ОСНОВНЫЕ ЗАКОНЫ БИОЛОГИЗАЦИИ ЗЕМЛЕДЕЛИЯ

Современный кризис сельского хозяйства, последствия которого становятся все более ощутимыми, выдвинул на одно из ведущих мест в мировой агрономической науке биологизацию земледелия в качестве одной из доминирующих тенденций в современном мировом земледелии.

Это позволяет предположить, что для многих стало очевидным, что интенсивное земледелие подошло к той грани, когда без снижения химической нагрузки, без оптимизации структуры почвенной микрофлоры, без восстановления естественной микробиологической активности почвы дальнейшее экологически эффективное и экологически безопасное растениеводство невозможно. Очевидным также стало и то, что наиболее экономичным и целесообразным выходом из сложившегося кризиса является внедрение программ биологизации земледелия. Однако на сегодняшний день у аграриев, как правило, отсутствует четкое понимание, что же собой представляет биологизация земледения, какие аспекты включает в себя данное понятие и каким образом системно и поэтапно должна внедряться стратегия биологизации.

По нашему мнению, под биологизацией следует понимать интенсификацию и обеспечение максимальных эффектов биологических факторов в системах земледелия. В этом смысле БИОЛОГИЗАЦИЯ – это сложное и ёмкое понятие, объединяющее целую систему взаимосвязанных организационно-технических мероприятий направленных на грамотное использование законов природы, достижений науки, ориентированных на оздоровление почвы, снижение себестоимости и повышение качества сельхозпродукции. Биологические системы земледелия — это высшая форма биологизации, которая предусматривает решение вопросов эффективного функционирования почвенной экосистемы, восстановления и расширенного воспроизводства естественного плодородия и обеспечения оптимального функционирования системы „почва — растение”.

Анализируя концепцию биологизации агротехнологий, В. И. Кирюшин (2019) обращает внимание на принципиальное отличие понятий биологического (органическое, альтернативное) и биологизированного земледелия. Биологическое (органическое) земледелие — это возделывание сельскохозяйственных культур, в основном полевых (пшеница, подсолнух, кукуруза) и плодово-ягодных, без применения минеральных удобрений, пестицидов, регуляторов роста, а также генномодифицированного посевного материала. Согласно В. И. Кирюшину (2019), такие взгляды зародились еще в 30-е гг. на основе философии А. Говарда и теософии Р. Штайнера, основавшего биодинамическое земледелие. Все они возникли как инструмент претворения в жизнь идеологических установок. Сподвижники органического земледелия активно пропагандировали „земледелание”- создание плодородных почв посредством применения органических удобрений, компостов, сидерации.

Цитируемый автор обращает внимание, что в биологическом (органическом) земледелии невозможно управлять минеральным питанием растений по периодам органогенеза и вообще трудно или невозможно добиваться сбалансированности питания растений по макроэлементам, не говоря уже о микроэлементах. В. И. Кирюшин отмечает и ряд противоречий органического земледелия: подверженность органических продуктов заражению патогенными микроорганизмами, развитию фузариозов и образованию микротоксинов, значительному накоплению их при хранении инфицированного зерна. (Кирюшин, 2019). По-видимому, именно в связи с этим, несмотря на широкую пропаганду биологического земледелия, оно так и не получило широкого распространения в зарубежной практике. В странах Европы площади сельскохозяйственных угодий под альтернативным земледелием составляют лишь 0,5-1,0% при неоправданно высоком уровне цен на „биологические” продукты питания. Понятие „биологизация” не следует также смешивать с экологизацией, т. к. биологизация является одним из направлений экологизации земледелия. Оно гораздо сложнее интенсивных систем и не имеет ничего общего с примитивным земледелием. В основу концепции положены принципы идентификации основных биологических факторов в системах земледелия и механизмы их интенсификации (Табл. 1). Основные биологические факторы в системах земледелия и способы их интенсификации (Парахин и соавт., 2013).

Биологизированное земледелие, в отличие от биологического (органического), должно прежде всего базироваться на глубоком знании и рациональном использовании законов природы в интересах человека, снижении энергоемкости и повышении рентабельности сельскохозяйственного производства за счет научно обоснованного применения приемов активизации жизненно важных процессов в почве и растениях, уменьшения энергозатрат и использования с этой целью биологических средств и методов. Другими словами, основная задача биологизации – научиться продуктивно использовать бесплатный природный ресурс и увеличить эффективность использования человеческого ресурса. Успех в этой области может быть обеспечен только в условиях знания и рационального использования ряда общих и специфических законов природы и тех практических выводов, которые из этих законов логически вытекают. К общим законам предлагаем относить основные законы земледелия. Ниже приводим несколько законов, которые непосредственно связаны с концепцией биологизации агротехнологий. 1. Закон равнозначности и незаменимости факторов жизни растений почвенной биоты и взаимодействия между внешним и внутренним биоценозами. Согласно этому закону ни один фактор жизни растений не может быть заменен другим.

В этом смысле напрашивается вывод, что совершенствование только одного-единственного агроприема неспособно коренным образом и гарантированно повлиять на конечный результат. Если весь комплекс технологических приемов не будет в должной мере направлен на оптимизацию комплекса факторов жизни растений и биологической активности почвенной биоты, не будет выполняться качественно и в срок, – результат воздействия на один только фактор может быть нивелирован негативным влиянием целого ряда других факторов. Следовательно, для получения наибольшего результата необходимо воздействие на весь комплекс факторов функционирования системы „почвенная биота ↔ почва ↔ сельскохозяйственная культура”, соответственно, необходима БИОЛОГИЗАЦИЯ всего комплекса технологических операций. Многочисленные исследования в этой области показывают, что биологизация всего комплекса агротехнологических операций, снижение техногенных нагрузок на почву не только стабилизируют эколого-мелиоративное состояние агроландшафтов, но и обеспечивают дальнейший процесс земледелия.

Перспективной, на нынешнем этапе биологизации, является разработка системы мероприятий, позволяющих на фоне разумного сочетания биологических и техногенно-химических операций найти компромисс между экономикой и экологией. В этом плане весьма актуальными являются исследования приемов комплексной мелиорации, оптимизирующих почвенное плодородие, основанных на эффективном сочетании сидератов, зеленной оттавы, соломы зерновых злаков, промежуточных культур, эффективных биопрепаратов и рациональной обработки почвы. Из биопрепаратов определенный интерес вызывают ассоциативные комплексные бактерии, позволяющие уменьшить антропогенную нагрузку на почвы за счет снижения потребности в химических средствах защиты растений и азотных удобрений. Перспективными в этом направлении являются приемы альгализации почв азотфиксирующими видами водорослей (Jigău et al., 2019) и биогумусовых веществ (Жигэу и соавт., 2019). Важнейшими направлениями в комплексной биологизации агротехнологий являются: биомелиорация почвы соломой и сидератами (Уваров, 2013), фитомелиорация с помощью многолетних трав (Денисов, 2004; Панасов, 2000, 2004), минимализация обработки почвы (Картамышев, 2002, 2003), активизация участия микрофлоры (Мишустин, 1975) и зоофауны (Картамышев, 1990). Комплексный подход при биологизации земледелия предлагают использовать В. Б. Беляк (2003) и В. И. Кирюшин (1996). 2. Закон минимума, из которого следует, что действие отдельного экологического фактора тем существеннее, чем больше он находится по сравнению с другими факторами в минимуме.

Этот закон сформулировал Ю. Либих еще в 1840 г. Из которого следует, что ОТ ВЕЩЕСТВА, КОНЦЕНТРАЦИЯ КОТОРОГО НАХОДИТСЯ В МИНИМУМЕ, ЗАВИСИТ РОСТ И РАЗВИТИЕ РАСТЕНИЙ, ВЕЛИЧИНА И СТАБИЛЬНОСТЬ ИХ УРОЖАЙНОСТИ. К сожалению, и в современном земледелии (СПУСТЯ 180 ЛЕТ) сущность этого закона сводится к содержанию нескольких макроэлементов, а плодородие почвы воспринимается как способность почвы удовлетворять потребность в питании, а графическим отображением данного закона является «бочка Добенека». Согласно А. И. Попову (2006), современное понятие плодородия почв связано с обеспечением ряда условий роста растений и с доступностью для них элементов минерального питания. Отчасти этим объясняется повышенное внимание к балансу зольных элементов. Успехи в этом направлении значительны. Развитие агрохимии во многом обязано ему. Но такой подход конечен, и предел уже ощущается. Одним из поисковых направлений в области регуляции продуктивности и скорости развития растений является выяснение точек приложения отдельных факторов, имитирующих продукционный процесс, и согласование мер, на расширение этих пределов.

При этом воздействие на продукционный процесс должно быть множественным – по возможности направленным на максимальное количество лимитирующих факторов. Чем полнее создается комплекс благоприятных для растений условий, тем выше будет урожай. Продуктивность агрофитоценозов – венно – климатических условиях и от физиологических условий сельскохозяйственных культур. В агроценозах, которые, по сути, являются разбалансированными экосистемами, трофическая связь между почвой и растениями нарушена, часть функциональных звеньев отсутствует. Поэтому для того, чтобы почва функционировала нормально, необходимо восстановить щели, восполнить утраченные ею звенья. Иначе говоря, необходимо воспроизвести/оптимизировать весь комплекс процессов и функций слагающих плодородия. Продукционным процессом сельскохозяйственных культур можно управлять с помощью нескольких видов коррекций. Физическая коррекция – система мероприятий, направленных на создание и поддержание благоприятного для культурных растений водного, теплового и воздушного режимов, а также биологической активности почв. Основные приемы физической коррекции. Химическая коррекция – система мероприятий, направленная на регулирование продуктивности сельскохозяйственных растений посредством химизации. Химическая коррекция осуществляется за счет восполнения запасов элементов минерального питания растений в почве, применения некорневых подкормок макро- и микроэлементами, регулирования кислотного и солевого режимов почв. Исторически химическая коррекция была вторым эволюционным шагом растениеводства.

Можно констатировать, что путь химической коррекции полностью реализован в промышленном сельском хозяйстве. Вместе с тем, по мнению А. И. Попова (2006), все еще продолжающееся увеличение производства минеральных удобрений и различных химических пестицидов в сочетании с многократной механической обработкой почв практически низводит почву на уровень гидропонной системы. В связи с этим, по мнению цитируемого автора, существующий путь химической коррекции в земледелии является тупиковым. В этих условиях были теоретически фундаментированы, экологически и экономически обоснованы две основные концепции современного сельскохозяйствования почвенных ресурсов: 1) система устойчивого развития сельского хозяйства; 2) система адаптивной интенсификации производства. Система устойчивого развития сельского хозяйства основана на традиционных способах растениеводства, а система адаптивной интенсификации производства – на инновационных подходах, требующих использования генетических ресурсов растений, а также повсеместного применения методов биологической коррекции продуктивности сельскохозяйственных культур.

Биологическая коррекция – совокупность мероприятий, направленных на восстановление трофической системы почва (почвенная биота) – растение, одно из эффективных направлений управления функционированием почвенной экосистемы и продукционным процессом. Виды мероприятий биологической коррекции продуктивности (Попов, 2006). Биологическая коррекция — это новый эволюционный шаг направленного воздействия на биофизические и биогеохимические процессы функционирования почвенной экосистемы и развития единой функционирующей системы: свойства и режимы почвы – продукционный процесс, расширенное воспроизводство потенциального плодородия – природно-антропологенное черноземное почвообразование. Современная теория биологической коррекции базируется на научных достижениях современных биотехнологий: вермикультивирование, производство микробиологических, водорослевых, бактериально-водорослевых препаратов, биогумусовых веществ, физиологически активных веществ, биологических средств защиты растений и др. Биологическая коррекция – это способ управления динамикой всех составных частей плодородия и процессами расширенного воспроизводства и природно-антропогенного черноземного почвообразования, тем самым и составными частями функционирования единой пищевой системы почва – растение. При этом обязательно должны учитываться физиологические особенности растений. Основные звенья биологической коррекции в системе почва – растение: — интенсификация биологических процессов оструктуривания, разрыхления, порообразования, гомогенизации пахотного слоя. — восстановление системы гумусовых веществ; — хорошо гумифицированный органический материал с мюллевым типом гумуса; — азотфиксирующие микроорганизмы; — литологические организмы, т.е. организмы, способные к активному биологическому выветриванию минеральной массы. Главной задачей агротехнического комплекса, применяемого в целях коррекции факторов плодородия, является обеспечение в агрогенном слое почвенно-функциональных процессов и режимов, минимально отличающихся от таковых в гумусовом профиле необрабатываемых/целинных черноземов с высокой биогенностью, благоприятным сложения (плотность сложения, порозность, твердость), гомогенных, оптимально оструктуренных (содержание агрономически ценных (0.25-10 мм) и особо ценных (5-1 мм) агрегатов) с оптимальными физико-химическими и агрохимическими свойствами.

Это предполагает применение биологизированных адаптивных ландшафтно-амелиоративных технологий (Jigău et al., 2018). Агрофизические критерии оценки степени выпаханности черноземов Республики Молдова и рекомендуемые биологизированные адаптивные ландшафтно-мелиоративные технологии. Другим важным законом является закон совокупного действия факторов жизни растений. В этом смысле все факторы жизни растений действуют не изолированно друг от друга, а в тесном взаимодействии. Примеров взаимодействия различных факторов жизни растений весьма много. Наиболее типичным примером является взаимодействие режимов почвы в течение вегетационного периода. С повышением температуры воздуха увеличивается расход воды из почвы на испарение и жизнедеятельность растений. При этом повышается содержание воздуха в почве, усиливается деятельность аэробных бактерий, больше накапливается доступных для растений питательных элементов. Но процесс накопления питательных веществ происходит только при оптимальной температуре и наличии необходимого количества влаги в почве. С наступлением продолжительного засушливого периода с высокой температурой воздуха почва полностью теряет продуктивную влагу, в результате чего прекращается деятельность полезных микроорганизмов и растения начинают испытывать дефицит влаги. Совокупное действие факторов жизни растений является весьма динамичным и изменчивым. Понимание взаимодействия различных факторов в жизни растений позво ляет управлять процессами функционирования системы почва – растение и, соответственно, формировать высокие урожаи даже в сложных погодных условиях. Согласно этому закону, совместное действие факторов жизни растений обусловливает косвенное воздействие одного фактора на другой.

Чем большее число факторов находится в оптимуме, с тем большей эффективностью растения используют не поддающийся регулированию фактор, находящийся в минимуме. В производственных условиях с изменением воздействия на растения одного из факторов неизбежно нарушается возможность в условиях продуктивного использования других. Исходя из этого закона все мероприятия, направленные на повышение эффективности использования почв, необходимо осуществлять комплексно. Комплекс условий должен представлять единое целое, т. к. воздействие на один из элементов непрерывно повлечет за собой необходимость воздействия и на все остальные. Из этого закона вытекает принцип системного подхода к управлению факторами плодородия в условиях биологизации. Системный подход предполагает определение приоритетных факторов, воздействие на которые способствует оптимизации других. В случае пахотных черноземов приоритетным фактором является восстановление системы гумусовых веществ (Jigău, 2016). Согласно Н. П. Масютенко (2003), это предполагает восстановление оптимальных запасов органических веществ в различных стадиях гумификации. Основой построения биологизированных агроэкосистем на черноземах является закон плодосмена. Суть его заключается в том, что чередование культур в пространстве и во времени способствует оптимальному функционированию системы почва — растение. В основе этого закона лежит закон единства и взаимосвязи растительных организмов и условий среды.

МНЕНИЕ ЭКСПЕРТА Необходимость чередования культур на полях обусловливается тем, что культуры по-разному оказывают влияние на: 1) свойства почвы и окружающую среду;2) агрофизические свойства почвы (плотность сложения, структурно-агрегатный состав, общая и дифференциальная поростность и др.), водный, воздушный, тепловой и пищевые режимы; 3) почвенную микрофлору и интенсивность развития отдельных групп микроорганизмов. На основе этого закона разрабатываются принципы принятия решений при выборе системы обработки почвы, севооборота и других звеньев системы земледелия, с максимальной её адаптацией к условиям ландшафта. Одним из основополагающих признаков формирования звеньев в адаптированных ландшафтно-мелиоративных системах земледелия является выбор системы обработки почвы для регулирования ее плотности. В этом смысле обращаем внимание, что при выборе системы обработки почвы одним из главных и трудноразрешимых вопросов является регулирование плотности пахотного слоя почвы. Оптимальная плотность почвы должна быть в диапазоне 1.10 – 1.30 2/см3 . Для обеспечения таких значений необходимо правильно выбрать систему обработки почвы. Обработанная почва, естественным образом уплотняясь, стремится к равновесной плотности. При значениях, превышающих равновесную, она разуплотняется. Многочисленные исследования в период 2009-2019 гг. в производственных условиях на фоне различных систем обработки почвы показали, что в условиях уравновешенного среднего и среднетяжелого гранулометрического состава в течение вегетационного периода значения плотности варьируют в значительных интервалах (Jigău ș.a., 2018). При этом отмечается большое разнообразие пахотных горизонтов по характеру сложения и по динамике пока зателей сложения.

К наиболее сложным явлениям относятся: увеличение почвенной массы пахотного горизонта к переуплотнению и консолидации вследствие снижения содержания гумуса под критическим уровнем; стратификация пахотного горизонта; превышение плотности сложения значения равновесной плотности и достижения критического порога уплотнения (КПУ), при котором она не способна разуплотниться до оптимальных значений и в ней накапливаются остаточные геоформации. В ходе исследований нами выявлены следующие условия и причины достижения почвой плотности уровня, превышающего КПУ: — недостаточное увлажнение для разуплотнения пахотного слоя, при котором в почве накапливается остаточная деформация; — длительное (3-4 года) применение мелких рыхлений почвы; — систематическое применение вспашки; — многократный проход движителей по полю, когда следы от колес покрывают поверхность поля более чем на 50% от общей площади; — переувлажнение почвы, нехарактерное для нашего региона: количество осадков, превышающее среднемесячное среднегодовое количество осадков, особенно в теплое время года; резкое поступление снеговой воды и ее застой в пахотном слое почвы. Для решения задач по оптимизации сложения пахотного слоя почвы необходимо агрофизическое, биологическое и функциональное обоснование управления системой ее обработки. Способ обработки почвы необходимо применять с учетом равновесной плотности. Если она укладывается в интервале оптимальных значений, то можно переходить на ресурсосберегающие технологии в диапазоне от глубоких рыхлений до прямого посева. При этом следует учесть, что уплотнение почвы может носить кумулятивный характер.

Поэтому для устранения возрастающего уплотнения почвы необходимо вводить в севообороты культуры со стержневой корневой системой и обеспечивать благоприятный режим влажности, снижающий интенсивность процессов уплотнения. При биологической оптимизации системы обработки почвы следует учитывать, что чем ближе вид культурного растения к диким формам, тем меньше его реакция к свойствам агрогенного слоя (дифференциация по плотности, структуре, пористости и др.). Чем более культура отдалена от диких форм, тем больше ее потребности в гомогенном по плодородию пахотном слое. Учитывая набор культур, районированных в республике, считаем целесообразным использование дифференцированной обработки почвы в севооборотах. При выборе системы обработки необходимо принимать во внимание адаптивный потенциал почвы и адаптивную способность культур. Адаптивная способность культуры – это способность культуры моделировать почву в соответствии со своими потребностями. Отмеченные особенности выдвигают на первый план необходимость бонитировки пригодности почв для различных систем обработки под определенными культурами. Наметившиеся тенденции ко всеобщей минимализации обработки, учитывая структуру агрофитоценоза, могут привести к значительным почвенно-экологическим последствиям.

На склонных к уплотнению выше допустимых норм почвах в обязательном порядке следует использовать дифференцированную по глубине систему обработки. Глубину обработки следует устанавливать исходя из скорости уплотнения почвы через год, два или три, отдавая предпочтение глубокому рыхлению, сообразуясь с требованиями культуры. Соблюдение закона плодосмена приобретает особое значение в целях оптимизации использования водных ресурсов. Повышение эффективности использования атмосферных осадков было и остается главной задачей земледелия в нашем регионе, расположенном в зоне с ограниченными водными ресурсами. На холодный период (1.XI – 1.IV) приходится 25-30% осадков. К тому же часть водных ресурсов теряется на физическое испарение в период зимних и ранневесенних оттепелей. В последние 30-35 лет участились „зимние” и весенние засухи. Вследствие этого в начале вегетационного периода запасы продуктивной влаги в метровом слое почвы лишь периодически достигают оптимальных значений. Чаще они составляют 80-90% от оптимальных. Участившиеся засухи обусловили кумулятивный эффект дефицита влаги в слое 0-100 см. В связи с преобладанием в пахотном слое агрогенных агрегатов 1-10 мм с водно-физическими свойствами, резко отличающимися от естественных, запасы влаги интенсивно расходуются на физическое испарение, поэтому, часто уже в ранние фазы вегетации, отмечается дефицит продуктивной влаги. К тому же он сильно предрасположен к почвенной засухе. Осадки, которые приходятся на вегетационный период, выпадают в виде кратковременных ливневых дождей. Лишь часть этой влаги усваивается почвой, увлажняя лишь поверхностный слой пахотного горизонта. Значительно влияет на режим влажности и обеспеченность растений влагой высокая степень агрофизической неоднородности сельскохозяйственных полей. По нашим последним исследованиям, в зависимости от структуры культивируемых культур, системы обработки и предрасположенности почвы к уплотнению на сельскохозяйственных полях, уже в начальных фазах вегетации плотность сложения превышает допустимые значения: >1.35 г/см3 для черноземов типичных слабогумусных и черноземов карбонатных; >1.30 г/см3 для черноземов типичных среднегумусных и выщелоченных. Это обусловливает неблагоприятные условия для образования вторичной корневой системы и кущения для зерновых и для развития в глубину корневой системы других культур: кукурузы, подсолнеч ника и др. Особенно сильно это сказывается на культуре сахарной свеклы.

В меньшей степени это сказывается на развитии корневой системы рапса, сои, сорго. Другим важным принципом при выборе севооборота является регулирование режима органического вещества. Необходимость регулирования режима органического вещества почвы должна быть основана на осознании его роли в формировании плодородия почвы и повышении устойчивости земледелия. В этом смысле применяемые севообороты и система обработки обеспечивают в почвах наиболее благоприятные режимы для существования оптимального количества свежего негумифицированного органического вещества, инертного гумуса и мобильных гумусовых веществ. Из всего изложенного вытекает несколько правил, придерживаясь которых, можно спроектировать оптимальный севооборот, учитывающий интересы производителя и требования почвы. Правило первое: севооборот – дело индивидуальное. Нет и не может быть универсальных севооборотов, поскольку севооборот зависит не только от почвенно-климатических условий, но и от ряда экономических и материально-технических условий. Правило второе: в севообороте должно быть большое разнообразие культур.

В этом смысле следует избегать насыщения посевных площадей лишь несколькими прибыльными на сегодняшний день культурами. НесоблюдеБиоклиматические условия агроклиматических зон и подзон междуречья Прут – Днестр (Cerbari și coaut., 2004). ние этого правела приведет к нарушению законов земледелия и в конечном итоге — к падению плодородия почвы и снижению продуктивности пашни в целом. Соблюдение этого правила позволит: — включать в севооборот несколько культур, потенциально обеспечивающих большую прибыль, в том числе зернобобовые; — улучшить азотный режим почвы; — проводить посев промежуточных культур, что позволит повысить биологическую активность пахотных почв; — быстро повысить запасы источников гумуса в почвах и восстановить приоритетную роль процессов образования и накопления гумуса в почвах; — применять в севообороте дифференцированную по глубине и способу систему обработки почвы. Правило третье: в севообороте чередование культур должно быть научно обоснованным с учетом конкретных ландшафтных условий. Выводы: все характеризуемые общие законы земледелия составляют научную основу культурного биологизированного земледелия. В соответствии с этими законами высокие и устойчивые урожаи возможно получить лишь при осуществлении всего комплекса агротехнических и биологических мер, повышающих культуру земледелия. Какой-либо один даже очень эффективный прием не принесет ощутимого успеха, если не выполнять при этом всего комплекса приемов.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *