Зеркала рисовых чеков: от буйволов к лазерам

Восьмое чудо света: рисовые террасы в Банауэ

В горах Филиппин склоны настолько резкие, что по ним трудно даже просто подняться. Более 2000 лет назад люди из племени ифугао превратили эти горы в огромную ферму. Без машин, экскаваторов и даже металлических инструментов они вручную перекроили ландшафт целых горных хребтов.

Как они это сделали? Использовали силу воды! Сначала поперёк склона строили прочную подпорную стену из камней — это был внешний край будущей ступеньки-чека. Камни укладывали вручную. Затем на вершине склона копали пруд. Из этого пруда воду выпускали по желобам в ту сторону, где уже стояла стена. И поток просто наполнял будущий чек. 


Главный секрет заключался в стенах. Их кладка была сделана так, чтобы пропускать лишнюю воду, но удерживать земляную жижу, в которую и сажают рис. Камни подбирались и укладывались так плотно, что стена могла выдержать даже землетрясение. Филиппинцы создали горный водопровод: вода из лесных ручьёв текла по сложной системе каналов и бамбуковых труб сверху вниз, из одного чека в другой, под воздействием гравитации. 


Суммарная длина этих стен составляет более 20 тысяч километров — это как половина экватора Земли. Древние инженеры и агрономы понимали природу не хуже современных, и террасы в Банауэ работают до сих пор. 

Верный помощник рисовода — карабао

В традиционном рисоводстве ключевую роль играет карабао — водяной буйвол. Это мощное и доброе животное называют национальным символом Филиппин за его трудолюбие.


Карабао идеально подходит для работы в грязи: его широкие копыта не дают ему утонуть в мягком иле. Своими копытами буйвол создаёт плужную подошву — плотный слой почвы. Она работает как дно бассейна, не давая воде уходить глубоко в землю. Раньше карабао помогал фермерам выравнивать поля, таща за собой простую деревянную доску, на которой стоял человек, на глаз определяющий, где нужно подрезать бугор, а где засыпать ямку. Это был тяжёлый труд: на выравнивание одного гектара с буйволом уходило до 12 дней.

Рису мешают кочки

Но зачем люди с древности вкладывали столько усилий в строительство сложных гидротехнических сооружений, да ещё и с идеально ровной поверхностью? Ведь она всё равно покрыта водой на 5–10 сантиметров. Казалось бы, какая разница, если дно такого бассейна будет немного неровным?


Если на поле есть ямки, глубина воды там становится слишком большой, и молодым росткам не хватает кислорода. Учёные называют это состояние гипоксией. Процесс дыхания — окисление сахаров в митохондриях клеток — нужен, чтобы получить энергию для роста, деления и ремонта клеток. Если воды слишком много, рис вынужден переходить на анаэробный гликолиз — расщепление глюкозы и выработку энергии (молекул АТФ) без участия кислорода. В ходе этого процесса из глюкозы получается этанол (этиловый спирт, C₂H₅OH) и выделяется углекислый газ (CO₂):

Глюкоза (C₆H₁₂O₆) → Этанол (2 молекулы C₂H₅OH) + Углекислый газ (2 молекулы CO₂) + Энергия (2 молекулы АТФ) 

При анаэробном дыхании рис получает из одной молекулы глюкозы всего 2 молекулы АТФ вместо 32: именно столько вырабатывается при кислородном дыхании. Когда воды слишком много, растения тратят все свои силы на выживание, их рост замедляется, а количество урожая падает. 

С другой стороны, когда на кочках слой воды слишком тонкий или его нет совсем, начинается нашествие сорняков. Вода — отличный защитник риса. У него есть специальный орган-акваланг, чтобы доставлять кислород к корням, аэренхима. Но как только кочка оголяется, сорняки идут в атаку, отбирая у риса свет, еду и воду. А ещё, когда солнце припекает кочку, вода с её поверхности испаряется, а соли, растворённые в почве, поднимаются вверх и остаются на поверхности. Соль отравляет рис, нарушая баланс минералов.

Учёные подсчитали: каждые 10 миллиметров неровности на поле приводят к потере 260 килограммов зерна с каждого гектара! Вот почему фермеры так стремятся сделать свои поля идеально плоскими, как поверхность стола.

Эпоха лазерных технологий

В наше время, чтобы добиться идеальной ровности поля, фермеры используют лазерные планировщики:

1. В центре поля на высоком штативе устанавливается прибор, который выпускает лазерный луч. Этот луч быстро вращается, создавая ровную плоскость над всем полем.

2. На тракторе закреплена высокая мачта с датчиком. Этот датчик улавливает лазерный луч. А под трактором закреплён ковш-скрейпер для выравнивания почвы.

3. Если трактор наезжает на кочку, датчик оказывается выше лазерного луча. Компьютер мгновенно понимает это и отдаёт команду машине: «Опустить ковш!» Ковш срезает лишнюю землю.

4. Когда трактор проезжает по яме, датчик опускается ниже луча, и компьютер приказывает: «Поднять ковш!» Земля, накопленная в ковше, высыпается в яму.

Такая система работает с невероятной скоростью: компьютер проверяет положение луча 10 раз в секунду. В результате поле становится ровным с точностью до двух сантиметров. То, что буйвол делал две недели, трактор с лазерной системой делает за 3–4 часа.


Рис очень чувствителен к соли. Когда грунтовые (подземные) воды приносят слишком много минералов, происходит засоление почвы. Рис не может пить воду, даже если стоит в ней, наступает физиологическая засуха.

Физиологическая засуха возникает из-за специфики поглощения воды растениями. Вода всасывается благодаря осмосу — разнице концентраций соли внутри и снаружи клетки. Если вода снаружи пресная, без соли, то она устремляется внутрь клетки, как бы разбавляя её солёность. Но если вода снаружи солёная, то растение начинает терять воду, которая разбавляет внешнюю среду.

В итоге рис желтеет и умирает. Лазерная планировка помогает и здесь. На идеально ровном поле вода равномерно проходит через слой земли, растворяет лишнюю соль и уносит её в дренажные каналы.

Почему это важно для планеты?

На ровном поле не нужно заливать лишние тонны воды, чтобы скрыть верхушки кочек. Это позволяет тратить на 20–40% меньше жидкости. Учитывая, что сельское хозяйство потребляет больше всего пресной воды в мире, это огромный вклад в борьбу с засухой. 

Поскольку вода на ровном поле сама подавляет сорняки, фермерам нужно меньше гербицидов. Это значит, что реки вокруг полей становятся чище, а на производство удобрений тратится меньше энергии. А ещё на ровном поле удобрения распределяются равномерно, рис усваивает их лучше.

На рисовых полях живут микроорганизмы археи, которые выделяют метан — газ, который способствует глобальному потеплению. Учёные придумали метод «периодического затопления и осушения», который сокращает выбросы метана почти вдвое. Но этот метод работает только на идеально ровных полях, иначе при осушении на кочках рис погибнет от жажды, а в ямах метан продолжит выделяться.

Раньше фермерам приходилось с помощью силы речных потоков строить гигантские горные террасы, а вместо тракторов использовать буйволов-карабао, которые неделями ровняли грязь копытами. Сегодня всё проще: по полю ездит трактор с лазерными технологиями. Ровное поле экономит пресную воду, защищает реки от лишней химии и даже помогает планете меньше нагреваться.