Новости
01.12.2016


29.11.2016


29.11.2016


29.11.2016


28.11.2016


18.12.2015

Хотя химико-техногенное направление интенсификации растениеводства все еще превалирует в мире, существенных аргументов в пользу его сохранения в XXI в. практически не осталось. Идет активный поиск альтернативных стратегий, реализация которых позволила бы преодолеть современный кризис в сельском хозяйстве, сделав его ресурсоэнергоэкономным, природоохранным, экологически надежным, рентабельным, а главное - способным накормить всех нынешних жителей Земли. Меньше всего в этом сможет помочь смена названий систем земледелия (на биологическое, устойчивое, регенеративное, интегрированное, системное, ландшафтное и др.), содержательная часть которых в части кардинального решения кризисных явлений останется неизменной. Более того, необходимость смены парадигм в «новейших» системах, как правило, даже не обсуждается, а острота самой проблемы гасится ссылками на достижения в сельском хозяйстве стран Западной Европы, Японии и США. Для всех уже стало очевидным, что тиражирование преимущественно химико-техногенной системы интенсификации производства продуктов питания, при которой энергетическая цена каждой доступной к употреблению пищевой калории обходится в 10-15 калорий ископаемой энергии, приемлема лишь для «избранных» стран, энергетические возможности каждой из которых, в т.ч. и в сельском хозяйстве, на порядок и больше превосходят весь остальной мир. Ранее уже отмечалось, что в странах Западной Европы, Северной Америки и Японии, где проживает менее 20% населения Земного шара, расходуют в пересчете на душу населения в 50 раз больше ресурсов, чем в развивающихся странах, выбрасывая в окружающую среду почти 80% всех вредных промышленных отходов (доклад комиссии ВОЗ, 1995) и ставят на грань экологической катастрофы все человечество. Так что при всем пафосе и гуманистической витиеватости наиболее широко обсуждаемой в настоящее время концепции поддерживающего, или устойчивого сельского хозяйства (sustainable agriculture), утвержденной в 1987 г. конгрессом США в качестве федеральной программы исследований (LYSA), в ней на возможность кардинального пересмотра ресурсной и энергетической базы интенсивного растениеводства наложен строгий запрет.
Реальная смена биоэнергетических, экологических и социально-экономических парадигм в сельском хозяйстве XXI в., адаптивное «встраивание» его в биосферу и новую стратегию выживания человечества с его иной системой ценностей неизбежно связаны с отрицанием главной догмы сценария развития сельского хозяйства в XX в., в соответствии с которой «законы природы чужды интересам человека», а «силы природы» в сельском хозяйстве будут все в большей мере замещаться техногенными факторами. Между тем опыт интенсивного сельскохозяйственного природопользования в XX столетии убедительно доказал, что человек должен пользоваться действием «сил природы», приспосабливаясь к ее законам и «капризам», и облегчать себе это пользование посредством машин, орудий и т.п.
Фактический парадокс современного сельского хозяйства как раз и состоит в том, что эта практически единственная сфера деятельности человека, базирующаяся на использовании неисчерпаемой и экологически безопасной энергии Солнца, оказалась в числе самых энергорасточительных и наиболее природоопасных не только в локальном, но и в глобальном масштабе. Известно, что 95% сухих веществ растений - это аккумулированная в процессе фотосинтеза энергия Солнца, на долю которой даже в самой техногенно-интенсивной агроэкосистеме в общем балансе «работающей» на урожай энергии приходится свыше 99%. При этом во всей продукции сельского хозяйства, занимающего 4,96 млрд га сельскохозяйственных угодий, синтезируется около 9 млрд т продукции, энергетическая цена которой — 1,5*10в20 Дж. В расчете на органическое вещество ежегодно синтезируемая биомасса составляет 180-200 млрд т, из которой в качестве сельскохозяйственной продукции используется лишь 4,5%. И хотя в процессе фотосинтеза в природных фитоценозах утилизируется в среднем около 0,2-0,5% приходящей солнечной энергии, а в агроценозах - около 1%, энергия указанной фотосинтезируемой биомассы в 10 раз превышает все расходы энергии человечества в год.
Показано, что каждый килограмм биологического азота, полученного за счет бобовых растений, обходится в 100 раз дешевле минерального, а возможности повышения плодородия почвы в этом случае практически не ограничены. Создание сортов томата, огурцов и других овощных культур, способных нормально расти при более низких температурах в теплице, позволяет в Нидерландах экономить 40-50% энергии. Введение в сорта томата гена j-2in (отрыв плодов без плодоножки) дало возможность перейти к комбайновой уборке этой культуры, повысить качество сырья и уменьшить затраты при его переработке. Использование гетерозиса и ЦМС обеспечило более 50% прироста урожайности кукурузы, а также эффективное семеноводство ее гибридов. Благодаря созданию сортов пшеницы с устойчивостью к ионной токсичности Аl+3, в Бразилии и других странах получают высокие урожаи пшеницы на миллионах гектаров кислых почв. Повышение устойчивости сортов и гибридов к действию абиотических и биотических стрессоров позволило в нашей стране и мире значительно расширить ареалы не только биологически возможного, но и экономически оправданного возделывания таких культур, как подсолнечник, кукуруза, горох, клевер, люцерна, плодово-ягодные и др., а также существенно снизить расход пестицидов для обеспечения экологического равновесия в агроэкосистемах. Важным резервом биологизации и экологизации растениеводства остается повышение не только продукционных, но и средоулучшающих функций сортов и агрофитоценозов. Как уже отмечалось, например, биологическая мелиорация оказывается в 300 раз дешевле по сравнению с ликвидацией последствий эрозии с помощью техногенных средств. Если раньше в Западной Европе и США повсеместно доминировал тезис «здоровая экономика - больной севооборот», то по мере увеличения масштабов биологизации и экологизации интенсификационных процессов, даже в структуре преимущественно химико-техногенной системы земледелия, «здоровый севооборот» становится условием и «здоровой экономики».
Стоимость дополнительного урожая, получаемого в США при выращивании гибридной кукурузы, исчисляется в несколько млрд долл., что в 150 раз больше всех затрат на селекцию и семеноводство. За счет селекции уже в 1960 гг. индекс урожая новых сортов пшеницы достиг 0,66 (табл. 6.130).

Неизбежность смены парадигм в сельскохозяйственном природопользовании в XXI в.

Особенно велика роль селекции в «осеверении» и повышении качества зерна в условиях России. Показано, что между урожайностью и содержанием белка в зерне существует отрицательная зависимость - коэффициент корреляции составляет -0,488±0,116, при максимальном урожае (4,5-5,5 т/га) белковость зерна становится низкой - 10-12%. В то же время в диапазоне урожайности 2,5-4 т/га отмечена широкая амплитуда содержания белка и клейковины в зерне даже в условиях Подмосковья: яровой пшеницы - соответственно от 12,39 до 14,3 и от 31,0 до 41,4% (табл. 6.131).
Неизбежность смены парадигм в сельскохозяйственном природопользовании в XXI в.

Все большую роль в биологической интенсификации растениеводства играет создание сортов и гибридов, устойчивых к болезням, вредителям и сорнякам. Так, благодаря наличию устойчивых к гессенской мухе сортов озимой пшеницы в Центральной Черноземной зоне России получают дополнительно 1,5-2,0 млн т зерна. Использование в США сортов пшеницы, устойчивых к стеблевому пилильщику и гессенской мухе, кукурузы, устойчивой к стеблевому мотыльку, и люцерны - к люцерновой тле, ежегодно обеспечивает прибавку урожая стоимостью более чем в 300 млн долл., тогда как затраты на создание таких сортов составили 9,3 млн долл. В среднем за 10 лет дополнительный урожай зерна оценивается в 77*10в12 ккал, т.е. каждая калория, вложенная в научно-селекционные работы, дала 330 пищевых калорий (отношение 1:330). В то же время, согласно проведенным расчетам, одна калория ископаемой энергии, материализованная в виде химических средств защиты растений, дала 4,7 дополнительных пищевых калорий (отношение 1:4,7). Таким образом, вложения энергии в биологические исследования и селекцию оказываются в 70 раз (330:4,7) эффективнее, чем вложения энергии в производство химических средств защиты растений. К тому же следует учесть, что интенсивное применение пестицидов ведет к сильному загрязнению окружающей среды и пищевых продуктов.
Число примеров экономически, экологически и энергетически обоснованной биологизации интенсификационных процессов в растениеводстве на сегодняшний день огромно и их обсуждению были посвящены 3-, 4- и 5-я главы. Здесь же мы хотим подчеркнуть, что стратегическая смена принципов и путей наращивания производства продуктов питания в мире может лежать лишь в сфере адаптивного сельскохозяйственного природопользования, а также целенаправленной интенсификации и расширения функций всех составляющих агробиогеоценозы и агроландшафты биологических компонентов, структур и систем.
Однако вынужденный переход к биологизации и экологизации всей системы ведения сельскохозяйственного производства в предстоящий период требует разработки соответствующей концепции и стратегии ее поэтапной реализации. Если даже скрупулезно собрать весь накопленный в этом плане опыт 10-ти тысячелетней истории земледелия (а он действительно огромен и поучителен), то многие практически важные и даже ключевые вопросы останутся нерешенными. Известно, что в период научно-технической революции, эры атомной энергетики и освоения космоса масштабы исследований и затрат в сельскохозяйственной и соответствующей эколого-биологической науке в мировом масштабе оставались даже по сравнению с работами в области синтеза пестицидов неоправданно малыми. И одной из причин такой ситуации оказались восторженные в своем большинстве оценки и радужные надежды, связанные с достижениями «зеленой революции», сплошной химизации в земледелии и избытком сельскохозяйственной продукции лишь в 30-40 странах мира. Попытки провести углубленный анализ реальной ситуации в агропромышленном комплексе начиная с 1960-х гг. (энергетический кризис, резкий рост цен на сельскохозяйственную продукцию, последствия загрязнения и разрушения природной среды, попытки перехода к либерализированному рынку продовольствия и пр.) хотя и имели определенный общественный резонанс, принципиально ничего не изменили ни в стратегии интенсификации сельского хозяйства, ни тем более в масштабах и глубине его научного обеспечения.
Как уже отмечалось, в основе нынешнего кризиса сельского хозяйства России лежат всевозрастающие масштабы его неадаптивности (стремление многих регионов к агроэкологически необоснованному самообеспечению сельскохозяйственной продукцией, создание неликвидного рынка зерна, низкий уровень техногенной (техника, удобрения, пестициды и пр.) оснащенности хозяйств, громадные (30-50%) потери сельскохозяйственной продукции на этапах ее уборки, транспортировки, хранения и переработки и др. В России сложилась ситуация, когда при продолжающемся истощении плодородия почв ежегодные объемы внесения минеральных и органических удобрений вследствие низкой платежеспособности отечественных сельскохозяйственных товаропроизводителей оказываются более чем в 10 раз ниже нормативных.
В общей массе органических удобрений около 80% приходится на подстилочный навоз и компосты. В 2000-2005 гг. суммарно было внесено 200 млн т, что в среднем на 1 га посевов составляет 0,8 т. Использование торфа в качестве ископаемых удобрений в 1990 г. достигало 140 млн т, тогда как в настоящее время их объем не превышает 2 млн т в год, т.е. менее 1% от общего объема применения органических удобрений. Заметим, что только в разведанных в России месторождениях торфа (154,6 млрд т) содержится более 5 млрд т NPK. Однако и в период интенсивной химизации земледелия 1970-1980-е гг. на долю минеральных удобрений приходилось 60-70%. В результате резко возросли темпы истощения пашни, поскольку вынос питательных веществ из почвы был в 4-5 раз выше их возврата. Повсеместно наблюдается высокий дефицит питательных веществ в почве и их отрицательный баланс, о чем свидетельствует соотношение внесенных и вынесенных из почвы пахотных земель России питательных веществ (табл. 6.132).
Неизбежность смены парадигм в сельскохозяйственном природопользовании в XXI в.

Между тем Россия является, как уже отмечалось, одним из ведущих мировых производителей и экспортеров минеральных удобрений. В 2005 г. здесь произведено 16,6 млн т д.в. минеральных туков, что в 1,5 раза больше, чем в 1996 г. Более 80% из них поставляется на экспорт, в т.ч. азотных - 77, фосфорных - 67 и калийных почти 90%. Привлекательные мировые цены и рост спроса на российские минеральные удобрения за рубежом (большая экологическая безопасность) способствует увеличению объемов их производства. Заметим, что быстрый рост урожайности сельскохозяйственных культур в 1950-1990 гг. в развитых странах мира был обусловлен 10-кратным увеличением применения азотных удобрений, составивших около 90 млн т. в год (см. рис. 6.61). Считается, что урожайность сортов зерновых «зеленой революции» достигает 70 ц/га только при поглощении растениями 200-300 кг азота на 1 га.
Поскольку азот, фиксируемый в клубеньках бобовых, гораздо дешевле, чем синтез азотных удобрений, большой интерес представляют данные, позволяющие судить об эффективности симбиотической азот-фиксации. Экономический эффект симбиотической азотфиксации в зависимости от вида растений равен 45-210 долл. на 1 га, что, например, в условиях США суммарно оценивается в 500 млн долл. в год. Учитывая, что кукуруза, выращиваемая в этой стране на площади 32 млн га, может использовать 25 кг азота, фиксированного бобовым предшественником на 1 га, несложно подсчитать, что получаемый при этом экономический эффект превышает 560 млн долл. в год. В расчете на типичную ферму, имеющую посевную площадь 150 га, можно сэкономить 2600 долл. в год (эта величина отражает удвоение стоимости азотных удобрений, произошедшее за последние 10 лет).
В развивающихся странах Азии, Африки и Латинской Америки около 50% посевов возделывают совместно с растениями, способными к симбиотической азотфиксации. Доля азота, получаемого небобовым растением в таких смешанных посевах, в зависимости от стадии развития растений, содержания азота в почве, густоты стояния изменяется в пределах 0-70% (табл. 6.133), что не превышает 30% потребностей самого небобового растения. На почвах с высоким содержанием азота процесс биологической азотфиксации ингибируется, конкурентоспособность небобового растения повышается, а количество передаваемого ему азота снижается. В этой ситуации количество азота, получаемого небобовым растением от бобового предшественника варьирует в пределах 0-115 кг/га (табл. 6.134). Важно учитывать и фитосанитарную роль бобовых (подавление патогенов и сорняков), способность увеличивать водоудерживающие свойства почвы, проявлять положительные аллелопатические эффекты. Наряду с перспективой более широкого использования бобовых культур в кормовых, пищевых и технических целях, а также их симбиотического потенциала, Вэнс отмечает такие новые приложения бобовых, как очистка почвы и воды от загрязнителей (фиторемедиация), источник топлива, производство промышленной и фармацевтической продукции.
Неизбежность смены парадигм в сельскохозяйственном природопользовании в XXI в.

В настоящее время в структуре сельскохозяйственных угодий России около 30 млн га являются бросовыми. Если в центральных и северных районах происходит их быстрое зарастание лесом, то в лесостепных они покрываются сорной растительностью. В этой связи определенный интерес представляют закономерности соответствующих сукцессий как фактора биологизации процессов средообразования. Так, Куркин считает, что при переходе в залежь богатая нитратами пашня вначале быстро оккупируется двудольными нитратофилами (бурьянистая стадия). В дальнейшем их заменяют умеренно нитрофильные пырейные фитоценозы, а последние - мезонитрофильные мятликовые - сменяются в свою очередь олигонитрофильными фитоценозами с преобладанием плотнокустовых злаков (заключительная стадия). Дальнейшему полному затуханию процесса почвенной нитрификации на этой стадии противостоят периодические массовые размножения («вспышки») бобовых, которые обогащают почву легкодоступным азотом и таким образом «оживляют» процесс почвенной нитрификации.
Состояние и развитие сельскохозяйственного производства, повышение его устойчивости и экономической эффективности неразрывно связаны с уровнем механизации отрасли, ее технологическим и техническим перевооружением. Однако за период 1990-2005 гг. практически вдвое сократился парк тракторов и зерноуборочных комбайнов (соответственно с 1365,6 тыс. шт. в 1990 г. до 390 тыс. шт. в 2007 г. и с 407 тыс. шт. в 1990 г. до 100 тыс. шт. в 2007 г.) (табл. 6.135). В результате нагрузка на сельскохозяйственную технику в среднем по стране возросла более чем в 2 раза. Если на 1000 га посевов зерновых в 1990 г. приходилось 7,6 зерноуборочных комбайнов или 151 га зерновых на 1 комбайн, то в 2005 г. - 3,6 шт., или 265 га на 1 комбайн (табл. 6.136). Из-за слабого использования необходимых средств борьбы с вредителями и болезнями на больших территориях южного, юго-восточного и центрального регионов России резко возросли потери урожая от болезней, вредителей и сорняков.
Неизбежность смены парадигм в сельскохозяйственном природопользовании в XXI в.

Неизбежность смены парадигм в сельскохозяйственном природопользовании в XXI в.

Очевидно, что биологизация и экологизация интенсификационных процессов в сельском хозяйстве, наряду с его механизацией и химизацией, должны стать неотъемлемой составляющей национальной идеи социально-экономических преобразований производительных сил России. При этом в основу биологизации и экологизации интенсификационных процессов с целью повышения продукционных, средоулучшающих и ресурсовозобновляющих функций агроэкосистем и агроландшафтов должны быть положены:
- экономически и экологически оправданная дифференциация использования всех видов имеющихся природных, биологических, техногенных, трудовых и других ресурсов;
- создание новых сортов и гибридов, способных с большей эффективностью утилизировать в процессе фотосинтеза естественные и антропогенные ресурсы окружающей среды, а также противостоять действию абиотических и биотических стрессоров при минимальных затратах первичных ассимилятов;
- возделывание набора культур и сортов, в наибольшей степени приспособленных к местным условиям и сочетающих высокую продуктивность с устойчивостью к неблагоприятным и экстремальным условиям среды;
- усиление почвозащитных, средоулучшающих и фитосанитарных функций севооборотов и агроэкосистем;
- конструирование высокопродуктивных и экологически устойчивых агроэкосистем и агроландшафтов на основе увеличения видового и генотипического разнообразия культивируемых видов и сортов растений, их адаптивное размещение во времени и пространстве;
- адаптация технологий возделывания к биологическим особенностям культивируемых видов и сортов растений, почвенно-климатическим и погодным условиям, формам организации труда и экономическим требованиям рынка.
При переходе к адаптивной стратегии развития растениеводства и сельского хозяйства в целом вся система сельскохозяйственного природопользования и общественные отношения должны органично соответствовать естественным законам функционирования биосферы, а концепция и принципы перехода к адаптивной стратегии интенсификации АПК - выступать в качестве естественнонаучной базы формирования рыночных механизмов экономики и регуляторных функций государства.
Возвращаясь к проблеме неизбежной смены парадигм сельскохозяйственного природопользования, мы хотим еще раз подчеркнуть необходимость эволюционно-аналоговых подходов при конструировании агроэкосистем и агроландшафтов будущего. В этой связи определенный интерес представляют взгляды В.И. Вернадского, Н.Г. Холодного и В.Н. Любименко в начале XX столетия на закономерности эволюции живой и косной материи. «Эволюционный процесс свойственен только живому веществу» и «его нет в косной материи», считал В.И. Вернадский. Между тем, по мнению Н.Г. Холодного, в косной материи, так же как и живой, при известных условиях происходят процессы перехода от более простого к более сложному, от однообразия к разнообразию. По мере охлаждения Земли, пишет он, имело место «постоянное затухание эволюции косной материи нашей планеты» и наступила эпоха, «когда именно биосфера начала играть решающую роль в процессах» как химического состава, так и физического состояния земной поверхности. Отбор, не имеющий какой-либо роли в эволюции косной материи, стал главнейшей движущей и направляющей силой в развитии организмов, живого вещества и всей биосферы в целом. При этом победили те органические формы (архебионты), вещество которых наилучшим образом приспособлено к поглощению и использованию лучистой энергии. Однако, «чем более специализировано какое-либо живое образование, чем большей степени дифференцировки оно достигло, тем меньше его эволюционные возможности».
Таким образом, если эволюционный процесс шел от простого к сложному, т.е. от однообразия к разнообразию, то при конструировании химико-техногенных агроэкосистем имеют место не эволюционные, а, наоборот, «инволюционные изменения» (переход от более сложного к более простому и/или от разнообразия к однообразию). Другими словами, если для эволюции характерны процессы усложнения и дифференциации, то биологическая структура техногенно-интенсивных агроэкосистем и агроландшафтов постоянно упрощается, т.е. приспособительный процесс в этой ситуации соответствует уровню знаний и возможностям самого конструктора.
Хотя необходимость значительного усиления техногенной оснащенности хозяйств, а также увеличения количества вносимых минеральных удобрений, мелиорантов и пестицидов на сельскохозяйственных угодьях России не вызывает сомнений, следует учитывать и мировые тенденции в экологизации интенсификационных процессов в земледелии. Так, в настоящее время из 2,1 млн фермеров США в ограниченном количестве используют минеральные удобрения и пестициды лишь около 80-100 тыс. т. Между тем по основным, в т.ч. и экономическим показателям, например, «органические» фермы лишь немногим здесь уступают «традиционным». Как правило, их чистый доход такой же, поскольку при снижении выхода валовой продукции на 10-15% расход энергоносителей уменьшается на 60%, цены реализации продукции в 2-2,5 раза выше обычных, а благодаря большому разнообразию культур в случае засухи и других погодных флуктуаций, экологическая надежность их производства оказывается выше. Заметим, что с 1979 г. MCX США и ряда других стран финансируют НИР в области органического, биодинамического и других альтернативных систем земледелия.