SECTION/STEP]Теперь вы знаете основы почвоведения, управления посевами, производства скота и технологий, которые преобразуют отрасль. [BLOCK_TYPE SECTION/STEP]