Управление плодородием почв на основе интенсификации биологических факторов в системах земледелия

Вве^ение . В мировой практике научной агрономии биологизация является одной из доминирующих тенденций [1, 2]. Она наиболее четко проявляется в странах с высоким уровнем интенсификации земледелия. Подходы к разработке биологических систем земледелия в различных научных учре^дениях и в разных странах разнятся. Именно поэтому на сегодняшний день нет полной ясности в этом вопросе. Большое количество публичных научных ме^дународных мероприятий по проблемам альтернативного земледелия выделяют несколько течений нетрадиционного земледелия: биологическое, экологическое, органическое, и т.п.

Цель иссле^ований – провести детальный анализ биологических факторов в системах земледелия.

Основна^ часть. Термин «биологизация земледелия» насчитывает у^е не первый десяток лет, ещё В.P. Вильямс указывал на преимущественно биологический (естественный) путь воспроизводства почвенного плодородия при активной сельскохозяйственной деятельности. Эти научные идеи актуальны и в современном земледелии. Однако на сегодняшний день, на наш взгляд, зачастую встречается смешение понятий «биологическое земледелие» и «биологизация», что не всегда обосновано. По нашему мнению, биологизация – это интенсификация и наиболее полное использование биологических факторов в системах земледелия. Биологические системы земледелия – это высшая форма биологизации, которая предусматривает решение вопросов удовлетворения растений в факторах ^изни за счет биологических факторов. Они не имеют общего с примитивным земледелием и гораздо сло^нее интенсивных систем.

Следует так^е различать понятия «биологизация» и «экологизация». Биологизация – одно из направлений экологизации земледелия. Тогда как экологизация – это максимальное использование агроэкологических факторов продуктивности сельскохозяйственных культур.

По результатам исследований, нами определены основные биологические факторы в системах земледелия, которые сведены в представленную в таблице классификацию.

Таблица – Основные биологические факторы в системах земледелия и способы их интенсификации

Биологические факторы	Способы интенсификации биологических факторов
Максимализация образования фитомассы в агроэкосистемах	Повышение коэффициента использования пашни, высокостебельные сорта культурных растений, использование физиологически активных веществ
Вовлечение биомассы в биологический и внутрихозяйственный оборот	Сидерация, использование побочной продукции на удобрение, ^ивотноводство
Оптимизация почвенных биологических процессов	Pегулирование поступления органического вещества в почву по количеству и качеству, обработка почвы
^зотфиксация	Увеличение бобовых в структуре посевных площадей, посев видов с высокой азотфиксирующей способностью, интенсификация несимбиотической и ассоциативной азотфиксации, бактериальные удобрения
^ллелопатическое состояние почвенной среды	Чередование культур, формирование посевного слоя с исключением возмо^ности накопления токсинов в зоне заделки семян, использование аллелопатических эффектов
^ктивизация процессов разло^ения фосфорорганических соединений	Бактериальные удобрения, фитомелиорация
Pазло^ение калийсодер^ащих минералов	Фитомелиорация
Оптимальное фитосанитарное состояние посевов	Чередование культур, уничто^ение инфекционного начала агротехническими средствами, использование биологических средств защиты, фитоценологический фактор

Биологизация имеет перспективу для стран самого различного уровня развития. Ослабить экологические проблемы в условиях высокоинтенсивного земледелия возмо^но за счет перехода на преимущественно биологические методы. В экономически слабых государствах овладение биологическими способами ведения земледелия создает условия для решения продовольственной проблемы.

Интенсификация сельского хозяйства в развитых странах, проводимая на основе дости^ений науки и техники, способствует росту производства продукции, производительности труда, сни^ению себестоимости единицы продукции, улучшению условий труда и ^изни товаропроизводителей. Интенсификации сельского хозяйства мо^ет противостоять биологизация, которая означает познание и использование людьми созидательных сил природы [3].

Многолетние исследования ряда авторов подтвер^дают гипотезу, что факторы биологизации земледелия могут варьировать в зависимости от хозяйственных и природных условий конкретной территории [4].

Одним из определяющих векторов развития мирового сельского хозяйства является биологизация земледелия, которая основывается на принципах экологической безопасности сельскохозяйственной продукции. К со^алению, интенсивное земледелие породило мно^ество серьезных проблем: загрязнение почв и продукции растениеводства нитратами, пестицидами, и как следствие – ухудшение качества продукции растениеводства и

^ивотноводства. Вариантом решения данных проблем мо^ет стать биологизация земледелия, основывающаяся на активизации биологических процессов воспроизводства природных ресурсов.

Pоссийская Федерация, как и другие страны, сделала ряд ва^ных шагов в сторону развития органического земледелия. Так, с 1 января 2020 г. вступил в силу ФЗ «Об органической продукции и о внесении изменений в отдельные законодательные акты Pоссийской Федерации». В соответствии с ним вся продукция, имеющая статус «органической», будет тщательно проверятся и сертифицироваться. Пункт 2 статьи 4 вышеуказанного закона запрещает применение агрохимикатов, пестицидов, антибиотиков, стимуляторов роста ^ивотных, гормональных препаратов, за исключением тех, которые разрешены к применению действующими в Pоссийской Федерации национальными, ме^государственными и ме^дународными стандартами в сфере производства органической продукции [5]. Именно биологизация земледелия, основанная на биологических принципах воспроизводства агроэкосистем, которые включают в себя максимально полное использование биологических факторов формирования почвенных ре^имов, получения высокой уро^айности с.-х-. культур и повышения почвенного плодородия, является переходным этапом к органическому земледелию [6-8].

Как один из вариантов решения проблемы – минимализация обработки почвы. Современные производители техники для сельского хозяйства предлагают большой выбор комбинированных агрегатов для поверхностной обработки почвы. При этом, сни^ения культуры земледелия от минимализации обработки почвы не происходит, а имеет место экономия ресурсов от совмещения технологических операций. Вспашку, как прием основной обработки почвы, в хозяйствах проводят лишь под пропашные культуры.

Большой опыт по применению биологических факторов земледелия накоплен в Орловской области. В большинстве хозяйств на первом плане стоит развитие растениеводческой отрасли регионального ^ПК. Применяемые в хозяйствах технологии направлены на наиболее полное использование биологических факторов для получения высокой уро^айности культур. Так, до 80% многолетних трав, высеваемых в области – бобовые культуры, которые характеризуются высоким уровнем симбиотической азотфиксации [9, 10]. Широко используются поверхностные приемы обработки почвы, являющиеся ресурсосберегающими по сравнению с классическими отвальными приемами основной обработки почвы. Внесение минеральных удобрений осуществляется строго регламентированно с учетом рекомендуемых для зоны возделывания норм, сроков и приемов с учетом климатических особенностей года. Это позволяет экономить материальные ресурсы и не допускать экологических проблем. Использованию агротехнического метода борьбы с сорняками принадле^ит немалова^ная роль на фоне соблюдения научно обоснованного севооборота. Хозяйства области в настоящий период достаточно обеспечены уборочной техникой, что позволяет проводить уборку в с^атые сроки, не допуская значительных потерь растениеводческой продукции.

Понятие «биологизация земледелия» в большей мере мо^но отнести к системе ведения хозяйства, чем к системе земледелия. В различных условиях хозяйствования возникают неодинаковые возмо^ности для применения принципов биологизации.

Не вызывает сомнения тот факт, что невозмо^но полностью перевести только на биологические методы все растениеводство области. Это связано со значительным выносом элементов питания с уро^аем возделываемых культур, причём этот вынос сильно варьирует от конкретной культуры. Исключительно биологическое земледелие мо^ет быть приемлемо только на небольших площадях и далеко не во всех природных и хозяйственных условиях.

С точки зрения биологического земледелия, очень ва^но соблюдать соотношение площадей пашни и естественных кормовых угодий. Причём, чем больше в хозяйстве естественных сенокосов и пастбищ, тем шире возмо^ности для воспроизводства плодородия почвы на основе биологизации земледелия.

В повышении уровня биологизации земледелия особую роль играет полевое травосеяние. Давно доказана почвозащитная и почвоулучшающая роль многолетних трав. Так^е говоря о биологизированном земледелии, мы подразумеваем более широкое применение сидератов, побочной продукции животноводства, нетоварной части урожая сельскохозяйственных культур и пр. При этом необходимо учитывать, что для заделки органических остатков в почву необходимо предусмотреть определённую обработку почвы.

Ценность биологизации заключается так^е в том, что используются дешёвые и доступные резервы для воспроизводства плодородия почвы. Один из таких резервов - использование в качестве удобрения побочной продукции. При сокращении поголовья крупного рогатого скота, а так^е при бесподстилочном способе содер^ания ^ивотных проблема с избытком соломы в сельском хозяйстве стоит как нельзя остро. Современные интенсивные сорта зерновых культур при уборке дают массу побочной продукции в виде соломы. При правильном подходе, эта солома мо^ет стать дешёвым и полезным удобрением, ведь она содержит не только макро-, но и микроэлементы, такие как цинк, бор, медь, молибден, необходимые для питания растений. Для решения проблемы использования соломы в этом качестве используются бактериальные препараты - деструкторы органики, применение которых также вписывается в концепцию биологизированного земледелия.

В качестве средства, способствующего уменьшению эрозионных процессов, особенно водной эрозии почв, используют солому. Кроме борьбы с эрозией почвы, применение соломы повышает содер^ание органического вещества в почве, способствует биологическому закреплению азота.

Зеленые удобрения - доступный резерв увеличения урожайности с.-х. культур и поддержания почвенного плодородия. Это полноценная замена навоза, а в сочетании с минеральными и известковыми удобрениями -эффективное средство воспроизводства плодородия почвы и оптимизации питания сельскохозяйственных растений. К тому же это фактор и биологизации, и экологизации земледелия. В составе сидератов питательные вещества находятся в виде органического вещества, которое не вымывается из почвы и следовательно - безопасно для экосистем [11].

По нашим исследованиям, использование многолетних трав в качестве сидератов способствует улучшению микробиологических показателей почвы, водного ре^има почвы, азотного питательного ре^има, фитосанитарного состояния посевов озимой пшеницы.

На сегодняшний день достаточно часто в качестве зелёного удобрения применяется зеленая масса сельскохозяйственных культур в сидеральных парах. На сидераты выращивают донники, горчицу белую, люпин, так как эти культуры неприхотливы к уровню плодородия почв.

Такой прием как фитомелиорация является действенным средством по улучшению условий природной среды с помощью культивирования или поддер^ания естественных растительных сообществ. Так, некоторые растения способны очищать почвы, загрязненные тя^ёлыми металлами. Они способны набирать большую биомассу и избирательно поглощать загрязнители, что предотвращает загрязнение пищевой продукции. Поэтому при невысоких уровнях загрязнения почвы такие растения мо^но выращивать совместно с основными сельскохозяйственными культурами, а потом, после уборки основной культуры, запахивать в почву как сидерат. Затем они минерализуются, а освободившиеся при этом тя^елые металлы в следующем году снова поглотят фитомелиоранты. Таким образом, зеленая масса будет постоянно удер^ивать большую их часть. Как правило, используются растения из семейства гречишных или капустных. Учитывая уровень загрязнения почвы, вид растения – фитомелиоранта и выращиваемую основную культуру мо^но добиться максимального защитного эффекта.

Проме^уточные культуры на кормовые цели так^е могут рассматриваться как фактор биологизации земледелия. При их возделывании в почве накапливается до 15 ц/га абсолютно сухой массы, что благоприятно влияет на почву. Но наиболее ва^ным преимуществом биологического земледелия является возмо^ность поло^ительно воздействовать на почвы и агрофитоценозы для сни^ения антропогенной нагрузки. Использование фитомассы на удобрения в разных регионах нашей страны мо^ет варьировать, что связано с большим разнообразием почвенно-климатических условий.

Ещё один путь улучшения плодородия почвы и увеличения уро^айности сельскохозяйственных культур – использование бактериальных удобрений. Учеными давно доказана возмо^ность улучшения питательного ре^има почвы за счет использования её микробного потенциала. Ими разработаны действенные меры по активизации почвенной микрофлоры, ^изнедеятельность которой способствует высвобо^дению дополнительного количества питательных веществ и увеличению уро^айности. Человек начал применять такие удобрения, заметив взаимодействие, которое сло^илась в природе ме^ду бобовыми растениями и микроорганизмами, образующими клубеньки на их корнях. Среди них широко известны и давно применяются в практике биологизированного земледелия по всему миру препараты клубеньковых бактерий торфяного (ризоторфин) и сухого нитрагина (ризобин). Однако установлено, что поло^ительный результат от использования таких удобрений мо^но получить только на почвах, хорошо окультуренных, имеющих высокий уровень агротехники, а штаммы микроорганизмов, входящих в данные удобрения, дол^ны быть высококачественные и активные [12]. Интенсификация симбиотической азотфиксации – одно из значимых направлений в биологическом земледелии. Имеют все предпосылки для повышения концентрации биологического азота с 3-4 кг/га до 15-17 кг/га.

Для биологизации ва^на высокая культура земледелия, которая мо^ет обеспечить эффективную защиту растений. Ва^ным аспектом для регулирования численности вредных организмов в агрофитоценозах является соблюдение севооборота [13]. Ва^но, изолировать культуры, имеющие общих вредителей и болезни, как во времени, так и территориально. Потери уро^ая могут снизить лучшие предшественники, устойчивые к вредителям и болезням районированные сорта сельскохозяйственных культур. Незаменимы с точки зрения фитосанитарной роли чистый и сидеральный пары.

Наиболее ва^ное значение в биологизированном земледелии имеют следующие агротехнологические приемы: использование качественного семенного материала, своевременная обработка почвы, посев в оптимальные сроки, подготовка и внесение органических удобрений, а так^е другие мероприятия, способствующие оптимизации роста и развития растений.

Для борьбы с сорняками в агрофитоценозах необходимо составлять и регулярно анализировать карты засоренности полей. Pегулярные учеты распространенности и численности вредителей и заболеваний сни^ают их вредоносность.

Заключение . В Pоссии накоплен значительный практический опыт применения биологических методов в земледелии. Только реализация концепции биологизации земледелия связана с решением целого ряда задач и не мо^ет быть осуществлена одномоментно. На данном этапе необходимо создать условия для решения вопросов, не требующих существенной перестройки технологических процессов и организации производства. И начинать лучше с введения научно обоснованных севооборотов, направленных на создание максимально возмо^ных условий для биологизации земледелия. К со^алению, сократившийся набор возделываемых культур в хозяйствах различных форм собственности представляет определённую трудность для построения таких севооборотов в современных условиях. ^ ведь в нынешних условиях севообороты как никогда представляют незаменимый биологический фактор оздоровления фитосанитарной обстановки в агрофитоценозах. Вся концепция биологического земледелия дол^на строиться на основе усиления севооборота, как главного биологического фактора. Задача биологизированного севооборота – приблизить условия функционирования агрофитоценозов к естественным растительным экосистемам, обладающим саморегуляцией и устойчивостью.

В современных условиях развития сельскохозяйственного производства нет препятствий для усиления биологического фактора за счет биопрепаратов и природных биологических резервов. Всё, что необходимо для этого – знание законов природы и ^елание их применять на практике.

В Орловской области, располо^енной в лесостепи Европейской части Pоссии, характеризующейся как район достаточного увла^нения, складывается вполне благоприятная обстановка для комплексного применения всех приемов биологического земледелия.