Альтернативные системы растениеводства

Стратегии преимущественно техногенной интенсификации расте­ниеводства («евро-американской модели») все чаще противопоставля­ются в качестве альтернативных модели органического, биологическо­го, экологического, биолого-динамического и органически-биологичес­кого земледелия, которые Ле Раре (1980) и Коломбон (1983) объеди­няют под общим названием «сельское хозяйство выжива­ния». Бонну, Ле Раре (1984) считают, что земледелие, не использу­ющее продукты химического синтеза, в большей мере соответствует сущ­ности альтернативных систем, тогда как термин биологи­ческое земледелие лишь объединяет указанные типы систем. По имеющимся оценкам, биологическое земледелие применяется по­ка лишь на ограниченном числе (около 3—4 тысяч) ферм во Франции, США, Англии, ФРГ (на общей площади около 100 тыс. га). С 1981 г. во Франции биологическое сельское хозяйство полу­чило официальное признание (определены технические требования к производству, а также система государственного контроля). Некоторые ученые и специалисты вполне обоснованно, на наш взгляд, предлага­ют организовать «Технический институт биологического сельского хо­зяйства» для изучения жизнеспособности и возможной производитель­ности этой системы (Бонну, Ле Раре, 1984).

Помимо запрета на применение химических удобрений обязателным условием биологического земледелия являются внесение органических удобрений, лишь после их компостирования, сохранение биологической активности почвы в процессе ее обработки соблюдение севооборотов с широким использованием в них однолетних и многолетних бобовых культур, борьба с сорной растительностью за счет механической междурядной обработки, применение инсектицидов только растительного происхождения и т. д.

К числу несомненных до­стоинств указанных систем следует отнести стремление сохранить и ра­ционально использовать генетический потенциал растений и животных, в том числе расширить ассортимент культивируемых видов растений (особенно за счет местных сортов), поддержать и повысить плодоро­дие почвы путем лучшей рециркуляции органических веществ и сохра­нения структурной ее стабильности, более полно учитывать особенно­сти местных условий, обеспечить экологическое равновесие природной среды, то есть предотвратить ее дестабилизацию в локальном и, глав­ное, глобальном масштабе и т. д. Опыт альтернативных систем земле­делия в хозяйствах Франции, США, ФРГ, Нидерландов, Швейцарии, широко использующих биологические методы борьбы с вредителями и болезнями (за счет селекции, соблюдения севооборотов и т. д.). внесение органических удобрений (в том числе за счет использования сидератов), насыщение севооборотов однолетними и многолетними тра­вами (до 25—40%), позволяет, по данным Нарциссова, Заикина (1984) повысить качество сельскохозяйственной продукции, существеннс уменьшить (в 3—8 раз) потери почвы от эрозии, снизить затраты не­восполнимой энергии (почти на 60%), предотвратить загрязнение ок ружающей среды.

В то же время сравнение лучших хозяйств техногенного и биоло гического земледелия показывает, что урожайность важнейших сель скохозяйственных культур в последних никогда не достигает уровн; обычных хозяйств. Причем если снижение урожайности пшеницы, овса, ржи, картофеля в биологических хозяйствах в конце 1970-х годов составляло 5—10, а нередко 9—36%, то к середине 1980-х гг. — 20—30% для зерновых, 35—55% для картофеля и сахарной свеклы, 40% и более для плодовых (Прижуков 1989). Анализ затрат невосполнимой энергии, проведенный в традиционных и биологических хозяйствах США (1974—1978 гг.), показал, что потребление ископаемой энергии на 1 доллар товарной продукции условиях биологического земледелия составило 1,8, тогда как в традиционном — 4,4 Мкал. (лунцер, 1981). Аналогичная ситуация отмечена и во Франции, где затраты энергии в традиционном хозяйстве н единицу продукции оказались выше в 3—4 раза. В тоже время отказ от применения минеральных удобрений и пестицидов привел к снижению производительности труда в среднем на 5—30%, резко усилил зависимость продуктивности агроценозо от почвенно-климатических и особенно погодных условий. Характерно, что в странах Западной Европы и США альтернативные системы земледелия практически не используются на малоплодородных земля: поскольку снижение урожайности в этом случае достигает более 40%. Большинство исследователей считают, что хозяйства с альтернативны ми системами земледелия обеспечивают рентабельность лишь за счет Конъюнктуры цен (которые обычно в 2—3 раза выше среднерыночных поскольку спрос на их продукцию пока превышает предложение. Существуют, однако, и иные точки зрения по данному вопросу. Так, по мнению Дирска (1983), биологическое сельское хозяйство действительно существует за счет роста цен, однако достигаемая в них экономия невосполнимой энергии (не говоря уже о положительных экологических аспектах) опережает повышение цен на конечную продукцию. Оценивая биологическое земледелие в целом,мы счиаем необоснованными утверждения о его якобы заведомой экстенсииности, поскольку в данном случае речь идет о значительно более высо­ком уровне вовлечения в интенсификационные процессы биологичес­ких компонентов агроценозов и агроэкосистем. Как справедливо отме­чают Воппу, Ье Раре (1984), биологические системы ведутся в опреде­ленных случаях более интенсивным способом, чем классические систе­мы той же ориентации и структуры в регионе, и могут дать хорошие экономические и технические результаты. В то же время, на наш взгляд, не оправдан и искусственный ажиотаж, создаваемый вокруг биологического земледелия, особенно при попытке абсолютизировать этот подход, а тем более навязать покупателям соответствующую про­дукцию. Последняя тенденция в общем-то понятна, поскольку совре­менная экономическая система, ориен­тирована больше на производство пищи, которую можно продать, чем той, которая удовлетворяла бы действительные потребности чело­века. Нельзя также не учитывать и социальную направленность про­паганды биологической системы земледелия, однозначно ориентирую­щей развивающиеся страны на использование мелких частных хо­зяйств, основанных исключительно на экологизации и биологизации (Коломбон, 1983).

И все же, несмотря на многочисленные недостатки биологического земледелия, не получившего пока сколько-нибудь значимого для эко­номики развития, его концептуальная база так же, как и практичес­кий опыт, представляет несомненный интерес для дальнейшего повы­шения наукоемкости растениеводства, в том числе и развития адаптив­ной стратегии его интенсификации. Такая постановка вопроса тем бо­лее важна, что с переходом к преимущественно техногенной интенси­фикации растениеводства, наряду с отмеченными ранее негативными последствиями (экспоненциальный рост затрат невосполнимой энергии, разрушение и загрязнение природной среды, снижение экологической устойчивости агроценозов и пр.), наблюдается и тенденция к унифика­ции систем земледелия (в том числе способов обработки почвы, вне­сения удобрений и пестицидов, использования ограниченного видового и сортового разнообразия, переход к монокультуре и т. д.), что приво­дит в конечном счете, к потере региональных и национальных навы­ков в растениеводстве, обеспечивавших местное население продуктами питания в течение столетий. В этой связи заслуживает полной под­держки усилившийся в последнее десятилетие интерес ученых к абори­генным системам земледелия, сохранившимся еще в некоторых мест­ностях Африки, Америки, Азии, что имеет не только познавательный, но и практический смысл, особенно в плане введения в культуру новых видов и разновидностей растений, более эффективного использования «сил природы» (аналоговый принцип), применения местных приемов земледелия для повышения устойчивости агроценозов к экстремальным факторам среды и, наконец, гармонизации земледелия и природной среды в целом. Причем, в ряде регионов мира аборигенные системы земледелия оказываются нередко единственно возможным подходом к обеспечению местного населения продуктами питания. Попытки изу­чить особенности сохранившихся аборигенных систем земледелия тем более важны, поскольку обычные для древних земледельцев представ­ления о единстве человека и природы начиная с XVIII в. все чаще счи­тались предрассудком, что неизбежно приводило к потере многих документальных данных о практике землепользования аборигенного населения в Европе, Америке и на других континентах.

Прежде чем перейти к более детальному анализу альтернатив­ных систем растениеводства, напомним вкратце основные различия между традиционными (применявшимися в XIX и первой половине XX столетия) и преимущественно техногенными системами земледелия. Как уже отмечалось, односторонний подход к интенсификации расте­ниеводства в Западной Европе и США базируется на узкой специали­зации фермеров, широком использовании технических и химических средств интенсификации, упрощении севооборотов, а порой и переходе к монокультуре. Узкая специализация хозяйств и отказ от полноцен­ных севооборотов стали возможными только благодаря применению удобрений и пестицидов. При этом роль пестицидов следует подчерк­нуть особо, поскольку насыщение севооборотов зерновыми колосовыми культурами неизбежно приводит к широкому распространению наибо­лее вредоносных сорняков, количество которых также значительно воз­растает при высоких дозах азотных удобрений и особенно орошении. Эти же факторы наряду с генетически однородными сортами и гиб­ридами резко усиливают вероятность поражения агроценозов возбу­дителями болезней и вредителями, что также предопределяет необхо­димость использования все большего количества пестицидов. Переход к монокультуре и севооборотам с короткой ротацией обычно сопровож­дается снижением плодородия почвы вследствие одностороннего выно­са питательных веществ из почвы, ухудшения ее физических свойств (структуры, водно-воздушного баланса и пр.), накопления токсических веществ, увеличения возбудителей болезней и вредителей, проявления отрицательных аллелопатических взаимодействий, усиления эрозион­ных процессов. Явление «почвоутомления» отмечается при уплотнен­ном чередовании даже бобовых культур. Если до на­чала 50-х годов при возделывании зерновых культур единственным используемым средством защиты растений было протравливание се­мян, то в настоящее время химическая защита озимой пшеницы, на пример в условиях ФРГ, включает около 10 обработок с использовани­ем гербицидов, фунгицидов, инсектицидов и регуляторов роста. Причем целый ряд химических средств уничтожения не­которых патогенов, из-за которых снижение урожайности достигает 30%, оказываются неэффективными или нерентабельными. В конечном счете дестабилизация экологического равновесия в агроценозах вследствие насыщения севооборота пшеницей до 100% да­же при высоком уровне химизации приводит к снижению урожайности с 55 до 40 ц/га, то есть на 30%. Аналогичные результаты получены при насыщении севооборотов другими культурами.

Снижение видового разнообразия в севооборотах, особенно при на­сыщении их пропашными культурами, обусловливает значительное усиление эрозионных процессов. Причем, если зерновые колосовые от­носятся к числу эрозионно-нейтральных культур, то на полях кукурузы эрозия усиливается (особенно в условиях пересеченного рельефа) по Сравнению с пшеницей в 5, а с тимофеевкой луговой в 50 раз. Не случайно в конце XIX — начале XX века кукурузу на­зывали «проказой сельского хозяйства» (Кант, 1988). Генетическая од­нородность агроэкосистем усиливает их генетическую и экологическую уязвимость. Подчеркивая важность видового разнообразия как сред­ства поддержания плодородия почвы в условиях Германии, Чупров (1904) указывал на необходимость чередования культур, для уменьшения неблагоприятных влияний погоды. «Кто сеет одно, два растения, -писал он, — как, например, крестьяне наших подмосковских губер­ний — рожь, овес, тот ставит на карту все свое благосостояние: слу­чится или слишком засушливое, или слишком мочливое лето, губитель­ные для зерновых хлебов, и такой хозяин теряет все. От того с разви­тием рационального земледелия увеличивается разнообразие продук­тов, снимаемых с одной и той же площади».

Органическое земледелие исключает или существенно ограничивает применение химических удобрений и пестицидов. Некоторые исследователи считают, что методы органического земледелия, например в США, обеспечивают: рациональное использование природных ресурсов и природоохрану; минимальное снижение, а в отдельных случаях и повышение урожай­ности кукурузы и сои в неблагоприятных почвенно-климатических ус­ловиях; более эффективное (на 29—70%) применение ископаемой энер­гии при возделывании кукурузы и пшеницы (которое, однако, па 10—90% менее эффективно при производстве картофеля и яблок). В то же время переход к органическому земледелию связан с большими затратами рабочей силы (на 12—20%), снижением производительнос­ти труда (на 22—95%) и урожайности пшеницы на 43%. В условиях США обычным для севооборотов «органического полеводства» являет­ся чередование бобовых культур с культурами, характеризующимися высокой потребностью в азоте (кукуруза, пшеница). Поэтому типич­ный севооборот представлен здесь шестью полями: три года люцерна, кукуруза (пшеница), соя, кукуруза, соя и вновь люцерна. Обработка почвы обычно проводится без оборота пласта (дискование, щелевание, лущение), а главными средствами уничтожения сорняков являются се­вооборот, использование промежуточных культур, уплотненные посе­вы, покровные культуры в междурядьях. Для борьбы с вредителями биологическими методами используются такие энтомофаги, как зла­тоглазка, трихограмма, хищные клещи и др., а также микробные пре­параты, растительные инсектициды, феромоны. Для защиты растений от болезней обычно применяют серу и бордоскую жидкость.

Биолого-динамическое земледелие, получившее начало в Англии в конце XIX в. своими корнями уходит к естественно-философскому мышлению Гёте, проникшему в свое вре­мя в искусство, медицину, педагогику, социальные науки, («вся жизнь открывается не в физических и химических закономерностях, а в чув­ственной — сверхчувственной форме»).

Система биодинамического земледелия при разработке технологи­ческих приемов базируется на биоритмах роста и развития культиви­руемых растений, стремясь при этом обеспечить совпадение сроков проведения агротехнических мероприятий (посев, уход) для каждого типа растений (корневой, цветковый, лиственный, плодовый) с лунны­ми ритмами. Иными словами, биодинамичность этой системы проявля­ется в учете влияния космических факторов на формирование урожая сельскохозяйственных культур. Заметим, что к настоящему времени достоверно установлено, что гидрометеорологические процессы больших периодов находятся в определенной зависимости от фазы активности Солнца и, следовательно, считают Брюхань, Шевченко (1984), продук­тивность сельскохозяйственных культур зависит от вариаций гелиогеографических факторов.

Система биодинамического земледелия, предусматривающая мно­гоотраслевой характер сельскохозяйственного производства при сохра­нении почвенного плодородия, исключает применение химических мине­ральных удобрений (Нарциссов, Заикин, 1984), а широко использует препараты растительного происхождения (тысячелистник, ромашку, крапиву, валериану и др.).

Органически-биологическое земледелие обосновал

Н. Мюллер в 30-е годы нынешнего столетия в Швейцарии. В его основу положена идея о том, что минеральные вещества из поч­вы поглощаются не только в форме ионов, но и макромолекул («мик-росом», то есть живых частиц материи, которые до поглощения их рас­тениями усваиваются почвенными микроорганизмами. Поэтому глав­ное в органически-биологическом земледелии — повышение плодородия почвы за счет управления питанием и активизацией почвенной микро­флоры. Отсюда такие приемы, как поверхностное компостирование (органические удобрения вносятся только в поверхностный слой паш­ни), поверхностная обработка почвы (сохранение структуры почвы) и т. д. Как в биодинамическом, так и органически-биологическом земле­делии широко используют серные, медные и бактериальные препараты против насекомых, а также экстракты хво­ща, лука, хрена (против грибковых поражений), мази и эмульсии па­рафина и растительных масел (против вредителей).

В начале 1960-х гг. в ФРГ, Швейцарии, Австрии, Нидерландах по­лучило определенное распространение возделывание плодовых, овощ­ных и полевых культур под названием «близкое к природе». Его принципы в основном совпадают с органически-биологическим зем­леделием, но содержание питательных веществ определяется в соответ­ствии с классическими методами анализа почв, на основе чего и раз­рабатываются индивидуальные планы внесения органических удобре­ний для каждой фермы. Кроме того, для защиты растений допускается использование («с чувством меры») органических и синтетических химических средств (кроме гербицидов), в том числе пестицидов изби­рательного действия. При этом обязателен контроль продукции на со­держание остаточных количеств пестицидов, исключающий присут­ствие даже следов последних.

В целом биологические системы земледелия заслуживают, на наш взгляд, внимания уже хотя бы потому, что в них широко используется опыт, накопленный в растениеводстве в течение тысячелетий. Ставя задачу не разрушать, а разумно использовать «силы природы», биоло­гическое земледелие ориентирует на сохранение автономных систем саморегуляции агроэкосистем, замкнутый круговорот веществ и энер­гии в них, повышение плодородия почвы за счет использования ком-постов, возделывания бобовых культур и сидератов, предотвращение эрозии почвы и вымывания нитратов, сохранение ее вертикальной структуры и избежание уплотнения, чередование культур с разной глу­биной проникновения корневой системы, большее разнообразие культи­вируемых видов и сортов растений и т. д. Исходя из принципов «удоб­рять почву, а не растения», «сохранить здоровье растений и почвы», «почва питает растение, а растения питают почву», биологические сис­темы земледелия исключают применение минеральных удобрений, осо­бенно азотных, поскольку они могут непосредственно поступать в рас­тения (что исключается в естественных фитоценозах), ослабляя устойчивость последних к абиотическим и биотическим стрессам.

Главная цель внесения удобрений — стимулировать почвенно-биологические процессы, в том числе повысить роль микроорганизмов в преобразовании трудноусвояемых питаельных веществ в формы, доступные растениям, поддержать симбиоз между корнями и мицелием почвенных грибов (микоризу), а также, взаимодействие корней и микроорганизмов в ризосфере. Важное место отводится севооборотам (чередованию листовых культур и корнеплодов, высокому удельному весу многолетних трав и т. д.) как основе использования биологических процессов для поддержания экологи­ческого равновесия в агроэкосистемах, накопления гумуса и сохране­на физико-гранулометрических свойств почвы, усиления ее антифито-патогенного потенциала. Система защиты агроценозов от сорняков, бо­язней и вредителей базируется на мерах «по снижению вероятности заражения агроценозов» (севооборот, смешанные посевы, биологичес­кие «оазисы» и пр.), а также использовании экстрактов из трав (крапивы, ромашки, чеснока, одуванчика лекарственного и т. д.), пылевидного кремнезема, бентонита, мазе-мылообразных растворов и т. д., а в ряде случаев меди, серосодержащих препаратов, огневой культивации. Особые требования предъявляются к качеству сельскохозяйственной продукции — ее гармоничному химическому составу, отсутствию оста­точных количеств пестицидов и удобрений, вкусу, запаху, лежкости. Применение искусственно синтезированных пестицидов, как правило, исключается. При этом действует общий принцип: «чуже­родные примеси в растениеводческой продукции должны быть класси­фицированы как опасные, если не доказана их полная безопасность» (01егскз, 1983), что, на наш взгляд, вполне оправданно.

По мнению большинства исследователей, биологические хозяйства своим существованием обязаны лишь тому, что они как бы выполняют роль «индивидуальной альтернативы», то есть удовле­творяют специфические требования покупателя. Считается, что с рос­том числа биологических хозяйств будет подорвана и экономическая ос­нова их существования, то есть возможность использования конъюнк­туры спроса и цен. Не случайно даже наиболее ревностные сторонники биологических систем растениеводства рекомендуют их к широкому ис­пользованию только в слаборазвитых странах, причем не в качестве стратегии «развития», а лишь «выживания». Согласно расчетам полное преобразование сельского хозяйства США в «органическое», хотя и обеспечило бы внутренние потребности страны в сельскохозяйственных продуктах, однако потребовало бы резкого сокращения экспорта.

И все же бесперспективность биологических систем сельского хо­зяйства (исключающих применение удобрений и пестицидов) обуслов­лена не только экономическими показателями (которые при опреде­ленной конъюнктуре цен могут и не снижаться), а прежде всего тем, что в условиях этих систем нельзя обеспечить наиболее эффективную утилизацию неограниченных запасов солнечной энергии и других при­родных ресурсов. Эффективность биологического земледелия резко снижается при выращивании зерновых культур в зонах с холодной и влажной весной, поскольку в этот период высокая потребность расте­ний в азоте за счет естественных процессов его минерализации не обеспечивается. Некоторые авторы полагают, что биологическое земледелие не адаптиро­вано не только к разнообразию экологических ситуаций, но и социально-экономическим условиям.

По существу же в «биологическом земледелии» про­цесс интенсификации оказывается таким же односторонним, как и при преимущественно техногенной интенсификации растениеводства. Следовательно, в рамках этих моделей невозможно реализовать стра­тегическую задачу растениеводства — обеспечить с помощью культиви­руемых растений наиболее высокий уровень использования неограни­ченных запасов энергии солнца и других природных ресурсов в инте­ресах человека. Если в биологическом земледелии не используются возможности техногенной оптимизации условий внешней среды (вслед­ствие чего резко снижается фотосинтезирующий потенциал агроцено­зов), то при техногенной интенсификации далеко не в полной мере реа­лизуются (а нередко и подавляются) многие «работающие» на уро­жай биологические компоненты агроэкосистем (почвенная микрофло­ра, полезная орнито- и энтомофауна и др.), в том числе и адаптивный потенциал культивируемых растений (их экологическая устойчивость, эффект биоклиматической взаимокомпенсации и др.). «Зеленые маши­ны» — растения, обладающие весьма ограниченными возможностями поддерживать нормальное течение метаболических процессов за счег саморегуляции, способны обеспечить наибольшую утилизацию солнеч­ной энергии и снизить до минимума затраты продуктов ассимиляции на защитно-компенсаторные реакции лишь при условии искусственной оптимизации абиотических и биотических факторов внешней среды.

Отмечая односторонность биологических систем земледелия, а следовательно, и их низкий потенциал наукоемкости, хотелось бы в то же время обратить внимание читателя на такие важные критерии аль­тернативных систем растениеводства, как качество сельскохозяйствен­ной продукции, долгосрочное поддержание потенциала плодородия зем­ли и снижение энергетических затрат за счет широкого использования «сил природы». Интегрируя положительные стороны биологической и техногенной систем растениеводства, адаптивная стратегия его интен­сификации ориентирует на долговременный компромисс между требо­ваниями экологии и экономики на основе все возрастающей науко­емкости интенсификационных процессов.