Сельское хозяйство в солоноватой почве. Что выращивают в засоленной земле?

Двадцать лет назад нидерландский фермер Хюбрехт Янсе понял, что в его семейном деле, которым занималось уже третье поколение, скоро наступят перемены. В 2004 году правительство страны установило шлюзовые ворота в дамбе, отделявшей сияющее голубое озеро Веере от Северного моря. Открытые ворота должны были впускать морскую воду, чтобы уменьшить цветение вредных водорослей в часто застаивающихся водах озера. Однако связь с морем делала воду в озере более солёной. «А для нас, — говорит Янсе, — это стало проблемой».

Саликорния, вкусный галофит, в диком виде растёт вдоль побережья Северного моря; фермеры также выращивают её для питания людей.

Ферма Янсе — плоский как блин участок в 65 гектаров, лоскутное одеяло из полей сахарной свёклы, лука, картофеля, пшеницы и семян трав — прижимается к южному берегу озера Веере. Более солёная вода, просачиваясь в почву, означала, что его поля, ближайшие к озеру, станут бесполезными. Засоление было врагом сельского хозяйства на протяжении тысячелетий: хотя многие культуры способны выдерживать низкие и умеренные концентрации соли в воде и почве, высокие уровни снижают урожайность или полностью губят растения, нарушая осмос — процесс, с помощью которого растения перемещают воду по своим тканям.

Янсе задумался, сможет ли он выращивать саликорнию — галофит, то есть растение, исконно обитающее в солёной среде. В конце концов, этот тонкий суккулент буйно рос в диком виде прямо в этих краях. У растения безлистный стебель, напоминающий крошечный побег спаржи, а по текстуре оно сочное, хрустящее, похожее на приготовленную на пару зелёную фасоль, только с более солёным вкусом. Местные жители ели его сырым или варёным на протяжении сотен лет. Свой первый урожай Salicornia europaea, которую иногда называют солеросом или морскими бобами, Янсе посадил в 2006 году. Сегодня ферма также производит ледяник, морскую лаванду и морской фенхель — всё это галофиты — в дополнение к более традиционным овощам, выращиваемым дальше от берега. Янсе говорит, что ледяник пользуется популярностью; его молодые нежные листья обладают пряным, чуть кисловатым вкусом. Мелкие узкие листочки морской лаванды — пикантные и солоноватые, их часто кладут в салаты. Сочные стебли и листья морского фенхеля обычно отваривают или готовят на пару как гарнир.

В мире насчитывается более 7000 съедобных галофитов. Древние тексты свидетельствуют, что люди собирали их для еды, лечения и топлива на протяжении тысячелетий. В исторических записях они встречаются варёными, квашеными, маринованными и сырыми. Однако учёные начали изучать их потенциал для масштабного выращивания только в 1960-х годах. Накопленный объём исследований показывает, что галофитные культуры можно выращивать в больших масштабах и что они предлагают новый способ укрепить продовольственную безопасность. Работы также выявили, что некоторые галофиты богаты питательными веществами и соединениями, крайне важными для здоровья человека. Они насыщены антиоксидантами и противовоспалительными веществами, а разные виды обладают антиканцерогенными и противомикробными свойствами. Некоторые из них могут помогать снижать уровень глюкозы и липидов в крови, включая холестерин.

Янсе и другие фермеры уже продают галофиты пищевым компаниям в качестве добавок. Саликорния Янсе попадает в горчицу, майонез и карамель как заменитель соли с низким содержанием натрия. Она идёт в зелёную пасту, игристый чай и джин. Да и в целом люди уже едят множество растений, которые на каком-то этапе своей эволюции были солеустойчивыми или остаются таковыми до сих пор. Мангольд и свёкла происходят от галофитов, изначально дико росших в солёной среде Средиземноморья. Вокруг кокосов и фиников построен многомиллиардный бизнес. Киноа, выносливый южноамериканский галофит, ворвался на продовольственную сцену более десяти лет назад, и сегодня его можно найти в продуктовых магазинах и ресторанах по всему миру. Поэтому, по мнению исследователей, добавить на обеденную тарелку больше солелюбивых растений — вовсе не натяжка. «Галофиты определённо станут будущим, — говорит Джулия Моццо, младший научный сотрудник Флорентийского университета в Италии. — Большинство людей просто не осознают, насколько велика проблема».

А проблема заключается в резком повышении засолённости почв на обширных территориях планеты, усугубляемом изменением климата. Подъём уровня моря загоняет солёную воду всё дальше на прибрежные сельхозугодья; производители продовольствия от атлантического побережья США до Бангладеш выводят из оборота или забрасывают прибрежные земли из-за соли, по данным Продовольственной и сельскохозяйственной организации ООН (ФАО). Более продолжительные и глубокие засухи тоже проблема, поскольку они ускоряют испарение, оставляя в почве более высокие концентрации солеобразующих минералов.

Саликорния густо растёт в охраняемом солёном болоте на средиземноморском побережье Испании. Сочные стебли можно есть сырыми или приготовленными.

Орошение в сельском хозяйстве также повышает засолённость почв на внутриконтинентальных фермах по всему миру. Поливная вода содержит природные элементы — натрий, магний, кальций и калий, — которые образуют соли и со временем накапливаются в почве по мере многократного испарения воды. Согласно данным ФАО, засоление ежегодно выводит из сельхозпроизводства до 1,5 миллиона гектаров земли в мире и снижает урожайность почти на 46 миллионах гектаров в год. Засоление уже затрагивает 20 процентов всех обрабатываемых земель мира и 33 процента орошаемых сельхозугодий. Исследования предсказывают, что к 2050 году проблема ускорится из-за усиливающихся засух, которые лишают почву дождей, способных разбавлять соли, а также из-за повышения температуры, усиливающей испарение. Нехватка пресной воды «станет одним из главных последствий изменения климата», — говорит Эд Барретт-Леннард, эксперт по почвенному засолению из Университета Мёрдока в Перте, Австралия.

На полях с высоким засолением и истощающимися запасами пресной воды выращивание галофитов может оказаться единственной сельскохозяйственной альтернативой. Например, лебеда соляная — кустарник, используемый на корм овцам в Западной Австралии, — растёт в засушливых, солёных средах, таких как пустыни, солончаки, внутриконтинентальные болота и, что важно, на орошаемых пахотных землях. Такой корм может на треть или наполовину состоять из соляной лебеды, что значительно снижает объём пресной воды, необходимой для создания овечьего корма, отмечает Барретт-Леннард.

Экологи видят и более широкое применение галофитов, поскольку эти растения способны процветать в суровых экосистемах от тропиков до умеренных широт и приносят разнообразную пользу. На болотах, например, они защищают сушу от штормовых нагонов, ураганов и подъёма уровня моря, а также могут накапливать огромные объёмы углерода. Насколько сильно галофиты помогут окружающей среде, будет зависеть от того, как широко их станут потреблять люди или животные.

Ярким ветреным днём в мае прошлого года Яник Нюберг, генеральный директор компании NARA Climate Solutions, которая с помощью галофитов восстанавливает деградировавшие солёные болота на юго-западе Испании, провёл меня по тропинке, проложенной через обширное пространство болот компании вдоль реки Гвадалквивир. Для моего нетренированного глаза это выглядело не слишком впечатляюще, но Нюберг был явно в восторге от низкорослых, взъерошенных растений, росших повсюду. Всего несколько месяцев назад, сказал он мне, эта местность выглядела как плоская пустошь.

Он присел на корточки, выдернул из земли сухой, сорный экземпляр и предложил мне лизнуть его. На вкус было так, будто я высыпал в рот солонку. Это растение, Suaeda maritima, известное как сведа приморская, удерживает поглощённую соль в своей биомассе, пояснил Нюберг. Чрезвычайно солёный вкус не имеет особого значения, поскольку, как и остальные галофиты, растущие на этом некогда бесплодном болоте — «на любых десяти квадратных метрах здесь дружно растут семь или восемь разных видов в диком виде», — говорил Нюберг, — сведа не предназначена для употребления человеком. NARA собирает эти растения, мульчирует их вместе и продаёт полученную биомассу датской компании Halorefine, которая извлекает богатые полифенолами химические вещества для использования в пищевых добавках и косметике. Затем Halorefine перерабатывает остатки в корм для рыб, который продаётся рыбоводческим хозяйствам, в конечном счёте помогая кормить людей.

Колоссальные объёмы пресной воды и земли используются для выращивания культур на корм животным. Исследователи и фермеры по всему миру пытаются дополнять корма галофитами, выращенными на малопродуктивных землях — представьте себе деградированные побережья и пустыни, — которые не конкурируют с плодородными угодьями, где выращивают пресноводные культуры. В США, например, фермеры скармливают крупному рогатому скоту Distichlis spicata (солончаковую траву).

Растения Нюберга вокруг наших ног и уходящие вдаль выглядели как стебли, покрытые сотнями крошечных зелёных цветов, потому что они уже дали семена. Месяцем раньше они сами были едва заметными проростками. «Вот как быстро может происходить это восстановление, при том что нам практически ничего не нужно делать, — заметил Нюберг. — В некотором смысле это самый лёгкий вид земледелия: ты просто немного затапливаешь участок земли и позволяешь природе делать то, что у неё получается лучше всего».

Люди по всему миру используют естественный рост галофитов в своих регионах. Через несколько недель после дегустации S. maritima в Испании я прибыл в ганскую деревушку Фиаксор, чтобы посетить один из таких сельскохозяйственных объектов — проект восстановления, которым руководит компания Seawater Solutions, застройщик и дочерняя компания NARA. Seawater Solutions инвестирует в проекты восстановления водно-болотных угодий на деградированных прибрежных землях. Фиаксор цепляется за внутренний край большой солёной лагуны на юго-восточном побережье Ганы. Маленькая деревня — это скопление низких бетонных домов, растянувшихся по узкой полосе плоского песка, вдающейся в глубокую лагуну. Пигмейские козы жуют короткую траву, растущую грязными проплешинами между тесно стоящими домами.

Население около 300 человек живёт за счёт рыболовства, которое стало настолько ненадёжным из-за перелова и чрезмерного роста водорослей, что многие молодые люди уехали. Чтобы создать новый источник дохода, примерно в 2004 году деревня разрешила компании по добыче соли устроить соляные бассейны на своей северо-восточной окраине. Надежда была на то, чтобы добывать минерал и зарабатывать на аренде земли, благодаря чему деревня смогла бы извлечь выгоду из процветающего, но часто построенного на эксплуатации соляного экспортного бизнеса Ганы. Этот процесс уничтожил защитную растительность острова, включая мангровые заросли. Бизнес закрылся в 2014 году, и Фиаксор остался с бесплодной землёй, став более уязвимым для штормов, наводнений и подъёма уровня моря.

Seawater Solutions начала здесь работу в конце 2020 года. Рафаэль Ахиакпе, директор компании в Гане, рассказал мне, что одной из ранних идей было обучить фермеров выращивать галофитные культуры для употребления в пищу человеком. Затем он усмехнулся и сообщил, что местные жители быстро просветили его: их Sarcocornia fruticosa — еда для коз, а не для людей. Вместо того чтобы убеждать людей есть то, что им не нужно, в Фиаксоре внедряют саркокорнию, более выносливую, многолетнюю разновидность саликорнии, в то, что людям действительно необходимо: в корм для рыб.

Сейчас компания нанимает нескольких жителей Фиаксора и высадила тысячи саженцев мангровых деревьев на земле, которую деревня когда-то арендовала у соляной компании. Рядом с одной из рощ Ахиакпе провёл меня вокруг искусственного пруда площадью около 800 квадратных метров, где подрастали крошечные тиляпии, предназначенные для вылова жителями деревни в те дни, когда рыбалка в солёной лагуне не приносит улова. Рядом с прудом, со стороны лагуны, саркокорнию готовились пересадить с делянки, процветающей в штаб-квартире компании примерно в получасе езды.

Жители деревни Фиаксор в Гане создали рыбоводный пруд (слева), чтобы обеспечить пропитанием местных жителей, и собираются выращивать галофит саркокорнию на соседней засолённой земле в качестве корма для рыб. Рыбные отходы будут удобрять растения.

Стоки из рыбного пруда будут удобрять галофиты, а галофиты пойдут на корм рыбам; их семена дают богатую белком и маслом рыбную муку. Деревня зарабатывает, сдавая землю в аренду компании. А Seawater Solutions получила аккредитацию от организации на продажу углеродных кредитов за то связывание углерода в корневой зоне, которое обеспечат саркокорния и мангры. Компания утверждает, что делит доход с деревней.

Дорис Атитсогбуи, управляющая объектом и жительница деревни всю жизнь, сказала мне, что селяне были «счастливы и взволнованы», когда Seawater Solutions предложила свой проект, потому что в Фиаксоре не было работы. Она хотела бы, чтобы подобные участки распространились по всему региону дельты Вольты, где рассредоточены сотни других рыбацких деревень. Солёные растения могли бы помочь решить целый ряд социальных проблем.

Наука о галофитах применяется и к традиционным культурам. Исследователи из Университета науки и технологий имени короля Абдаллы в Саудовской Аравии вырастили сорта томата смородинового — мелкого дикого родственника обычного помидора, произрастающего в Перу, — и обнаружили пять сортов, которые отлично показали себя в сильно засолённых условиях. Учёные изучают гены этих разновидностей, которые можно было бы перенести в другие томаты. Исследователи из Калифорнийского университета в Дэвисе пытаются создать трансгенные сорта люцерны, африканского проса, арахиса и риса, способные расти в солёных условиях.

Однако препятствий всё ещё много. Некоторые галофиты вырабатывают щавелевую кислоту, токсичную для почек при употреблении в больших количествах. Многие из этих растений относятся к «включающим» галофитам, то есть они поглощают натрий из окружающей среды. Эта особенность делает их пищей с высоким содержанием соли, что может вызывать беспокойство у людей с высоким кровяным давлением. («Исключающие» галофиты справляются с солёной средой, блокируя поступление натрия в корни.) Агрономы, однако, выяснили, что уровень натрия во многих собранных культурах можно значительно снизить с помощью кулинарной обработки.

Выращивать эти культуры тоже может быть непросто, потому что многим всё же требуется некоторое количество пресной воды. Саликорнии, например, нужна пониженная солёность для прорастания весной. «Я говорю другим фермерам в моём регионе, — объясняет Янсе, — что наличие пресной воды в нужный момент даже более важно, чем для пресноводных культур».

Возможно, самая большая проблема для фермеров, по словам Янсе, в том, что за пределами таких регионов, как его, спрос на галофиты невелик. Большинство людей никогда о них не слышали. Если эти продукты и встречаются, то, как правило, их выращивают на небольших фермах и предлагают в премиальных супермаркетах или ресторанах — ирония, не ускользнувшая от сторонников, утверждающих, что добавление большего количества галофитов в мировой рацион могло бы помочь в борьбе с голодом и отсутствием продовольственной безопасности в странах с низким доходом.

Чтобы повысить осведомлённость публики, некоторые агрономы превратились в шеф-поваров экспериментальных кухонь, осознав: чтобы эти овощи распространились, люди должны их попробовать. Исследователи обнаруживают, что чем больше потребители знают о воздействии сельского хозяйства на окружающую среду, тем более они открыты к галофитам. В марте 2024 года команда Флорентийского университета провела небольшое качественное исследование, чтобы оценить жизнеспособность Tetragonia tetragonioides — вида тёмно-листового зелёного галофита — в качестве альтернативы шпинату. Шпинат относительно солевынослив, но тетрагонию можно стабильно выращивать в теплице при гораздо более высоком соотношении солёной и пресной воды — вплоть до вдвое большего, чем способен выдержать шпинат.

Участникам не сказали, как выращивали растение, прежде чем они его попробовали. Небольшой процент из них заявили, что готовы платить за тетрагонию больше, чем за шпинат, просто потому, что она им больше понравилась. Но этот процент почти утроился, когда людям сообщили, что тетрагонию вырастили экологично, с меньшими затратами пресной воды. (Результаты исследования ещё не опубликованы.) Легко говорить, как бы ты поступил, замечает Моццо, работавшая над этим исследованием, но результат подтверждает идею, что людей можно убедить покупать эти растения. Энтузиасты галофитов любят напоминать слушателям, что до 2010-х годов мало кто из потребителей за пределами Южной Америки знал киноа. Затем, в 2013 году, ООН объявила Международный год киноа и профинансировала информационную кампанию, нацеленную на фермеров и потребителей.

Тем не менее сельскохозяйственная политика может создавать «узкие места и препятствия» для более широкого распространения выращивания галофитов, говорит Кейт Негач, исследователь политики солевого сельского хозяйства из Свободного университета Амстердама. Во многих странах или штатах правительства выплачивают субсидии в первую очередь на традиционные культуры; если бы фермер, выращивающий кукурузу и получающий субсидию, захотел переключиться на ледяник из-за того, что на его землю просачивается солёная вода, он вряд ли получил бы на это субсидию. А во многих юрисдикциях водопользование контролируется местными водными советами, которые ещё нужно убедить в жизнеспособности галофитов. Некоторую надежду даёт Европа, где политические дискуссии о практиках солевого сельского хозяйства возникают всё чаще. «Дело начинает сдвигаться с мёртвой точки», — говорит Негач.

В Гане, как и в Нидерландах и Испании, урок для исследователей, предпринимателей и фермеров состоит в том, что галофиты работают тогда, когда соответствуют культурным и экономическим потребностям. В Нидерландах, говорит Янсе, видеть галофиты на обеденной тарелке — нормально. В Гане эти растения выполняют иную, но не менее важную функцию, обеспечивая рыбным кормом и доходом для местных жителей.

Во всё более солёном мире существует острая потребность в разнообразном применении этих растений. Агрономы, почвоведы и экологи почти на всех континентах работают над решением проблемы сельскохозяйственного засоления, и галофиты уже растут в самых разных климатических условиях. И, как показали участники флорентийской дегустации тетрагонии, люди, возможно, готовы есть эти продукты, даже если пока об этом не знают.

Как растения справляются с засолённой почвой?

Растения могут переносить некоторое количество соли в почве, например хлорида натрия, но галофиты справляются с гораздо более высокими концентрациями, которые могут возникать из-за проникновения солёной воды, засухи или даже многолетнего орошения. Такие галофиты, как саликорния и киноа, используют один или несколько приёмов, чтобы справляться с избыточной солёностью: ограничивают поступление соли в корни; запасают соль в защитных карманах внутри клеток листьев, чтобы она не накапливалась в остальной части клетки, где может стать токсичной; или выделяют соль через пузыри или железы на внешней поверхности листьев. Белки в корнях, стеблях и листьях управляют этими действиями.

Блокировка

Корни саликорнии могут ограничивать проникновение ионов, образующих соль, таких как натрий и хлорид. Наружный слой корня, или эпидермис, может быть почти непроницаем для соли, а внутренний слой (эндодерма) содержит воск в клеточных стенках, который отталкивает ионы, но пропускает воду.

Хранение

Саликорния и другие галофиты могут перемещать избыток натрия и хлорида в защитные карманы — вакуоли внутри клеток листа. Таким образом ионы не повреждают ферменты и работающие структуры в цитоплазме.

Выделение

Киноа перемещает ионы соли в пузыри на поверхности листа. Когда пузырь наполняется, он может лопнуть, высвобождая ионы. У других галофитов есть солевые железы, выделяющие ионы на поверхность листа, откуда их может смыть водой или сдуть ветром..

Источник: Рейчел Пэрсонс, Scientific American № 332, март 2025 г.

Предыдущая статья:
Как научить крокодила тому, что не стоит есть.