Биологическое сельское хозяйство. Домонов М.Н., Литвиненко А.Н.
НАУЧНО-ПРАКТИЧЕСКИЕ ПРЕДПОСЫЛКИ ПЕРЕХОДА К БИОЛОГИЧЕСКОМУ СЕЛЬСКОМУ ХОЗЯЙСТВУ
Доманов М. Н., канд. с.-х. наук,
Литвиненко А. Н.,
ОГУ "Инновационно-консультационный
центр агропромышленного комплекса"
С каждым годом в мире возрастает интерес к вопросам, касающимся производства сельскохозяйственной продукции без нарушения экологического равновесия. Как показала международная научно-практическая конференция "Биологическое сельское хозяйство. Вопросы и практика", проведенная в конце февраля текущего года в Белгородском НИИСХ, в Швейцарии доля биологических хозяйств в настоящее время составляет около 10% и наблюдается четкая тенденция к увеличению их числа. Учитывая темпы роста биологического агропроизводства, можно предположить, что в ближайшие 10-15 лет сельскохозяйственные предприятия не только Швейцарии, но и всей Западной Европы полностью перейдут на производство биологической продукции.
Биологическая система ведения сельскохозяйственного производства - это не просто полный отказ от использования синтетических минеральных удобрений и пестицидов, это системный подход к ведению хозяйства, позволяющий заменить действие средств химизации другими агрономическими мерами (В. Голдштайн, Б. Боинчан, 2000). Эффективное сельскохозяйственное производство в биологическом предприятии возможно лишь путем создания сбалансированной системы и лучшего понимания природных механизмов саморегуляции. При ведении сельского хозяйства на основе широкого привлечения внешних источников регулирования плодородия почвы, фитосанитарного состояния посевов различных культур, кормления и лечения животных система разбалансируется, при этом теряются естественные механизмы регуляции. В результате приходится бороться со следствием, не пытаясь понять или не принимая во внимание причину.
Поэтому главной целью биологического предприятия является построение сельскохозяйственного производства в гармонии с природной экосистемой, сохранение и увеличение почвенного плодородия, более широкое применение возобновляемых ресурсов в сельском хозяйстве, создание в хозяйстве замкнутой системы органического вещества и элементов питания, содержание скота в условиях, обеспечивающих животным существование в соответствии с их врожденным поведением. Как показали исследования по биологическому земледелию, использование химических средств не является определяющим фактором в формировании урожайности культур. Высокая урожайность является следствием благоприятного сочетания климатических условий (в первую очередь влаги) и богатейших почв. Снижение урожайности культур одновременно с уменьшением количества применяемых химических средств показывает, что современные системы ведения хозяйств очень хрупкие и более зависимы от применения средств химизации, чем раньше. Это, вероятно, связано с более интенсивной деградацией почвенного плодородия (В. Голдштайн, Б. Боинчан, 2000).
О значительной деградации почвенного плодородия говорит тот факт, что суммарное уменьшение запасов гумуса (интегрального показателя почвенного плодородия) в распаханных почвах страны за минувшие 70-80 лет достигло 40-50% по сравнению с его запасами в начале века (Ф.Т. Моргун и др., 1983). Ученые пришли к выводу, что, адекватной прибавки в урожайности сельскохозяйственных культур получено не было, притом что энерговложения в сельское хозяйство в недавнем прошлом значительно увеличились. По этому поводу Н.К. Шикула (1990) отмечает, что в предыдущие годы, несмотря на всевозрастающие вложения в земледелие органических и минеральных удобрений, пестицидов, новых сортов сельскохозяйственных культур, более совершенных машин и орудий, валовой сбор сельскохозяйственной продукции не повышался, а в отдельные годы даже снижался. Одной из причин такого положения является, по мнению академика РАСХН О.Г. Котляровой, активное развитие эрозионных процессов (О.Г. Котлярова, 1995).
Общеизвестно, что в зонах неустойчивого и недостаточного увлажнения (куда относится и Белгородская область) первый лимитирующий фактор - это влага. Поэтому ее сохранение имеет первостепенное значение для эффективного возделывания сельскохозяйственных культур. Не секрет, что структурная почва обладает высокой влагоемкостью, водо- и воздухопроницаемостью, тем самым максимально продуктивно накапливает осадки зимне-весеннего периода и при наличии мульчи эффективно их сохраняет. Более того, за счет высокой водопроницаемости такая почва способна поглощать большие количества воды во время интенсивного снеготаяния, ливневых осадков и др., тем самым, она обладает хорошей эрозионной устойчивостью. Известный русский почвовед В.Р. Вильямс доказал, что почва оструктуривается при возделывании многолетних трав, то есть благодаря биологическим факторам. Позже будущий народный академик Т.С. Мальцев пришел к выводу, что структура почвы восстанавливается не только за счет многолетних трав, но, по большей части, посредством того, что почва под ними более продолжительное время избегает разрушения интенсивной обработкой и за этот период покоя самовосстанавливается в результате активности живых организмов. Он на практике доказал, что если почву мелко рыхлить без оборота пласта, то ее структура восстанавливается и при возделывании однолетних культур.
Исследования Саксонского НИИ сельского хозяйства показали, что бесплужно засеянные площади имеют больше глубоко и хорошо пронизанных ходов дождевых червей и старые пустоты от корней. Совместно с мульчей эти грубые поры обеспечивают хорошую инфильтрацию воды, благодаря чему дождевые и талые воды просачиваются быстро и безвредно. При многолетней бесплужной обработке в сравнении со вспашкой почва пронизана корнями на большую глубину (более 100 см) при одновременно более высокой плотности корневой системы. Таким образом, культуры могут лучше использовать влагу и запасные питательные вещества из глубоких слоев почвы (В. Шмидт, О. Нитцше, 2002). В дополнении к лучшему накоплению влаги за счет осадков, еще в конце ХIХ века известным русским ученым И.Е. Овсинским было доказано, что структурная почва, покрытая мульчой, за счет меньшего нагрева долгое время остается достаточно прохладной. В результате даже в самую сильную жару в ее порах за счет конденсации выпадает роса, которой хватает для обеспечения растений влагой. И.Е. Овсинский, проведя большую научную и практическую работу, научился повышать плодородие почв, сделал урожай гарантированным, при этом вчетверо сократил затраты труда и средств.
В Бессарабии, а затем под Подольском он увеличил урожай хлебов с 8 до 80 ц/га. Его поля зеленели в любую засуху, когда соседние выгорали досуха (Н.А. Курдюмов, 2000). Таким образом, чтобы влага была не лимитирующим фактором, необходимо ее максимально накопить и сохранить, что наилучшим образом обеспечивает структурная почва, защищенная мульчей. Восстановление же структуры почвы достигается обогащением ее органическим веществом и минимальной обработкой. Если влаги достаточное количество, лимитирующим фактором становится питание растений. Общеизвестный факт - почвы содержат запасы питательных веществ, в десятки и сотни раз превышающие их вынос урожаем одной культуры (Б.А. Ягодин и др., 1989), но большая часть элементов питания непосредственно недоступна для растений. Азот, в дополнении к этому, в огромных количествах содержится в атмосфере и, как считается, также недоступен большинству растений. Отсюда логичный вывод - необходимо недостаток дополнять минеральными удобрениями.
Но оказывается, и это было доказано вышеупомянутым И. Е. Овсинским и рядом других ученых, что естественно активная почва растворяет и отдает этот неистощимый запас питательных веществ растениям. Происходит это в результате того, что при разложении органического вещества в верхних слоях или на поверхности почвы выделяется углекислый газ, который, в силу того, что он тяжелее воздуха, по каналам спускается в нижние слои и, связываясь с влагой, которая постоянно присутствует в структурной почве, образует угольную кислоту - прекрасный растворитель недоступных минеральных веществ. Это один из путей. Также минералы растворяются посредством действия различных органических кислот, образующихся при разложении органики, и за счет корневых выделений растений (Б.А. Ягодин и др., 1989). В свою очередь, азот накапливается за счет постоянного внесения в верхние слои почвы органического вещества и активной жизнедеятельности на нем свободноживущих азотфиксаторов, а также посредством активного дыхания почвы и выпадения росы.
Американский ученый-практик Э. Фолкнер в 40-х годах прошлого столетия, проводя практические опыты, пришел к выводу: "Были неопровержимые доказательства, что мои культуры (в том числе и небобовые) добывают азот почти целиком из атмосферы", посредством сапрофитных свободноживущих азотфиксирующих бактерий (Э. Фолкнер, 1996). Ранее этот факт был доказан И.Е. Овсинским. Бактерии, грибки, микроводоросли и прочая живность при наличии перегнойного одеяла активно фиксируют азот, накапливая его в себе и отдавая почве. И дают они до 15 кг азота на сотку при требуемом количестве для нормального развития растений - 1,5 кг (Н.А. Курдюмов, 2000). Согласно современным исследованиям, азотфиксация несимбиотическими микроорганизмами наблюдается на всех почвах и может варьировать от 1,5 до 100 кг N/га.
По расчетам В.Н.Кудеярова (1989), выполненным балансовым методом, возможные количества несимбиотически связанного азота за год составляют от 37 кг/га на дерново-подзолистых почвах, 50 кг/га - на серых лесных почвах и до 80 кг/га на черноземах, что свидетельствует о наличии зональной зависимости в размерах несимбиотической азотфиксации, обусловленной содержанием в почвах органического вещества при продвижении с севера на юг. Если допустить, что за счет суммарной деятельности указанных бактерий земледелие получало хотя бы 30-40 кг/га азота, то при нашей посевной площади 211,5 млн. га ежегодный приход азота составил бы более 7 млн. т, что примерно в 1,7 раза больше, чем было внесено минерального азота под зерновые - 4,2 млн. т в 1987 г. Здесь следует отметить, что активность почвенных аэробных азотфиксаторов резко ограничена дефицитом органического вещества, так как подавляющее их большинство являются гетеротрофами.
Кроме того, повышенные дозы азотных удобрений и некоторые пестициды ингибируют практически все стадии образования и функционирования как симбиотических азотфиксирующих систем, так и несимбиотических (Е.П. Трепачев, 1999). Возможно, это и объясняет причины азотного голодания растений в традиционных системах земледелия в случае исключения азотных удобрений. Таким образом, все, что нужно для оптимального питания растений - это создать или, вернее, вернуть почве естественно активное состояние. Что нужно сделать для этого? Как показали исследования И.Е. Овсинского и ряда других ученых - первое, что необходимо осуществить - это отказаться от разрушения почвы постоянной вспашкой. И.Е. Овсинский в 1899 г. писал: "Если бы мы захотели на погибель земледелию создать систему, затрудняющую извлечение питательных веществ из почвы, то нам не нужно было бы особенно трудиться над этой задачей: довольно было бы привести советы приверженцев глубокой вспашки, которые вопрос о бездействии питательных веществ в почве разрешили самым тщательным образом …".
Э. Фолкнер пришел к подобным результатам: "В наших почвах есть много пищи для растений. Нет абсолютно никакой нужды в промышленных удобрениях. Природа может ежегодно создавать достаточно новой пищи, чтобы выращивать урожаи, в несколько раз большие, чем мы получаем теперь. Нашу нынешнюю эру уменьшающихся урожаев можно объяснить лишь тем фактом, что посредством вспашки мы делаем непродуктивными почвы, постоянно обеспечивающие мощную растительность, когда их не тревожит человек". Почему же именно вспашка является краеугольным камнем в сложившейся ситуации? Чтобы ответить на этот вопрос необходимо рассмотреть посредством чего создается активная плодородная почва.
Плодородие, то есть способность почвы отдавать питательные вещества, накапливать и удерживать влагу и воздух, уже миллиарды лет создают почвенные живые организмы. Те, что обитают внутри почвы: прежде всего - корни, черви и насекомые, а по стенкам их ходов - микроорганизмы. И те, что занимаются переработкой слоя мертвой органики - те же черви, насекомые и микробы - на поверхности. Вот это живое внутри плюс живое снаружи и есть сама почва. Глина, песок и прочие породы - не почва, а всего лишь ее каркас. Живность создает структуру почвы: сеть каналов, труб и ходов. Эта структура не разрушается веками. Она и обеспечивает жизнь: всасывает и накапливает воду, проводит воздух, спускает вниз углекислый газ, без которого не растворяются минералы. Все это поступает из атмосферы, и поэтому прямая связь с атмосферой - основа жизни почвы. Пахота создает слой разрушенной, перемешанной почвы, быстро оседающей после первого дождя. Почва изолируется от атмосферы. Вся жизненная структура разрушается.
Вспаханная почва испытывает шок, застывает, не дышит, не всасывает воду, но главное - перестает отдавать питательные вещества. Оголение поверхности и перемешивание структуры - самый эффективный способ уничтожить почву как активную, плодородную среду (Н.А. Курдюмов, 2000). Таким образом, в природе все взаимосвязано: живая составляющая оструктуривает почву и в ней активно проходят процессы накопления влаги и мобилизации питательных веществ. Поэтому внесение удобрений является борьбой со следствием неправильного использования почв без решения первопричины. В этой связи уместно будет отметить, что ежегодно в результате эрозионных процессов с почвой смывается элементов питания вдвое больше, чем их вносилось с удобрениями в лучшие по этому показателю годы (О.Г. Котлярова, 1995).
Поэтому, в первую очередь, необходимо повысить эрозионную устойчивость почвы, тем самым, сохранив огромные количества элементов питания, но это, как указывалось выше, возможно лишь путем использования биологических приемов, но никак не минеральных удобрений. Вторая проблема, требующая использования химических средств в земледелии - это поддержание оптимального фитосанитарного состояния посевов сельскохозяйственных культур. Вместе с тем прямое уничтожение вредных организмов посредством применения пестицидов наиболее упрощенное и кратковременное решение вопроса, опять же направленное на борьбу со следствием, не пытаясь понять причину. Ошибочность такого подхода сегодня очевидна и проявляется в увеличении потенциальной засоренности почвы, числа различных болезней и вредителей и их резистентности, а также необходимости получения и применения все более сильных ядохимикатов.
Используя химические средства защиты растений общеистребляющего действия, мы разрываем природные механизмы регуляции, уничтожая одновременно с патогенами и естественных их паразитов. Положение усугубляет тот факт, что одностороннее минеральное питание растений, ограниченное только тремя основными элементами, значительно снижает иммунитет растений. Какой же выход из ситуации и что говорят научные исследования по этому вопросу? Вышеупомянутый Э. Фолкнер в своей книге "Безумие пахаря" отмечает, что эра истощения почв наступает одновременно с периодом, когда болезни и насекомые причиняют особое беспокойство (Э. Фолкнер, 1996). Опыт многих органо-биологических предприятий учит, что можно успешно заниматься сельским хозяйством даже без применения обычных средств защиты растений. Доскональное знание образа жизни полезных организмов и вредителей, помогает разработать конкретные меры по защите растений. Здоровая почва является предпосылкой для здоровья растений.
Активная живая почва обладает качеством подавлять болезни, так называемым "антипатогенным" потенциалом. Для реализации данного свойства почва должна иметь достаточно много органического вещества и оптимальный режим аэрации и влагообеспечения. Если же почва, напротив, уплотнена, плохо аэрируется, имеет застойный водный режим, кислую реакцию среды, недостаточно обеспечивается органическим веществом, то это приводит к заболеванию травостоя, у которого отсутствует необходимая сила для оказания сопротивления (С. Падель, 1995). Таким образом, традиционные системы земледелия направлены на постоянную борьбу с природным механизмом саморегуляции. Ведь в естественных условиях мы нигде не встретим оголенную продолжительное время почву - различная растительность тут же ее занимает, также как и полное отсутствие насекомых. Наоборот, их великое множество, только, находясь в определенной взаимосвязи, они регулируют численность друг друга.
Поэтому биологические технологии и предусматривают постоянное наличие на почве растительности (за счет максимального вовлечения в севооборот промежуточных культур) и мульчи, а также поддержание естественного многообразия энтомофауны, что препятствует преобладанию одного вида над другим, приводя к необходимости регулировать их численность химическими средствами. Основные вышеупомянутые положения были подтверждены в крупномасштабном Полтавском эксперименте, проводимом в 1981-1987 гг. и направленном на ускоренную разработку и внедрение региональной системы почвозащитного бесплужного земледелия. Руководители данного эксперимента Ф.Т. Моргун и Н.К. Шикула отмечают, что по своей направленности почвозащитное бесплужное земледелие в перспективе выйдет на биологическое земледелие. Но для этого надо устранить в почвах негативные явления, вызванные многовековым применением отвального плуга: дегумификацию почв, их агрофизическую деградацию, низкую полевую влагоемкость, слабую противоэрозионную устойчивость, сильнейшее потенциальное засорение пахотного слоя семенами сорных растений (Н.К. Шикула, 1990).
Все приведенные факты говорят о возможности, и даже необходимости перехода к биологическому сельскому хозяйству, для чего, конечно же, в первую очередь необходимы экологическое мировоззрение и творческая активность конкретных людей, непосредственно участвующих в этом процессе. Отдельные элементы биологизации земледелия - ландшафтное земледелие, почвозащитная бесплужная система обработки почвы, использование сидеральных культур, травосеяние и др. - уже сейчас нашли широкое применение в Белгородской области, имея большое положительное значение, но это только первый шаг. Наряду с растениеводством необходимо биологизировать и животноводство (содержание животных с учетом их видовых особенностей и природных потребностей), соединив все в едином комплексе. Ведь известно, что отдельные элементы или даже простое объединение всех частей в живых системах не дает целого с его специфическими особенностями.
Поэтому и изучение необходимо проводить на базе целого комплекса, а не отдельных его элементов. Опыт показывает, что исследования каких-либо отдельных элементов технологии и впоследствии их объединение, не всегда приводило к положительным результатам. Возможно, это одна из причин практически полного отсутствия у нас в области, да и в стране в целом, биологических хозяйств, как живых саморегулирующихся систем. Кроме сохранения экологического равновесия в процессе сельскохозяйственного производства важной целью биологического предприятия является получение экологически чистой сертифицированной продукции. В мире спрос на такие продукты ежегодно возрастает (следует отметить, что в том числе и не у самых обеспеченных слоев населения), в то же время в нашей стране рынок экологической продукции практически не освоен. Здесь следует пояснить термин "экологически чистая продукция", так как часто встречается разное понимание его сути.
Экологически чистая продукция - это не продукция, прошедшая через лабораторию и в которой не обнаружено предельно допустимых концентраций запрещенных веществ, а продукция, изначально выращенная без применения каких-либо промышленных удобрений, препаратов, ядохимикатов и др., то есть сам процесс получения этой продукции исключает какое-либо накопление в ней вредных веществ. Далее уместно остановится на взаимосвязи процесса получения продукции и здоровья человека. Э. Фолкнер еще в первой половине прошлого столетия писал: "…обширные экспериментальные данные подтверждают, что только почва, способная давать достаточное количество питательных веществ для растения в подходящих соотношениях, может обеспечивать продукты с богатым содержанием элементов, необходимых для здоровья людей и животных".
Продукты, выращенные на одностороннем азотно-фосфорно-калийном питании, в основном и накапливают эти элементы, лишаясь других важных компонентов, необходимых для полноценного питания человека. Может быть, питание такими неполноценными продуктами и явилось одной из причин возрастающей заболеваемости людей в последнее время. В заключение хотелось бы отметить, что современные технологии, при их соблюдении, позволяют получать достаточно высокие урожаи сельскохозяйственных культур. Но при этом не надо забывать, что эффективность существующих технологий базируется на широком использовании невозобновляемых ресурсов, что ставит под угрозу благополучие будущих поколений. Поэтому на настоящий момент назрела необходимость параллельного комплексного исследования биологических технологий с возможностью перехода на них в будущем.