Плодосмен - элемент биологического земледелия

Свидетельством начавшейся деградации почв сельскохозяйственного пользования является повсеместное уменьшение их гумусированности, изменение кислотности, воднофизических свойств, скорости миграции элементов минерального питания из пахотного горизонта, что ведет к неустойчивости урожайности, увеличению доз минеральных удобрений для получения её прежнего уровня, повышение пестицидной нагрузки.

Объекты исследования

Основным показателем, характеризующим плодородие почв, является их высокая биологическая активность, содержание в них гумуса (сложное соединение органической и минеральной частей почвы). Высокогумусированные почвы имеют благоприятную для растений структуру, хорошую водоудерживающую способность и достаточный запас питательных веществ. Экспериментальным путем установлено, что повышение содержания гумуса даже в дерново-подзолистой почве на 1% увеличивает продуктивность пашни более чем на 25% [3]. Аналогичные данные получены и в других опытах. Следовательно, создание запасов органического вещества в пахотных землях должно стать первоочередной задачей земледелия [10,11]. Вместе с тем наблюдения показывают, что за десятки лет интенсивной эксплуатации почв Краснодарского края, Ростовской и Саратовской областей содержание в них гумуса снизилось с 8-7 до 5-6% [1]. Сегодня это явление фактически наблюдается повсеместно в Российской Федерации. Например, в пахотных землях южной и северной лесостепи Омской области, где сосредоточены основные площади различных типов черноземных почв, содержание гумуса составляет в настоящее время 5,4 и 5,7%, соответственно при средневзвешенном содержании – 5%. В степной и северной зонах содержание его ниже, соответственно 4,6 и 3,5%. При таком содержании гумуса практически утрачиваются благоприятные физико-химические свойства почвы, нарушаются её водный и воздушный режимы. Это ведет к снижению урожайности зерновых культур и её нестабильности. По мнению ведущих почвоведов, за последние 100 лет запасы органического вещества в черноземах нашей страны уменьшились в два раза [7] . Очевидно, в почвах произошли настолько сильные изменения, что биота уже не в состоянии поддерживать на высоком уровне гумификацию органического вещества и не обеспечивает закрепление биофильных элементов в пахотном горизонте. То есть в естественной цепи преобразования веществ, отдельными звеньями которой являются разные виды живых организмов, образовались слабые места, ограничивающие интенсивность процессов почвообразования. В севооборотах, в погоне за чистотой одновидовых посевов, мы искусственно уничтожаем эволюционно-генетическое сложившееся межвидовое и внутривидовое взаимодействие в экосистемах и биосфере, которое ежегодно путем эколого-генетических преобразований на основе механизма естественного отбора успешно регулировало видовое разнообразие и уровень взаимодействия живых форм в экосистемах и в целом биосфере [9].

Опасность вытеснения или сильного подавления отдельных компонентов биоценоза кроется в возможном выходе почвенного сообщества на новый экологический уровень, при котором и процессы почвообразования будут протекать только в очень узких интервалах физических и химических показателей почв [6-8]. Это приведет к ещё большей зависимости эффективного и потенциального плодородия от климатических условий (температуры, влажности), а значит, и снижению устойчивости урожаев, которое мы и наблюдаем в последние годы. Дальнейшее применение средств химизации в целях повышения урожайности сельскохозяйственных культур усилит расшатывание агробиогеоценозов.

И чем интенсивнее будут использоваться земледельческие допинги (минеральные удобрения, пестициды), тем больше средств потребуется для предотвращения возникновения отрицательных последствий их применения и для поддержания стабильности агроэкосистем. Так общие капиталовложения на получение единицы сельскохозяйственной продукции в мире неуклонно повышаются. В росте урожайности кукурузы в США за период с 1945 по 1970гг. в 2,4 раза, энергетические затраты на 1 га увеличились в 3,5 раза [4,5]. Аналогичная тенденция наблюдается и в других странах. Оценить последствия воздействия средств химизации на почву на современном уровне развития науки невозможно в полной мере, не принимая во внимание ее биосферных функций. Роль почвенной оболочки планеты в регулировании процессов, протекающих в биосфере, обстоятельно рассмотрена в работе В.Г. Добровольского и Е.Д. Никитина [2]. Согласно выдвигаемой ими концепции, устойчивые сдвиги в физико-химических и биологических свойствах почв, загрязнение их веществами антропогенного происхождение вызовет изменение гидрологического режима планеты, газового состава атмосферы и глобальное потепление климата.

Таким образом, чем углубленнее становятся наши представления о поведении минеральных удобрений и ядохимикатов в окружающей среде, тем больше вскрывается самых неожиданных негативных проявлений их действия на живые организмы и экосистемы. Это должно глубоко озаботить научное сообщество и нацелить его на поиск новой парадигмы интенсификации растениеводства и земледелия в сельскохозяйственном производстве.

Дальнейшее использование химических средств ставит под сомнение не только производство продуктов питания, но и устойчивое состояние биосферы, так как не гарантирует сохранение плодородия почв. Значение почвенного покрова для современной биосферы сравнимо с озоновым экраном стратосферы. Избранная человечеством стратегия, кратко проиллюстрированная в статье, ведет к деградации почв, к постепенному снижению продуктивности растений и катастрофическим изменениям в окружающей среде.

Результаты исследований

Данный подход, т.е. формирование агроэкологических систем на принципе естественного отбора, во-первых, означает целенаправленное чередование и расширение набора посевов культурных растений с разными типами корневых систем в пределах поля, а не только в севообороте; во-вторых, целенаправленное взаимодействие культурных растений между собой и с почвой, другими видами растений, животных и микроорганизмов, т.е. эволюционно сложившегося тесного взаимодействия живой и косной материи. Главную роль в этом процессе (генезисе почв) сыграли растения в их сложных тысячелетних взаимодействиях с другими компонентами почвы, эволюция которых как надземной части, но особенно подземной (корневой системы), обеспечила эффективный обмен между минеральной частью планеты и живыми организмами. В результате этого в процессе эволюции живого на принципе естественного отбора и сформировался почвенный покров планеты, являющийся, по нашему мнению, основой биосферы или её главной составной частью.

Первейшей задачей, с нашей точки зрения, является переход отрасли на биоземледелие, которое представляет собой не что иное, как целенаправленный смоделированный процесс межвидовых и внутривидовых взаимодействий живых организмов в агроценозе, призванных на основе эволюционно - и эколого-генетических принципов, а также принципов естествен- ного и искусственного отборов обеспечить повышение плодородия почв в сельскохозяйственном производстве. При этом также предусматривается целенаправленное, обязательное применение биологических методов защиты растений и почвы, запускающих и регулирующих механизмы экологической и биологической безопасности возделываемых культурных растений (деструкторов органических остатков, регуляторов численности фитофагов, возбудителей болезней, сорных растений и др).

Естественно, этот эволюционно сложившийся процесс, который целенаправленно используется человеком в сельскохозяйственном производстве на основе взаимодействия живых организмов различных уровней организации как между собой, так и с минеральной частью планеты для производства продукции растениеводства, защита её с помощью биометодов от болезней, вредителей, сорных растений и повышения плодородия почв без привлечения средств химизации, следует назвать биоземледелием.

Современное биологическое земледелие связано с соблюдением в агроэкосистемах и биоценозах следующих условий: 1. Обязательное чередование культур, на каждом поле с различными типами корневых систем (корнеоборот) мочковатая, промежуточная, стержневая, сформировавшихся в результате эволюционно - и эколого-генетических процессов у различных видов растений; 2. Чередование культур в плодосмене, пожнивных, поукосных культурах и сидератах осуществляется на основе корнеоборота с обязательным оставлением их биомассы на поле, с мелкой заделкой её в верхний слой почвы, созданием мульчи, а также агролесомелиоративных меропиятий, обеспечивающих дополнительные условия для тесного взаимодействие всей биоты и косной материи в агроэкосистеме; 3.Сохранение и накопление влаги (воды), как основного энергоинформационного компонента агроэкосистемы в корнеобитаемом слое почвы. 4. Сохранение целостности пахотного и всех других горизонтов почвы и живых организмов, обитающих в ней и на прилегающих участках (в биоценозе), а также биологической регуляции их роста и развития для обеспечения защиты культурных растений от фитофагов, возбудителей болезни, сорных растений и проведение биостимуляции процессов разложения органических остатков.

Выводы

Как видим, в основе биоземледелия лежит плодосмен, обеспечивающий подъем элементов минерального питания из нижних слоев почвы в верхний, испытывающий их постоянный дефицит, в связи с ежегодным отторжением с урожаем и где наиболее активно работают все типы корневых систем, создавая этот дефицит. В плодосмен обязательно входят бобовые культуры, обеспечивающие на основе симбиоза с бактериями фиксацию азота из атмосферы. Пожнивные и поукосные культуры выполняют функцию не только плодосмена, но и поставщиков дополнительной массы органики в почву, аирируемости её и мульчирующего агента, для сохранения влаги в почве и стабилизации продуктивности агроценоза. Обязательным элементом плодосмена является использование микробиологических препаратов, ускоряющих разложение органических остатков и усиливающих азотфиксацию бобовыми культурами.

Есть увереность, что биоземледелие позволит повсеместно повысить урожайность сельскохозяйственных культур в два и более раза, снизив или полностью сняв химический стресс на биосферу. Оно в состоянии ликвидировать угрозу голода, нависшую над человечеством и являющуюся основой для оправдания политических авантюр и социальных катаклизмов [8,13].

Переход на биоземледелие и выполнение закона плодородия почв – это альтернативный путь химизации сельского хозяйства, который придётся пройти человечеству, поскольку негативное воздействие аграрной отрасли на биосферу становится всё более очевидным и ощутимым. А переход в ближайшие годы сельского хозяйства на биоземледелие неизбежен, так как планетарные масштабы его деятельности имеют прямое отношение к устойчивости биосферы и формированию ноосферы.

Предлагаемые принципы находятся в полном соответствии с[12] «Концепцией перехода Российской Федерации к устойчивому развитию», предусматривающей постепенное восстановление экосистем до уровня, гарантирующего стабильность окружающей среды и Международного конгресса по защите растений в Пекине (2004), где биологические методы контроля над вредителями, болезнями и др. признаны приоритетным направлением развития.