От чая к морю: леса, динамика питательных веществ и выращивание чая – Yunomi.life

комментарии 0

От чая к морю: леса, динамика питательных веществ и выращивание чая
Автор Джимми Берридж

Популярные изображения: Чайное хозяйство Чагусаба Чайный сад Канероку Мацумото где траву, окружающую чайные поля, срезают, сушат и укладывают между растениями, чтобы удобрить поле и предотвратить рост сорняков. На фото только что посаженный чайное поле растений сорта кошун.

Водяной пар поднимается вверх и плывет к горам. Дождь падает на гору, просачивается в почву, выходит из источника и в конце концов стекает в море. Наши методы ведения сельского хозяйства влияют на почву, воду и даже на движение воды. И чай в горах, и рыба в море зовут нас работать с ними по-хорошему. Результатом станет отличный чай и здоровая экосистема.

Введение

Отношения между людьми, лесом и водой — один из самых древних, устойчивых и фундаментальных способов нашего влияния на мир. В этой статье мы исследуем, как люди и их потребности в сельском хозяйстве взаимодействовали с землей и водными путями на всем пути от гор до моря, уделяя особое внимание чаю. Мы коснемся динамики питательных веществ на чайных фермах и объясним, как производство чая может повлиять на окружающую среду ниже по течению. Пример иллюстрирует, как сотрудничество между группами людей, расположенными выше и ниже по течению, обеспечивает надлежащее функционирование экосистем, от которых они оба зависят.

Управление историческим лесом

История сельского хозяйства в Японии определяется геологией, топографией и диктатом правителей и населенных пунктов. Наиболее заметно, что последовательные волны вырубки деревьев были вызваны строительством памятников, городским строительством, производством древесного угля, а также потребностью крестьян в собственном топливе, строительных материалах, зеленом материале, используемом для удобрений и, конечно же, для производства продуктов питания. Ученый Конрад Тотман провел превосходное исследование истории лесопользования и управления лесами в Японии. ссылке к короткой статье. Большая часть материала для раздела по истории леса взята из его работ, см. Рекомендации.

Самым известным и, возможно, обширным использованием самых древних и величественных деревьев Японии было строительство многочисленных храмов, святилищ, замков и домов даймё и императоров. По мере роста империй росли и города, построенные почти исключительно из дерева. Поскольку пожар из-за пожаров в домашнем хозяйстве или военных действий часто разрушал здания, а иногда и огромные части городов, для восстановления приходилось вырубать больше древесины.

Большое старое дерево в Отакасане, префектура Тойко Большое старое дерево на горе Отаке, префектура Тойко. Фото предоставлено Моэ Кисида.

Управление лесами, возможно, предшественник современного управления питательными веществами, осуществлялось в основном по двум причинам; обеспечить стабильную доступность лесной продукции и предотвратить негативные последствия ниже по течению, такие как наводнения и засухи, вызванные эрозией, заилением и неравномерным водоснабжением из леса. Заиление, которое происходит, когда вода несет наносы, оказывает негативное влияние на немедленное снижение качества воды для рыб и водных организмов и последующее негативное влияние на поток воды и здоровье реки, когда эти наносы оседают ниже по течению. Это отложение приводит к тому, что река становится более мелкой и, следовательно, шире, замедляя течение и приводя к дальнейшему отложению наносов, своего рода циклу обратной связи. Наносы делают низменные поля, такие как рисовые поля, гораздо более уязвимыми для затопления. Таким образом, правители стремились предотвратить ущерб этим продуктивным полям, уменьшив сток наносов вверх по течению. Это, наряду с желанием продолжать заготавливать деревья для строительства, угля и множества других целей, подтолкнуло управление лесным хозяйством в Японии к экспериментам с сохранением, управляемой вырубкой, допуском на отрастание, повторной посадкой, а затем лесопосадками.

деревья - Моэ Кисида Два изображения молодого, восстановленного лесного массива с преимущественно одной породой деревьев. Левое фото в префектуре Аити, правое фото в Омэ, префектура Токио. Фото предоставлено Моэ Кисида.

Более интенсивное, но рассредоточенное использование лесных ресурсов связано с земледелием, которое, конечно же, составляло большинство населения на протяжении большей части истории. Сельские жители собирали не только топливо для приготовления пищи и отопления, но и собирали дрова для производства древесного угля для продажи городским жителям. Кроме того, традиционные японские системы земледелия основаны на сборе кустов, травы, мха, опавших листьев, в основном любого органического материала, пригодного для компостирования, для внесения в почву сельскохозяйственных угодий. Этот органический материал будет разлагаться, и питательные вещества постепенно станут доступными для культурных растений. Чтобы не романтизировать традиционную фермерскую практику, следует также упомянуть, что многие фермеры сжигали органический материал и добавляли золу, что делало питательные вещества доступными гораздо быстрее, но, очевидно, приводило к потере почти всего углерода, тем самым способствуя повышенный уровень углекислого газа в атмосфере.

Обширная и интенсивная вырубка деревьев на топливо и в строительных целях, характерная для городов, храмов и домов знати, а также земледельцев, собиравших кустарник, мох и лесные остатки, определила и преобразовала структуру, состав и экологию лесов Японии. Одним из интересных примеров последствий этого изменения в структуре леса является то, как гриб хиратаке (вешенка), который предпочитает разнообразные, зрелые, полностью затененные леса, был заменен примерно в 13 веке грибом мацутакэ. Мацутакэ процветает в нарушенных ландшафтах и может хорошо расти в лесных насаждениях с преобладанием сосны, которые были заменены разнообразными лесами без посадки (Totman, 2000). Эта связь между сельскохозяйственной экспансией, быстрым ростом дворянства и распространением мацутакэ может помочь объяснить, почему мацутакэ стала составной частью японской культуры (ознакомьтесь с книгой «Мацутакэ, гриб на краю света» Энн Тсинг, если отношения между людьми и грибами звучат интересно!).

Нежный и эфемерный Катакури - Моэ Кисида Нежный и эфемерный Катакури (Erythronium japonicum, разновидность форелевой лилии), цветущий в смешанном лесу. Фото предоставлено Моэ Кисида.

Чай часто выращивают на склонах гор в интересах использования факторов окружающей среды, часто связанных с терруаром, таких как перепады температуры, утренний туман, а также из-за практического факта, что другие культуры, такие как рис, соя, гречиха, фрукты и т. д. .. выращивают на плоских низменностях, где уход за ними намного проще. Чай просто поддается выращиванию на более крутых склонах, так как каждый отдельный ряд может занимать отдельную небольшую террасу. Кроме того, поскольку чай является многолетней культурой, которая не требует обработки почвы и поддерживает почвенный покров круглый год, он не способствует такой сильной эрозии, как однолетняя культура, требующая обработки почвы и не покрывающая почву в течение части года.

Крутое чайное поле Вадзука, префектура Киото Чайное поле с крутым склоном и монокультурный лес в Вазука, префектура Киото. Фото Джимми Берриджа.

Производство и удобрение чая

До того, как современная эпоха сделала доступными синтетические азотные удобрения, производители чая, как и почти все другие фермеры в Японии, полагались на вышеупомянутый сбор органических материалов из близлежащих районов, включая леса, для внесения на свои поля. В случае с чаем это называется Чагусаба метод, упомянутый в этом интервью. Чагусаба, а также более современное использование обработанного гуано летучих мышей или рыбной муки в качестве удобрения обеспечивает относительно медленное высвобождение питательных веществ, которые также используют естественные почвенные микробы. Однако, особенно после введения синтетических азотных удобрений, чай часто сильно удобряют. Внесение удобрений может способствовать пышному весеннему росту и может обеспечить получение нескольких урожаев. Это также может помочь получить богатые азотом листья с большим количеством вкуса умами.

Как обсуждалось в предыдущем сообщений, умами высококачественного чая связан с большим количеством аминокислот, богатых азотом. затенение Это классический способ заставить растение производить больше хлорофилла, уникальной молекулы, которая использует солнечный свет для преобразования углекислого газа в сахара, а затем в соединения, богатые азотом, которые обеспечивают вкус умами.

Синтетические азотные удобрения получают путем расщепления атмосферного азота (два атома азота связаны тройной связью друг с другом) и последующего связывания азота с водородом с образованием аммиака, а затем и других форм доступного для растений азота. Этот процесс требует большого количества энергии, полученной из ископаемого топлива, для создания среды с высоким давлением и высокой температурой, необходимой для реакций. Хотя этот процесс был впервые разработан во время Первой мировой войны, он использовался для крупномасштабного производства удобрений только после Второй мировой войны. В Японии, как и во многих других местах, этот новый источник азотных удобрений появился во время быстрого роста населения, но сильного истощения лесов и традиционных источников питательных веществ. По этой причине многие считали, что традиционные методы не могут удовлетворить сельскохозяйственные потребности быстро растущего населения, и действительно, в глобальном масштабе распространение синтетических удобрений позволило накормить миллионы людей. В Японии использование синтетических удобрений поощрялось и широко использовалось в послевоенные годы и в 1990-е годы.

Минусы синтетических удобрений

Однако это удобрение влияет на динамику питательных веществ, здоровье почвы, функционирование экосистемы и даже на здоровье человека, причем иногда негативно. Основными способами воздействия удобрений на окружающую среду являются стоки, выщелачивание и улетучивание. Сток удобрений и загрязнение грунтовых вод в результате выщелачивания происходят, когда удобрения вносятся в почву, но не поглощаются растением или не связываются с почвой до того, как будут вынесены водой из корневой зоны. Исследования показали, что большая часть удобрений, вносимых на поле, при сценарии с большим количеством удобрений не поглощается растениями, а значительная часть теряется в окружающей среде в первый год (Chen and Lin, 2016). Сток питательных веществ, в первую очередь фосфора и нитратной формы азота (N), с сельскохозяйственных угодий способствует цветению водорослей, а затем эвтрофикации, что снижает уровень кислорода в воде до такой степени, что рыба и другие водные виды фактически умирают. Выщелачивание питательных веществ через почву и в грунтовые воды может аналогичным образом привести к повышению уровня питательных веществ в ручьях и родниках, что может негативно повлиять на прибрежные экосистемы (Нагумо и другие, 2012).

Как читатели в США, возможно, знают, водосборный бассейн Чесапикского залива подлежит интенсивному использованию удобрений, чтобы защитить здоровье залива. В прошлом непреднамеренный сток удобрений в залив вызывал сильное цветение водорослей, что приводило к эвтрофикации, что, в свою очередь, наносило ущерб растительному и животному миру, в том числе важнейшей рыбной промышленности. Несколько водоемов в Европе, таких как Балтийское море, Северо-Восточная Атлантика и Черное море, также столкнулись с серьезными проблемами эвтрофикации из-за чрезмерного поступления питательных веществ из сельскохозяйственных угодий (отчет Европейского агентства по охране окружающей среды). резюме). У Китая также есть серьезные проблемы с избытком питательных веществ, которые наносят ущерб качеству воды и функционированию экосистемы.

Улетучивание удобрения — это процесс, при котором твердое удобрение превращается в газообразную форму, обычно в сочетании с почвенными микробами и при взаимодействии с температурой почвы, влажностью, pH и т. д. Улетучивание азотсодержащих удобрений может происходить в форме аммиака (NH3 ) или закись азота (N20). Выброс аммиака является проблемой, во-первых, для фермера, потому что дорогой азот, который был внесен в почву, буквально уплывает, а во-вторых, потому что, возвращаясь в почву, он может способствовать закислению почвы и проблемам эвтрофикации. Сельское хозяйство, в частности использование азотных удобрений, является значительным источником выбросов закиси азота, мощного парникового газа (Tian и другие, 2020). В то время как чай составляет всего около 1% от общей площади сельскохозяйственных угодий в Японии, на чайное хозяйство приходится более 10% выбросов N2O с сельскохозяйственных угодий, а это означает, что решение проблемы выбросов N20 в чае очень важно (Хироно и другие, 2021). В ходе исследований в Японии были изучены выбросы закиси азота с чайных полей и предложены инструменты, помогающие понять и в конечном итоге сократить производство N20 (Hirono and Nonaka, 2012; Zou и другие, 2014).

Почва также может стать более кислой из-за внесения удобрений и выращивания чая (Ян и другие, 2018). Кислая почва влияет на микробное сообщество почвы, а также на рост корней и растений. Исследования количественно определили, как вода, выщелачиваемая из подкисленных сельскохозяйственных земель, попадает в грунтовые воды и выходит в родники и ручьи, в конечном итоге воздействуя на рыб и земноводных (Hirono и другие, 2009; Ян и другие, 2018). Недавние исследования расширили масштабы воздействия азотных удобрений на микробное сообщество почвы и обнаружили, что азотные удобрения, возможно, частично за счет подкисления, уменьшают микробное разнообразие, ослабляют разнообразие микробных сообществ и снижают стабильность почвенных микробных сообществ (Ma и другие, 2021).

Лучшее управление, методы применения и продукты уменьшают компромиссы

Нормы внесения азота увеличились с 1960-х по 1990-е годы, когда акцент был смещен на снижение норм внесения азота и повышение эффективности использования азота (Hirono и другие, 2021). Обширные и долгосрочные экологические исследования качества воды в ручьях, родниках и грунтовых водах в районе интенсивного выращивания чая в Сидзуоке показывают тенденцию к снижению содержания нитратного азота в водных системах, окружающих чайные поля, с 1990-х годов (Hirono и другие, 2009). Исследователи, агрономы и фермеры много работали над улучшением поглощения и эффективности использования N за счет использования новых методов, технологий или просто корректировки нормы, времени и метода внесения (Watanabe, 1995; Wang). и другие, 2020). Были разработаны стратегии управления внесением удобрений, в том числе ограничение стока с полей с уклоном (Ванг и другие, 2018, 2020). Дальнейшее развитие стратегии рекомендаций по удобрениям включает в себя лучшую характеристику временной динамики поглощения питательных веществ чаем, чтобы согласовать применение с поглощением (Tang и другие, 2020). В другой работе сравнивались идентичные применения синтетических удобрений с удобрениями, полученными из семян рапса (растение семейства крестоцветных), и показано, что удобрения, полученные из семян рапса, снижают риск подкисления почвы и эвтрофикации воды (Xie и другие, 2021). Тем не менее, общий объем внесения удобрений (N и P) на чайных плантациях остается высоким, а риски для поверхностных и грунтовых вод и, в конечном итоге, заливов и лагун и даже самого моря остаются (Нагумо и другие, 2012).

Крутое чайное поле, чайный сад Кироку Точное и ответственное управление крутыми чайными плантациями в чайном саду Кироку в Вазука, префектура Киото. Фото предоставлено Чайный сад Кироку.

Связь чая, почвы, водных путей и моря

Рыбаки в Японии знали о связи между здоровьем рыболовства и здоровьем сельскохозяйственных и лесных угодий на протяжении десятилетий, а возможно, и столетий. Некоторые прибрежные леса даже называются «Уоцуки-рин» — «леса для разведения рыбы» (Ивасаки, 2021). До сих пор практикуются сезонные церемонии, которые связывают лес и море, принося морскую воду к лесному храму (Iwasaki, 2021). В другом случае весеннее таяние снега приводит к тому, что определенный источник в храме Нигацу-до в Наре выходит из берегов и начинает спускаться к морю, указывая на начало весны (Бедини, 1994). Несмотря на признаки того, что люди исторически знали о связи между горами и морем, потребовалось некоторое время, чтобы связать кардинальные изменения в динамике питательных веществ и функционировании экосистем с введением химических удобрений.

Море Ариакэ в префектуре Кюсю представляет собой залив с соленой водой, в который поступает пресная вода из семи основных рек. Он имеет самую большую коллекцию приливных отмелей в Японии и демонстрирует сложность управления питательными веществами и интересы различных участников. Залив Ариаке обеспечивает среду обитания для диких рыб, а также значительную часть аквакультуры, включая морские водоросли и моллюсков (яги). и другие, 2011). Тем не менее, его водосборный бассейн также исторически интенсивно обрабатывался, и в наши дни много чая выращивается в горных районах с овощами и рисом в низинных районах (Ширатани). и другие, 2005). Таким образом, сток питательных веществ и эродированная почва, попадающие в залив, представляют собой проблему, которая затрагивает выращивание рыбы, моллюсков и морских водорослей. В то время как инновационные системы рециркуляции воды, улучшенное управление фермерскими хозяйствами в горных и низинных районах и другие меры улучшили условия, государственные учреждения, фермеры и исследователи продолжают пытаться понять и решить проблемы.

Два ракурса небольшого водного пути, проходящего через полууправляемый лес в Омэ, префектура Токио. Фотографии предоставлены Моэ Кисида.

Как отмечалось выше, снижение норм внесения чая на чайные поля улучшило качество воды в районе Сидзуока (Hirono и другие, 2009), тенденция, которая, вероятно, сохранится и в других чаеводческих регионах Японии. Существует общее движение к более точному, уместному и своевременному использованию удобрений. Как показывает движение сатояма, возрождающийся интерес к воссоединению с традиционными практиками дает дополнительные надежды на помощь в восстановлении здоровых экосистем. Сатояма — это традиционный аграрный ландшафт, в котором фермеры и лесоводы изменяют ландшафт и создают своего рода мозаику экологических систем, соответствующую паре предыдущих тысячелетий (Ito and Sugiura, 2021). Некоторые группы сатояма сосредотачиваются на создании сложных управляемых человеком ландшафтов, на которых произрастают знаменитые грибы мацутакэ (Satsuka, 2014). То, что группы молодых и пожилых людей, городских и сельских, объединяются, чтобы помочь возродить традиционные обычаи, является обнадеживающим примером того, как люди и окружающая среда могут переучиваться, чтобы жить вместе.

В недавней вдохновляющей статье было выявлено 3784 случая инициатив в области лесного хозяйства и рыболовства, направленных на улучшение качества воды и среды обитания рыб (Iwasaki, 2021). Автор приводит несколько примеров, в том числе проект лесовосстановления, известный как «Море тоскует по лесу» в Мияги/Ивате, который был инициирован производителем устриц, обеспокоенным состоянием экосистемы на уровне водораздела. Другой пример в Кумамото связан с выращиванием моллюсков, на этот раз в заливе Ариаке. Местные фермеры заметили негативное воздействие эрозии почвы вверх по течению на их моллюсков и начали работать с горными общинами, чтобы восстановить леса на уязвимых землях и уменьшить эрозию. В других проектах рассматривались вопросы, связанные с производством морских водорослей и морских ежей. Япония — одна из немногих стран, в которых есть инициативы такого рода под руководством фермеров, направленные на улучшение здоровья водосборных бассейнов путем объединения лесов и морей. Тип агентства и сотрудничества, которые демонстрируют эти совместные проекты, очень обнадеживает.

милые лесные духи Вазука Люди освобождают место для милых лесных духов и желаю удачи в Вазука, префектура Киото! Фото Джимми Берриджа.

Заключение

Теперь мы лучше понимаем, как изменения в составе лесных пород, возрастной структуре леса и самой почве влияют на способность удерживать воду, а также на здоровье и репродуктивный успех рыб и амфибий. Мигрирующие рыбы, которые путешествуют вверх по течению, чтобы отложить икру, могут играть важную роль в доставке питательных веществ из моря или озер, расположенных ниже по течению, но их миграция и размножение чувствительны к состоянию водных путей.

Современное производство чая требует внесения азота, даже если он поступает из органических источников, таких как местные сидераты, отработанные соевые бобы, полученные при производстве соевого соуса или мисо, рыбная мука или гуано летучих мышей. Это может быть дорогостоящим, и, в частности, синтетические формы могут стекать или выщелачиваться в грунтовые воды. Хорошее управление, которое включает в себя правильный выбор продукта, а также сроки и скорость применения, важны. Многие экологически ответственные чайные фермеры сократили количество удобрений и улучшили управление. Чайные фермеры осознают взаимосвязь между выращиванием чая и партнерами по течению и вносят свой вклад в поддержку здоровых водных путей, что оказывает положительное влияние на всех, кто находится ниже по течению, даже на рыбу и рыбаков.