10. Основы биологизации и ландшафтизации инновационных агротехнологий

Сегодня в мире широкое распространение приобре­тает биологическое и ландшафтное растениеводство. При

этом важное значение придается разнообразию и много­компонентное™ агрофитоценозов.

Мировая практика рыночной экономики выработала определенный набор средств и способов государственного регулирования макроэкономики. Наиболее важные из них: индикативное планирование, фискальная денежно-кредит­ная и структурная политика регулирования цен и прочее.

В современный период США и страны-члены Евро­пейского Сообщества отказались от идеи саморегулирова­ния сельскохозяйственного производства в условиях сво­бодного рынка по Адаму Смиту. Украина не ведет центра­лизованного государственного планирования в АПК, а в США на уровне Президента и Конгресса на каждые пять лет рассматривается план доходов и затрат фермеров, оп­ределяется размер дотаций и прочее.

В сельскохозяйственном производстве и пищевой промышленности США занято более 22 млн. человек, или приблизительно 18-19% всех работающих.

Они вырабатывают продукции на 910 млрд. долла­ров, что составляет 16% бюджета. Ежегодно из бюджета США выделяется 60 млрд. долларов на субсидирование этих отраслей экономики.

Следует определить, что правительства экономиче­ски развитых стран уделяют большое значение националь­ной продовольственной безопасности и государственная помощь производителем сельскохозяйственной продукции составляет 40-50% стоимости товарного продукта. В Япо­нии, Финляндии, Германии дотации аграрному сектору до­стигают 70-80% затрат на товарную продукцию.

Более того, в Швейцарии и Норвегии каждому фер­меру государство ежегодно выделяет 30 тысяч американ­ских долларов.

Следует отметить, что в США производство сель­скохозяйственной продукции концентрируется в более

крупных относительно денежных доходов корпорациях ферм (площадью 1 200 и более гектаров), хозяйства пло­щадью до 70 гектаров низкотоварные и даже убыточные.

Обобщая заграничный опыт биологизации выращива­ния сельскохозяйственных культур надо отметить, что пере­ход к новым агротехнологиям не означает переход к малоэф­фективным приемам выращивания растений. Наоборот, пред­полагается использование новейших научных достижений.

При биологическом растениеводстве особое внима­ние уделяют соответствию морфолого-экологической спе­цифики сельскохозяйственных растений почвенно-клима-тическим условиям. При этом, чем меньше компоненты технологий выращивания сельскохозяйственных растений влияют на автономный механизм буферности агроэко-систем, тем они считаются более пригодными. Это поло­жено в основу отказа от принятых сейчас принципов и по­ложений выращивания культур.

Повышенная забота уделяется сохранению почв, повышению их плодородия, поддержанию их здорового состояния при высокой биологической активности. За про­цессами, которые происходят в почве, постоянно ведутся наблюдения путем физических и химических анализов, микробиологических тестов.

Существенное значение отводится чередованию сель­скохозяйственных культур, посеву сидератов. При эгом ис­пользуются методы выращивания растений, которые гармо­низируют с естественными условиями или приближаются к ним. Для чередования обязательно включают культуры, у которых корневая система глубоко проникает в почву и под­тягивает питательные вещества к верхним слоям.

Для поддержания содержания гумуса на требуемом уровне, органические удобрения глубоко в почву не заде­лывают и предварительно компостируют, чтобы умень­шить отрицательное влияние продуктов обмена анаэроб-

ных процессов на почвенные организмы и растения. Ком­постирование осуществляют в кучах. Свежий гной раски­дывают обычно на поверхности почвы тонким пластом и после анаэробного перепревания запахивают. Ценным ис­точником органического вещества для улучшения баланса гумуса считается солома. Установлено, что 50 ц соломы содержит 20-35 кг азота, 6-7 кг Р2О5, 60-90 кг КгО, 10-15 кг СаО, 4-6 кг М§0, 5-6 кг серы и разнообразные микро­элементы (282 г — бора, 15 — меди, 2 — молибдена, ко­бальта и других). Такое количество элементов питания, за исключением азота, удовлетворяет потребность растений и гарантирует урожай зерна не менее 20 ц/га. Органическое вещество соломы уменьшает отрицательное влияние гер­бицидов и является источником углекислого газа, который поглощается растениями.

Широко практикуют выращивание многолетних бо­бовых трав (люцерны, клевера, эспарцета и других). Они способствуют фиксации атмосферного азота и образова­нию гумуса. Широко практикуют посевы промежуточных культур, которые на протяжении вегетационного периода затеняют почву и защищают ее от эрозии.

Зеленые удобрения (сидераты) обязательно исполь­зуют при орошении или после рано убранных основных культур, но не раньше, чем за 60 дней до окончания веге­тационного периода. Набор сидератов разнообразный: дон­ник, озимая вика, горох, чина, соя, эспарцет, люцерна; из мятликовых — озимая рожь.

Интересна специфика использования зеленого удоб­рения. Растения после скашивания оставляют в поле на протяжении 10-14 дней. Потом при помощи фрезы или дисковой бороны проводят поверхностное смешивание зе­леной массы с почвой и позднее запахивают. Это позволя­ет исключить токсичное действие разложенной раститель­ной массы на почвенную микрофлору.

Н биологическом растениеводстве применяют поч­возащитную обработку почвы, при которой минимально нарушаю! жизнь в почве и ее вертикальную структуру. 1>олее глубокие горизонты почвы улучшают с помощью корневой системы растений. Такая обработка почвы пре­дотвращает интенсивное разложение гумуса. Преимущест­во предоставляется орудиям с рыхлящими рабочими орга­нами, которые не оборачивают пласт почвы (культивато­ры, чизель-культиваторы, культиваторы с почвоуглуби­телями). Сельскохозяйственные орудия с вращающимися рабочими органами применяются для обработки почвы на небольшую глубину. Стерня в этом случае обычно заделы­вается в почву, глубокая обработка почвы осуществляется редко. Стараются не повредить почву тяжелыми машина­ми и орудиями, которые переуплотняют ее. С этой целью используют комбинированные агрегаты, которые позво­ляют одновременно выполнять несколько технологических операций, экономить горючее.

Практикуют минимальную обработку почвы, способ которой зависит от вариации почвы и морфолого-биологических особенностей сельскохозяйственных культур.

Следы от уборочной и почвообрабатывающей тех­ники, а также уплотненные слои почвы, которые лежат глубже пахотного, разрыхляют с помощью чизель-куль­тиваторов и других орудий. После обработки почву обыч­но оставляют в покое с заделанными остатками органиче­ской массы для естественного протекания в ней микробио­логических процессов.

После сбора урожая для предупреждения потерь влаги и провоцирования прорастания сорняков верхний пласт почвы обрабатывается плоскорезами, а потом прово­дится боронование или культивация.

В биологическом растениеводстве полностью ис­ключается применение химико-синтетических азотных со-

единений и других легко распадающихся минеральных удобрений, поскольку они отрицательно влияют на биоло­гическую активность почвы и поступают в растения в виде ионов. Поэтому минеральные удобрения вносят лишь в малорастворимой форме, чтобы микроорганизмы посте­пенно растворяли их. Так, применяют мел, доломитовый фосфорит, каменную и базальтовую муку.

Специальные биопрепараты используют в малень­ких дозах в качестве добавок в навоз, компосты распыляют на поверхности почвы или вносят под сельскохозяйствен­ные растения.

Основной принцип биологического растениевод­ства — «кормить почву», а не растения для повышения их урожайности. Главную роль при этом отводят мест­ным удобрениям (перегною и компосту), а также проме­жуточным культурам.

Французская ассоциация специалистов по зерновым культурам, чтобы исключить загрязнение грунтовых вод, предложила метод вспомогательных культур, то есть «зе­леных удобрений». Растения, которые накапливают азот, оставляют в поле на зиму, а весной рано запахивают, воз­вращая таким образом удобрения в почву. Большие надеж­ды возлагают ученые на фацелию.

Следует отметить, что акцент делается на автоном­ное производство органических удобрений в каждом хо­зяйстве при строгом регулировании применения мине­ральных удобрений.

Основная задача: активизировать иммунные силы почвы, то есть стимулировать естественное «здоровье» и плодородие, что позволит долговременно и продуктивно ее использовать.

Иммунные силы почвы должны стимулировать борьбу с вредителями, болезнями и сорняками, регули­ровать естественные биологические процессы защиты

растений. Чрезмерное распространение вредителей и бо­лезней свидетельствует, как считают приверженцы био­логического растениеводства, о нарушениях в биологи­ческой системе, допущенных ошибках в технологии вы­ращивания сельскохозяйственных культур.

Здоровое состояние почвы характеризуется, прежде всего, высоким содержанием и качеством гумуса, струк­турностью, уровнем обеспеченности растений питатель­ными веществами, биологической активностью. Считают, что растения, которые выращивались с учетом этих пока­зателей, защищены от вторичных вредителей, благодаря стимуляции антифитопатогенного потенциала почвы. Это позволяет сохранять на низком уровне количество вредных организмов, учитывая то, что один вид подавляется про­дуктами обмена другого. Обычно при конкуренции разных организмов побеждают сапрофитные формы, которые не причиняют вреда культурным растениям. Гербициды не используются. Больше того, фермеры отказываются от до-посевной обработки семян химикатами.

Американские биохимики предложили принципи­ально новый вид гербицидов, основу которого составляют аминокислоты, входящие в состав растений и безопасные для окружающей среды. Это смесь дельтааминолевулино-вой кислоты с химическим активатором, которая способна образовывать тетрапирролы — соединения, которые пре­вращаются в молекулы хлорофилла под действием солнца. В обычных условиях растения синтезируют тетрапирролы в ограниченном количестве, достаточном для биосинтеза хлорофилла. При обработке растения смесью дельтаами-нолевулиновой кислоты с химическим активатором в ней образуется повышенное содержание тетрапирролов. Они вступают в реакцию с кислородом, который превращается в свободный радикал, способный к высокой активности и повреждению клеточных стенок. Растения опрыскиваются

препаратом ночью, и к утру в них образуется значительный запас тетрапирролов. Днем избыточные тетрапирролы, ко­торые растение не может превратить в молекулы хлорофил­ла, образуют вредные для растения свободные радикалы. Но существуют растения, в которых тетрапирролу не образуют свободных радикалов. Пшеница, овес и ячмень не повреж­даются этим гербицидом, в то время как многие сорняки гибнут от него (горчица, щирица и другие).

Эффективным средством в борьбе с семенами сорня­ков, находящихся в почве, возможно станет метилизотио-цианат. Это соединение почти полностью уничтожает семе­на сорняков. Исключением являются лишь семена с твердой оболочкой. Кроме широкого спектра действия, у метилизо-тиоцианата есть еще одна важная особенность: после пере­мешивания с почвой он быстро распадается и становится безвредным для окружающей среды. К сожалению, этот препарат еще довольно дорогой, поэтому ведутся поиски удешевления его производства, а также синтез аналогов.

Ученым удалось расшифровать химический состав пиретрума (растительного препарата). Синтетические пи-ретроиды уничтожают значительное количество разнооб­разных вредителей.

Для сельскохозяйственных культур определяют экологический комплекс жизни, так как каждое растение и вредитель имеют свой видовой экологический оптимум, поэтому важно, чтобы условия жизни растения-хозяина и вредителя или болезни не совпадали.

Приверженцы биологического растениеводства счи­тают, что существует взаимосвязь между защитой расте­ний и удобрениями, которые повышают жизненную стой­кость культур и оказывают содействие автономному огра­ничению количества вредных организмов в почве.

Важное значение предоставляется профилактиче­ским мероприятиям, в особенности правильному выбору

места выращивания, сорту и гибриду, срокам и способам сева. 11редпочтение обычно отдают более стойким сортам.

При определении густоты стояния растений и глу­бины заделки семян учитывают количество потенциаль­ных вредителей. Например, небольшая глубина посева в холодную и влажную погоду ускоряет появление всходов, тем самым снижается возможность повреждения картофе­ля, сахарной свеклы и кукурузы.

Оптимальный стеблестой растений, по мнению уче­ных, уменьшает распространение болезней зерновых. С целью биологической защиты растений рекомендуется об­саживать низкорослые посевы высокорослыми растения­ми, оставляя на границах полей и возле речек деревья для местонахождения полезных насекомых.

Повысить биологическую стойкость культурных рас­тений и сдерживать развитие болезней и вредителей, отпуги­вать их, могут мало ядовитые вещества естественного проис­хождения (сера, медь и другие), экстракты крапивы, чеснока, ромашки, хрена, растворы мыла, препараты из водорослей.

По мнению английских ученых Ротамстедской экс­периментальной станции, десятки безопасных препаратов, изготовленных из грибков, которые живут в почве, в бли­жайшие годы будут широко использоваться для борьбы с вредителями и болезнями растений, вместо нежелательных химических средств защиты растений.

Для борьбы с сорняками в биологическом растение­водстве используют традиционные агротехнические прие­мы, но в минимальном количестве, чтобы избежать отри­цательного влияния их на биожизнь почвы. Иногда приме­няют термическое уничтожение сорняков. Как видим, все приемы направлены на повышение способности агро-системы к саморегуляции.

В Перуанском международном селекционном центре из дикого растения был выведен уникальный сорт мохнато-

го картофеля, который сам эффективно борется с вредными насекомыми. Вяжущее вещество, которое выделяется из стебля и листьев картофеля, быстро уничтожает мелких на­секомых, в том числе и колорадского жука. На вкус новый картофель почти ничем не уступает широко распространен­ным сортам по питательным качествам и урожайности. Мохнатый картофель прошел испытания на полях США, стран Латинской Америки, Азии, Африки и Европы.

На острове Хоккайдо (Япония) в условиях холодно­го и влажного лета растут дикие формы сои, которые хо­рошо переносят низкие температуры в течение всей веге­тации и в особенности перед цветением. На этой основе сейчас создаются новые холодоустойчивые сорта сои.

Большие надежды возлагают селекционеры на ди­кого родственника кукурузы, найденного в горах мекси­канского штата Халиско. Эта форма кукурузы (новая раз­новидность теосинте) оказалась многолетним растением. На родине, в горах на высоте 2-3 тысяч метров над уров­нем моря, и на экспериментальных участках в других странах с мягким климатом его корневища хорошо зиму­ют, выдерживая кратковременные снегопады. Это расте­ние имеет одинаковое с кукурузой количество хромосом. Следовательно, растения генетически совместимые и воз­можна их гибридизация, а полученные гибриды будут ха­рактеризоваться холодоустойчивостью.

Урожайность сельскохозяйственных культур при биологических технологиях несколько уступает интенсив­ным (на 5-10%), но качество и ценность получаемой про­дукции на 30-200% выше, а энергоемкость ниже в 2,4 раза. Значительно дольше такая продукция сохраняется в све­жем виде. Следовательно, биологическое растениеводство более перспективно. Поэтому в ближайшее время за гра­ницей планируется увеличить производство экологически чистых продуктов до 10-20%.

Согласно данным ФАО, больше всего экологически чистых продуктов в 2004 году вырабатывалось в США на площади 200 тысяч гектаров (таблица 10).