Мировое сельское хозяйство в течение последних 50-60 лет пребывает в состоянии перманентной технологической революции, особенно в земледелии. Начало ее связано с появлением высокоинтенсивных сортов в 60-70 гг. XX столетия (зеленая революция). На 70-80-е гг. приходится агрохимическая революция – разработка интенсивных технологий возделывания зерновых и других культур, 80-90-е гг. – трансгенная революция (создание генномодифицированных сортов растений), 90-е гг. – информатизаци-
онная революция (развитие информационно-вычислительной техники и дистанционных методов зондирования Земли, ГИС-технологии).
Георге Жигэу, Любовь Турута, Кристиан Жигэу Молдавский государственный университет
Главная цель этих технологических разработок заключалась в увеличении урожайности культивируемых культур. Правдивости ради надо сказать, что эта цель была достигнута. В результате этих преобразований, вначале получивших распространение в западно-европейских странах, эффективность земледелия резко увеличилась, в частности, средняя урожайность зерновых культур в Германии,Англии и Франции превысила 8 т/га. Наряду с этим интенсификация земледелия сопровождалась двумя сложнейшими последствиями: а) загрязнением сельскохозяйственной продукции и окружающей среды; б) ускоренной деградацией почв. Это породило протест общественности и бурные дискуссии, в которых противопоставлялись две позиции. Первая определялась лозунгом «назад к природе», вторая – призывом к дальнейшей интенсификации путем создания наукоемких точных технологий с минимальными экологическими рисками. Первая позиция была наиболее популярной в период расцвета агрохимической революции 70-х гг. и получила развитие в виде альтернативных вариантов систем земледелия, отрицавших применение минеральных удобрений и пестицидов и материализовалась в концепциях биодинамического, биологического, органического, экологического земледелия, мало различающихся по своей сути. Согласно В. И. Кирюшину (2012), отсутствие рисков загрязнения продукции остат-
ками пестицидов „компенсируется” рисками загрязнения токсикантами природного происхождения, в особенности микотоксинами. Наряду с этим до сих пор нет четких доказательств улучшения почв в условиях таких технологий.Более того, отсутствует и практически доказуемая теория управления плодородием почв. В итоге органическое земледелие заняло определенную нишу, не получив широкого распространения. В 80-х гг. активизировался поиск так называемого третьего пути – технологических решений, интегрирующих эконоГеорге Жигэу, Любовь Турута, Кристиан Жигэу Молдавский государственный университет мические, социальные и экологические аспекты земледелия. Появились концепции сельского хозяйства с различными экологическими ограничениями («регенеративное», «охранительное», «интегрированное», «упорядоченное», «низкозатратное» и др.). По мере углубления концептуального поиска в этом направлении сложился принципиально новый подход к методологии развития сельского хозяйства, обозначенный термином «sustainable agriculture»,основанной на подержании и управлении природными процессами функционирования почв. Тем самым была декларирована смена антропоцентрической парадигмы природопользования биосферной, предполагающей приоритет сохранения экологических (жизнеобеспечивающих) функций почв и ландшафтов. Это ознаменовало начало курса на экологизацию хозяйственной деятельности одновременно с обеспечением социально-экономической устойчивости. Сущность экологизации сельского хозяйства заключается в приведении его в соответствие с экологическими законами, решении задач сохранения биоразнообразия, адаптации к агроэкологическим усло-
виям, создании оптимальной инфраструктуры агроландшафтов с учетом энергомассопереноса, биологизации земледелия. В отличие от преимущественно химико-техногенной и
альтернативных (биодинамическая, биологическая, органическая, экологическая) систем земледелия, отдающих предпочтение или даже противопоставляющих химико-техногенные и биологические факторы, адаптивно-ландшафтная система интенсификации земледелия базируется на оптимизации многочисленных факторов. В числе важнейших из них:
многовариантность адаптивной интенсификации,предусматривающей конструирование многовидовых агросистем и агроландшафтов на основе эволюционно-аналогового подхода и обеспечения непрерывной адаптации (адаптивного реагирования) за счет механизмов и структур биоценотической саморегуляции; более полное использование «сил природы», в том числе «агроландшафтных сил» и естественных сукцессий в процессах адаптивной интенсификации растениеводства; агроэкологическое макро-, мезо-, микрорайонирование сельскохозяйственных угодий на основе размещения культивируемых видов и сортов растений в наиболее благоприятных для их возделывания почвенно-климатических и почвенно-функциональных условиях. При этом агроэкологическая специализация рассматривается в качестве наилучшей общей стратегии развития живой материи (принцип Вилли Детье, 1975) (цит. По А. А. Жученко, 2011); соблюдение принципа «иерархической устойчивости биологических систем», в том числе агроэкосистем и агроландшафтов, в соответствии с которым неустойчивость высшего уровня, например, неадаптивное размещение вида и сорта во времени и/или пространстве не может быть компенсировано адаптивностью более низкого уровня (Жученко, 2011); сохранение и даже усиление способности агробиогеоценозов и агроэкосистем к непрерывному адаптивному реагированию (адаптации) на всех уровнях организации (организменном, популяционно-видовом, биоценотическом, агроландшафтном) в ответ на действие как природных (климат, рельеф, почва), так и антропоген-
ных факторов; понимание того, что возможности химико-техногенной интенсификации и управления продукционным и средоулучшающим процессом в агроэкосистемах исчерпываются быстрее, чем биологические, особенно в неблагоприятных и тем более экстремальных условиях внешней среды; использование адаптивно-интегрированных систем защиты растений, базирующихся на сочетании биологических, химических и агротехнических методов, отвечающих требованиям экологичности и экономической оправданности; Центральное место в концепции адаптивной системы земледелия занимают экологизация и биологизация интенсификационных процессов, реализация которых ставит своей целью повышение суммарной фотосинтетической продуктивности агрофитоценозов, адаптивное агроэкологическое макро-, мезо- и микрорайонирование сельскохозяйственных угодий, переход к адаптивной системе селекции, конструирование высокопродуктивных и экологически устойчивых агроэкосистем и агроландшафтов.
Настоящей статьей начинаем цикл публикаций, посвященных основным приемам биологизации процессов эволюции пахотных черноземов нашего региона. Публикации основаны как на собственных исследованиях, так и на адаптации ряда исследований других авторов, опубликованных в научных журналах и в интернете. 1. Оценка состояния проблемы биологизации систем земледелия в Молдове Вопреки тому, что в последние 10-15 лет в сельском хозяйстве республики отмечается некоторый сдвиг в сторону пересмотра применяемых технологий, внедрения новых консервативных систем земледелия и даже некоторое увелечение получаемых урожаев, отрасль вместе со всей экономикой республики переживает глубокий кризис. При этом отмечается массовый переход на альтернативные системы землепользования. Все эти технологии в официальных документах включены в категорию консервативных систем. Невольно возникает вопрос: а что мы консервируем? Согласно последним подсчетам, более 80% всех пахотных почв республики затронуты как минимум четырьмя процессами физической деградации почв (дезагрегация, обесструктуривание, переуплотнение, разрушение устойчивости структурных элементов и порового пространства, кольматация пор и др.). Более 62% пахотных почв характеризуются содержанием гумуса ниже критического уровня (4%). Около 33% характеризуются содержанием гумуса менее нижнего предельного уровня (˂3%). Лишь чуть более 4.7% пахотных почв характеризуются содержанием гумуса 4-6%. Более 80% используемых черноземов содержат менее 3 мг/100г почвы мобильного фосфора. При этом преобладающими являются почвы с содержанием ˂2мг/100г фосфора.
Из-за переуплотнения почв существенно снизилась нитрификационная и азотфиксирующая способности почв и, наоборот, возросла денитрификационная способность, обусловливающая потери азота из почвы. Исходя из этого возникает закономерный вопрос: это ли состояние почв мы собираемся консервировать? В этом плане мы неоднократно на страницах LIDER-AGRO отмечали, что большинство применяемых ныне в респу-
блике технологий включают лишь отдельные элементы альтернативных технологий (в большинстве случаев заменили вспашку на менее жесткие приемы обработки), которые не способны обеспечивать улучшение почв. Об этом свидетельствуют и последние исследования, проведенные Научно-исследовательской лабораторией почвенных процессов Молдавского госуниверситета совместно с АСSA в рамках Проекта МАС-Р в период 2016-2017 гг. методом парных почвенных разрезов, заложенных в начале и в конце вегетационного периода на полях с традиционной технологией и на полях с альтернативными технологиями (всего 440) в 12 почвенно-географических районах. Обобщение результатов показало,
что разница между вариантами в физических свойствах и режимах незначительная.
Это свидетельствует о том, что внесенные технологические коррекции (минимализация обработок, запахивание растительных остатков) недостаточны для обеспечения в почвах целенаправленного тренда улучшения физических свойств почв, которые на современном этапе развития пахотных черноземов являются основными факторами, которые лимитируют расширенное воспроизводство черноземного почвообразования и их природного плодородия. Это связанно с тем, что современные пахотные черноземы полевых севооборотов не восстанавливают и не накапливают органические соединения, которые ответственны за оптимальное воспроизводство физических свойств и режимов. Это происходит вследствие несбалансированности в агросистемах, из-за отторжения не только хозяйственно-ценной, но и побочной продукции, прежде всего азотно-углеродного цикла — основы создания и устойчивости почвенного плодородия. Развитие устойчивого сельскохозяйственного производства, как известно, основывается на расширенном воспроизводстве плодородия почв, однако до сего времени не создана сущность теории сустенабельного земледелия (не существует устойчивого земледелия включая экологическое земледелие), как утверждают некоторые авторы, соответствующая обьектива роста урожая и расширенного воспроизводства природного плодородия почв на основе поддержания и управления природными (типогенетическими) процессами функционирования почвенной экосистемы черноземов.
Отсюда и панические выводы об исчезновении черноземов в ближайшее время. В этом смысле известно, что в течение плейстоцена черноземное почвообразование в нашем регионе возобновлялось 13 раз, а движущей силой становления современных черноземов в течение голоцена (последние10-12 тыс. лет) были чередующиеся циклы аридизации и гидроморфизации почвенного покрова в тысячелетних циклах климатических условий (аридизации и гидроморфизации) (Jigau și coaut., 2018). Управление природными процессами возможно только при эффективном использовании имеющихся возобновляемых природных ресурсов. Такими ресурсами прежде всего являются: почвенно-биоклиматический потенциал ландшафта, имеющееся плодородие почвы, геохимический потенциал минеральной части почвы (практически неисчерпаемый (И. А. Соколов, 1998), возобновляемый биологический азот при использовании зеленых удобрений, биологических и биоорганических (биогумусных препаратов и гуматов и др.). Не менее важным теоретическим элементом является определение сути плодородия почвы как свойства естественно-исторического тела с учетом принципа первичности плодородия в ункционировании и расширенном воспроизводстве черноземного почвообразования (Jigau, 2004). В соответствии с этим принципом „сельскохозяйствование” (В. В. Докучаев) черноземных почв предполагает меры и мероприятия, направленные на постоянное повышение естественного плодородия, что приведет к постоянному росту урожаев и качества сельскохозяйственной продукции. Рассматривать плодородие как способность почвы обеспечивать растения водой и элементами минерального питания некорректно, поскольку почва в этом случае выступает как пассивный субстрат, а не активная среда, в которой динамично осуществляется множество процессов. В основе научного понимания плодородия должна лежать парадигма о том, что плодородие представляет собой саморегулируемое обьективное свойство почвы, созданное и поддерживаемое жизнью растений и икроорганизмов. В этом смысле плодородие почвы формируется в процессе аккумуляции и трансформации органических веществ, при этом почва выступает как аморегулирующаяся динамическая система и не определяется свойствами, зависимыми от технико-экономических воздействий.
Парадигма, существовавшая в период интенсивной химизации и доминирующая и в настоящее время, состояла в том, что минеральные удобрения рассматривались и сейчас рассматриваются как основной фактор повышения плодородия почв и урожайности культивируемых растений. При этом отождествляются понятия „плодородие почвы” и „продуктивность агроценоза”. Как указывал Б. Н. Мичурин (1967), „понятия служат нам средством познания лишь в том случае, если они не двусмысленны, то есть определены однозначно”. В этом смысле М. П. Банкин (2005) обращает внимание, что понятия „плодородие почвы” и „продуктивность агроценоза” далеко не однозначны, а их отождествление привело к негативным последствиям. Он считает, что период с 1960 по 1990 год для сельского хозяйства бывшего СССР потерян, ни плодородие почв, ни продуктивность агроценозов не были повышены. Более того, цитируемый автор считает, что форсированный рост урожайности за счет интенсивного применения минеральных удобрений не позволяет поднять плодородие. (Банкин, 2005). Развивая теорию культурного почвообразовательного процесса, В. А. Ковда (1983) обращал внимание, что управление плодородием пахотных черноземов должно основываться на природной модели ункционирования черноземов. Важнейшая роль в этом принадлежит биологическому фактору и, в частности, активности и направленности микробиологических процессов в почве. Это предопределяет необходимость биологизации земледелия,поддержание и восстановление почвенного плодородия за счет естественных сил природы.
Уровень биологизации земледелия определяется конкретными хозяйственными и природными условиями. Наиболее доступными факторами биологизации воспроизводства плодородия почвы на сегодня являются состав и чередование культур в севооборотах на принципах плодосмена, а также использование сидератов и нетоварной части урожая на удобрение, применение органических удобрений, интенсификация и максимальное использование симбиотической и ассоциативной азотфиксации. Все эти факторы направлены на уменьшение величины разомкнутости круговорота веществ и энергии в агроценозах. Таким образом, биологизация земледелия включает в себя понятие максимального использования биологических факторов в системах земледелия, а также снижение антропогенной нагрузки на почву. В экосистемах растительные остатки являются единственным источником энергии и для развития почвы, и для формирования ее плодородия.
В условиях применяемых в нашей республике севооборотов самым доступным источником свежих органических веществ являются надземные и корневые остатки растений. Культурные растения, как и растения естественных ассоциаций, оказывают исключительно большое влияние на свойства почвы. Они пронизывают ее корневой системой, изменяя ее структуру и сложение, воздействуя на биохимические процессы в течение всего вегетационного периода. Еще большие изменения происходят в характере обмена веществ в системе почва-растение и в биологическом круговороте химических элементов. В. В. Вильямс (1947), обосновывая учение о травопольной системе земледелия, разделял сельскохозяйственные растения на две группы:
однолетние, ухудшающие структуру, водно-физические свойства и плодородие почвы, и многолетние травы, которые эти свойства и плодородие почвы восстанавливают и улучшают. Позже многочисленные исследования показали, что все культуры, в том числе и однолетние, действуя корневой системой на почву,оказывают положительное влияние на ее свойства, причем чем больше урожай, тем более благоприятное влияние культур на почву.
Продолжение следует