Овсянников Юрий Алексеевич
Теоретические основы
эколого–биосферного земледелия
Научное издание
ПРЕДИСЛОВИЕ
Монография явилась результатом длительной экспериментальной, а затем аналитической работы автора. В разные годы ее проведение поддерживалось научными сотрудниками УралНИИСХоза, преподавателями Пермской СХА, УрСХА и УрГЭУ. На первом этапе неоценимую помощь оказали Ольга Андреевна Дурасова и профессор Николай Александрович Халезов. Ольга Андреевна помогала проведению полевых и вегетационных опытов, а Николай Александрович давал нам своевременные замечания и рекомендации по обработке их результатов.
Большую признательность автор выражает бывшему ученому секретарю Ботанического сада УО РАН Лидии Александровне Семкиной, которая предоставила возможность провести лабораторные исследования с использованием специальных приборов. Работа на них была бы невозможной и без помощи инженера–биолога Ольги Максимовны Овсянниковой.
Эффективность исследовательской работы во многом зависит от соответствующего ее оформления. В этом нам значительную поддержку оказал Виталий Георгиевич Серебрянников. При его содействии была издана монография "Экологическое земледелие". Идеи и мысли автора, изложенные в ней, стали основой для написания настоящей монографии.
Автор выражает благодарность и заведующему кафедрой экономики природопользования УрГЭУ профессору Якову Яныбаевичу Яндыганову. Его исследования и активная позиция оказали на него заметное влияние.
Не без основания может быть поставлен вопрос: не сведется ли в будущем успешная культура и богатые урожаи хлебных растений на приспособление почвы к роскошному развитию в ней микробиологических процессов.
А. С. Фаминцын
Не исключена возможность с течением времени заменить внесение минеральных удобрений полностью или частично, по крайней мере, при некоторых сельскохозяйственных культурах, созданием соответствующего микробного режима почв.
СП. Костычев
ВВЕДЕНИЕ
Главной задачей земледелия является увеличение урожайности культурных растений. Для этого в настоящее время в сельском хозяйстве используются технологии, предусматривающие интенсивное применение минеральных удобрений, ядохимикатов, многократную обработку почвы, превращение на обширных территориях естественных биоценозов в искусственные. Ориентация на индустриально–технологические системы земледелия позволила многим развитым странам в относительно короткий исторический отрезок времени значительно увеличить объемы производства продуктов питания.
Однако на фоне имеющихся достижений сельского хозяйства к концу XX в. обозначились и его недостатки. В пахотных почвах наблюдается постоянное снижение содержания гумуса, ухудшаются их биологические свойства. Нерегулируемое применение средств химизации стало причиной накопления в почвах и грунтовых водах остатков минеральных удобрений и ядохимикатов, изменения биогеохимических потоков и загрязнения природных объектов. Агроэкосистемы, утратившие видовое разнообразие, свойственное естественным, превратились в простые одновидовые, а следовательно, и неустойчивые сообщества. Поддерживание их состояния, которое обеспечивает необходимый уровень урожайности, с каждым годом требует все больших и больших затрат. В целом воздействие сельскохозяйственного производства на окружающую среду стало настолько сильным, что это может быть причиной подрыва плодородия пахотных земель в будущем и постепенной деградации отдельных структурных компонентов агроландшафтов.
Неконтролируемое использование средств химизации явилось причиной ухудшения качества продукции сельского хозяйства. В ней стали обнаруживаться нитраты, химические элементы, содержащиеся в удобрениях, остатки ядохимикатов. Снизилась ее биологическая полноценность. Это проявляется в неблагоприятных изменениях в аминокислотном составе, снижении содержания витаминов, Сахаров, различных биологически активных веществ. Употребление таких продуктов питания населением, проживающим в условиях сильного техногенного загрязнения, снижает устойчивость человеческого организма к действию неблагоприятных факторов.
В сложившейся ситуации нужно безотлагательно начать поиски принципиально новых способов выращивания культурных растений, которые бы обеспечивали высокую продуктивность пахотных земель, получение биологически полноценной сельскохозяйственной продукции, не наносили ущерба биосфере, и, более того, способствовали решению глобальных экологических проблем. Думается, что решение этой задачи в рамках индустриальнотехнологических систем земледелия невозможно. Это объясняется особенностями существующих подходов к повышению урожайности культурных растений. Они основаны на технократических приемах, которые с течением времени неизбежно вступают в противоречие с природными процессами.
Некоторые считают, что все перечисленные проблемы возникают из–за несоблюдения технологий выращивания сельскохозяйственных культур. Другие не придают им значения, так как с переходом к новой экономической системе объемы использования минеральных удобрений и ядохимикатов резко сократились. Полностью согласиться с этими аргументами нельзя. Во-первых, в странах с развитым сельским хозяйством, с высоким уровнем технологической дисциплины многие обозначенные проблемы еще более актуальны, чем в России. Во–вторых, спад в экономике будет продолжаться не вечно. Наступит период экономического роста. А это значит, что воздействие земледелия на окружающую среду достигнет прежних размеров, и все экологические проблемы вновь заявят о себе.
В связи с быстрым ухудшением состояния окружающей среды программой биосферных и экологических исследований РАН на период до 2015 г. предусматривается разработка альтернативных вариантов технологических стратегий природопользования. Этому вопросу, в приложении к сельскохозяйственному производству, и посвящена данная работа.
Глава 1. МИНЕРАЛЬНЫЕ УДОБРЕНИЯ И ПРОБЛЕМЫ ИХ ПРИМЕНЕНИЯ
По мнению широкого круга специалистов, обеспечение населения планеты продуктами питания невозможно без химизации сельского хозяйства. Под этим подразумевается широкое применение минеральных удобрений и пестицидов. В настоящее время объемы их мирового производства достигли внушительных размеров и в ряде стран продолжают увеличиваться.
Вместе с тем, неконтролируемое использование минеральных удобрений и пестицидов стало причиной загрязнения окружающей среды [398]. И поэтому они стали рассматриваться не только как фактор повышения урожайности сельскохозяйственных культур, но и как фактор, нарушающий глобальные круговороты веществ в биосфере.
1.1. Минеральные удобрения в сельском хозяйстве
К выдающимся достижениям науки XIX в. относится создание учения о минеральном питании растений. Это дало сильный толчок развитию целой отрасли промышленности, занимающейся производством минеральных удобрений. Их применение в земледелии давало возможность очень быстро повысить урожайность сельскохозяйственных культур. Уже в 1890 г. мировое производство туков составило 1,4—1,5, в 1913 г. — 3,9, а в 1938 г. — 8,4 млн. т действующего вещества [430]. За одно десятилетие, с 1960 по 1970 г., производство минеральных удобрений увеличилось более чем в два раза и достигло 67,7 млн. т. В результате этого на каждый гектар европейской пашни вносилось 103,7 кг азота, фосфора и калия. Благодаря применению минеральных удобрений и других агротехнических приемов урожайность зерновых культур в Англии, Дании, Нидерландах и ФРГ к 1965 г. была доведена до 30—40 ц/га.
Исследования, проведенные во второй половине XX в., показали, что при использовании минеральных удобрений, наряду с увеличением урожайности, изменяется и качество растениеводческой продукции. Например, внесение азотных удобрений в дозе 180—300 кг/га (действующего вещества) позволило повысить содержание сырого протеина в злаковых травах с 13 до 17—22% и превратить их в корм, белковость которого сопоставима с бобовыми культурами [507]. Учитывая высокую требовательность бобовых растений к условиям выращивания, сложность их семеноводства и появившуюся возможность получения достаточного количества кормов с высоким содержанием сырого протеина за счет применения азотных удобрений на злаковых травостоях, в научной и производственной
