Сравнительная экологическая и экономическая оценка производства огурцов в теплицах и Opuntia ficus-indica в засушливых регионах

Почему это важно для сухих земель

Во многих регионах с жарким и сухим климатом фермеры испытывают трудности с обеспечением продовольственной безопасности на фоне роста нехватки воды и удорожания энергии. Во многих таких местах теплицы с популярными овощами, например огурцами, потребляют большие объемы орошения, топлива и электроэнергии. В этом исследовании поставлен простой, но актуальный вопрос: что произойдет, если использовать те же тепличные сооружения для выращивания очень иной культуры — выносливой кактусовой Opuntia ficus-indica? Сравнивая полную экологическую и экономическую «счетность» для каждого варианта на примере восточного Ирана, авторы исследуют, как фермеры могут сохранять доходы, одновременно снижая нагрузку на уязвимые земли и истощающиеся водные ресурсы.

Две теплицы — один суровый климат

Исследование проводилось в Систане, регионе на границе Ирана и Афганистана, характеризующемся долгими засухами, сокращением водно-болотных угодий, частыми пыльными бурями и падением уровня подземных вод. Здесь многие теплицы уже построены, но часто простаивают, когда колодцы иссякают или вода становится слишком соленой для деликатных овощей. Команда сравнила две реальные тепличные системы в этой среде: традиционное производство огурцов, требующее частого полива, обогрева в прохладные ночи и многократных внесений удобрений и пестицидов, и теплицу для выращивания Opuntia ficus-indica — кактуса, чьи пластины можно использовать в пищу и как корм для животных. Обе системы оценивались на всех стадиях — от строительства теплицы до сбора одного тонны продукции.

От строительства до урожая: отслеживание последствий

Чтобы сравнение было справедливым и всесторонним, авторы применили оценку жизненного цикла — метод, который отслеживает экологические воздействия от сырья и строительства до повседневной эксплуатации. Они рассчитали выбросы, усиливающие потепление климата, ущерб водным и экосистемам, использование ресурсов и расход воды для обеих культур. Параллельно была проведена оценка затрат по жизненному циклу на 25 лет, учитывающая затраты на строительство, топливо и электроэнергию, воду, удобрения, труд и ожидаемые доходы. Кроме того, измеряли антиоксидантную активность в пластинах кактуса, чтобы лучше понять, как растение переносит суровые условия, что объясняет его способность успешно расти при низких вводах.

Экологическая нагрузка: «жадные» огурцы против выносливого кактуса

Результаты показывают, что огурцы гораздо более требовательны к окружающей среде, чем кактус. На тонну урожая производство огурцов вызвало в 4,5 раза больше выбросов, усиливающих потепление климата, и более чем в восемь раз большее потребление воды по сравнению с Opuntia. Активное использование дизеля и электроэнергии в теплицах для огурцов доминировало по категориям глобального потепления, загрязнения воздуха и токсичности. Строительство самой теплицы — бетонные фундаменты, кабели и металлические трубы — тоже дало заметный вклад для обеих культур, обеспечив более 95% ряда показателей токсичности и использования ресурсов. Тем не менее, при совместной оценке строительства и эксплуатации переход на Opuntia снизил суммарные экологические воздействия примерно на 75%, в основном потому, что кактусу требуется значительно меньше воды, удобрений и энергии после возведения теплицы.

Финансы: быстрая окупаемость против долгосрочной устойчивости

На бумаге огурцы сначала выглядели финансово привлекательнее. За 25 лет система огурцов показала более высокий внутренний коэффициент доходности и окупила инвестиции примерно за шесть с половиной лет, по сравнению с более чем двенадцатью годами для системы с Opuntia. Но это преимущество зависит от стабильного доступа к большим объемам оросительной воды и топлива — как раз того, чего не хватает в Систане. Исследование показало, что расход воды и топлива для огурцов был почти в десять раз выше, чем для кактуса, что увеличивает долгосрочные затраты и риски. Система с кактусом имела более низкие суммарные затраты — примерно на треть меньше, чем огурцы — и требовала меньше рабочих часов, освобождая время для переработки или продажи дополнительных продуктов на основе кактуса, таких как корм для животных или пищевые ингредиенты.

Новая роль для простаивающих теплиц

Для фермеров и планировщиков в засушливых регионах вывод исследования прост: использование существующих теплиц для выращивания Opuntia ficus-indica вместо влаголюбивых огурцов может значительно сократить экологический ущерб и при этом предложить более стабильный экономический путь в условиях дефицита воды и энергии. Теплица с кактусом требует меньше орошения, удобрений и химической обработки, но при этом по-прежнему дает полезную пищевую и кормовую продукцию на бедных почвах и при солоноватой воде. Хотя доходы накапливаются медленнее, система лучше соответствует реалиям подсыхающего климата и может помочь сохранить фермерские доходы там, где традиционные овощи становятся невозвратными. Короче говоря, переориентация тепличных площадей на выносливые кактусовые культуры — практический способ сэкономить воду, сократить выбросы и повысить устойчивость в одних из наиболее уязвимых к климату сельскохозяйственных регионов мира.

Цитирование: Abyar, H., Pakzad-Toochaei, S. & Einollahipeer, F. Comparative environmental and economic assessment of greenhouse cucumber and opuntia ficus-indica cultivation in arid regions. Sci Rep 16, 11736 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-43088-5

Ключевые слова: сельское хозяйство в засушливых районах, тепличное хозяйство, дефицит воды, оценка жизненного цикла, Opuntia ficus-indica