Необходимость и возможность смены агротехнологического уклада

Рис. 3. Структура гумуса. Пассивный и активный (лабильный) гумус

Когда мы обрабатываем почву, мы вызываем минерализацию в первую очередь лабильного гумуса, и все потери гумуса в нашей стране, которые фиксируются агрохимиками — это и есть потеря лабильного гумуса. Пассивный гумус практически не минерализуется. Это — нерастворимые в воде гуминовые кислоты, они окрашивает почву в черный цвет и на урожайность практически не влияют. Тюрин отнес к лабильному гумусу и живую биомассу. То есть это — живые существа, и то, чем они питаются — органические остатки различной степени разложения.

При возделывании почвы, при механическом её перемешивании без внесения органических удобрений, без полей с многолетними травами, где идет восстановление лабильного гумуса, происходит в наших почвах интенсивная минерализация органического вещества почвы, и пропадают в первую очередь микроорганизмы, которые нуждаются в обильном питании. А выживают и накапливаются плесневые грибы, которым необходимо небольшое количество органического вещества.

Те минеральные удобрения, которые мы вносим в почву, для подкормки растений, включаются в биологический цикл. Если биологический цикл идет активно, то эффективность наших минеральных удобрений очень высока. В начале эпохи их применения 1 кг сложных минеральных удобрений давал более 20 кг зерна, а в 1966 году 1 кг удобрений давал уже 6?6,5 кг зерна, а сегодня 1 кг удобрений дает 3?4 кг зерна. Если мы соотнесем цены на зерно и минеральные удобрения, то мы можем попасть в ситуацию, когда их применение становится экономически нецелесообразным.

С одной стороны, мы можем восстановить способность почв усваивать азот из воздуха, потому что кроме бобовых трав и их ризобиальных бактерий, существует огромное количество свободно живущих азотофиксирующих микроорганизмов, мы можем накопить фосфатмобилизующие бактерии, и мы можем запустить активный естественный процесс перевода нерастворимых минеральных соединений почвенной минеральной матрицы в растворимые. В определенных условиях в нормально функционирующем почвенном ценозе может происходить синтез элементов из таблицы Менделеева — тех, которых нет в почве. Но это отдельная тема.

Рис. 4. Филогенетическое разнообразие доминирующих генотипов микробного комплекса при применении различных систем земледелия по Н.В. Патыке

Сейчас уже можно проследить, как изменяется видовой состав организмов в различных системах земледелия. Примерно лет десять назад был придуман метод изучения почв по секвенированию ДНК почвенных существ. Оказалось, что мы очень мало знаем о тех микробах, которые живут в почве, потому что на искусственных питательных средах выделялось только 10% этих микробов. В 80-х годах в отечественной биологической науке существовало направление, которое называлось биоценология, оно не стремилось узнать виды всех этих микробов, а стремилось узнать больше о процессах их жизнедеятельности в контексте их взаимодействия с растениями, с точки зрения разработки новых способов повышения плодородия почв. В настоящее время в науке РФ этого направления не существует.

Говоря о плодородии почв, мы почему-то все время разделяем растение, почву и микроорганизмы. В реальности — это единая функционирующая система. Растения — это царство природы, способное при помощи солнечной энергии и фотосинтеза, преобразовывать эту энергию в энергию химических связей — делать из углекислого газа сахара и другие органические вещества, часть из которых идет на формирование тела этого растения, а часть — при нормальных условиях — выделяется корневой системой наружу, поставляя тем самым энергию в почву и обеспечивая ей процессы почвообразования.

Рис. 5. Схема взаимоотношений растения с ризосферной микрофлорой

Рис. 6. Корневые выделения-муцигели колонизированные микроорганизмами

На этой микрофотографии видно маленький корешок, гелеобразные, сахарообразные выделения, где живут бактерии, они могут связывать азот, они могут выделять сильные кислоты, которые растворяют минеральную основу почвы и «вытаскивают» фосфор и другие вещества, которых растению не хватает. Рост урожайности при нормально запущенном биологическом процессе просто фантастический.

В наших учебниках для агрономов прописана теория минерального питания Юстуса Либиха, который утверждал, что растения питаются исключительно солями азота, фосфора, калия и микроэлементами. И мы либо вносим эти элементы питания, либо за счет какой-то деятельности в почве они появляются.

Однако существует еще одна теория питания, которая не закрепилась в учебниках — теория так называемого альтернативного или органического и минерального питания, то есть миксотрофного питания. Оказывается, растения могут усваивать и минеральные соли, и органические вещества. Можно долго спорить, что эта система не работает, но сейчас на рынках есть гуминовые препараты, которые растение может усваивать и давать прибавку урожая, есть препараты с аминокислотами. Растения усваивают органические вещества, и это влияет на их рост, развитие, урожайность и устойчивость к болезням.

Выводы

У нас появился термин «мертвая земля», «мертвый чернозем». Что это такое? В нормальном южном черноземе должно быть около 30 тонн живой биомассы, если это число перевести в вес коров, то получится, что 60 коров должно ходить у нас на гектаре. На данный момент у нас примерно 1,5 тонны или «условные» 3 коровы. Нормально функционирующий чернозем должен связывать 300 кг азота из воздуха, что эквивалентно приблизительно 1 тонне селитры. Сейчас у нас агрохимики называют цифру биологического азота на деградированном гектаре чернозема около 50 кг действующего вещества — часть получаемого за счет минерализации гумуса, часть за счет активности почвенных микробов. Агрохимики говорят, что, например, в Ростовской области мы можем получать без удобрений примерно 12 центнеров зерна с гектара, а если хотите больше, то сыпьте минеральные удобрения.

И мы стоим перед выбором: или основное питание растений пойдет за счет минеральных удобрений, или мы восстанавливаем естественные почвенные процессы, которые могут растение обеспечивать практически всем необходимым.

Какие стратегии нам нужно выбрать? Сколько лет на это уйдет? Сколько это будет стоить? Как будет выглядеть этот переходный этап? Ведь мы не можем себе позволить скатиться до урожая 7, 9 или 12 центнеров с гектара — при нашей закредитованности мы сразу «вылетим в трубу». Поэтому опыт таких фермеров-одиночек, каким был А.А. Касич, а мы уже знаем и других, которым это удалось сделать, нам крайне важен и ценен.

Плодородие почвы в нашем понимании обеспечивается активностью живой биомассы и, в первую очередь, — это та часть лабильного гумуса, которая называется микробным углеродом. Системообразующим признаком в понятии плодородие, с нашей точки зрения является биологическая активность в ризосферной зоне. Поэтому нам нужно не минерализовывать лабильный гумус, а его наращивать, и, в первую очередь, массу агрономически ценных микроорганизмов, понижая в почве присутствие патогенных и токсикогенных плесневых грибов, занявших «чужие» экологические ниши.

Также необходимо менять стратегии микробного сообщества, которое при применении минеральных удобрений отказывается нормально функционировать. Как это сделать — отдельная тема.

Кстати, ещё об одном заблуждении. То, что агрохимики называют плодородием почв и измеряют величиной доступных минеральных элементов для питания растений, собственно плодородием не является — это называется агротехнологическим потенциалом урожайности.

Новые болезни растений

Теперь по болезням. Последние десятилетия идет появление большого количества новых болезней растений. Если 30 лет назад мы знали мучнистую росу и какие-то корневые гнили, то сейчас каких только болезней нет. И грибные болезни, и бактериальные болезни.

С 2009 года появилась бактериальная болезнь, возбудитель Pseudomonassyringae, быстро развившаяся до уровня эпифитотии в государственном масштабе. Её название — базальный бактериоз. Откуда она взялась, одному Богу известно. Впервые эту болезнь зафиксировали в 70-х годах, и несколько лет от нее были большие потери в урожайности, а затем она пропала на много лет. При поражении этой болезнью корни не чернеют, как при поражении корневыми гнилями грибного происхождения, нет нормального весеннего кущения — у нас до сих пор проблемы с кущением озимых. Аграрии сеют по 250 и больнее килограммов семян зерновых колосовых на гектар, не рассчитывая на кущение растений.

Рис. 7. Растения пшеницы — поражение базальным бактериозом

Есть проблема отмирания первичной корневой системы, и очень плохое развитие вторичной корневой системы. Как следствие — абсолютная неустойчивость к засухе, даже небольшой, и абсолютная неустойчивость к низким температурам зимой и к весенним возвратным заморозкам. Естественно, что никакие фунгициды на эту болезнь не действуют.

Рис. 8. Поле пшеницы, пораженной смешанными корневыми гнилями бактериально-грибного происхождения

Здесь мы видим поле, как будто пораженное засухой. На самом деле это смешанные бактериальные-грибные корневые гнили.

Не существует статичной картины в проявлении болезней растений. Обычно это волны болезней. Сначала 3, 5, 7 лет проявляет себя один патоген, потом появляется другой. Эти волны должны учитываться и наблюдаться фитопатологами.

Но у нас проблема: отсутствует достоверный фитомониторинг на федеральном уровне.

Последние года три появились новые фузарии — фузариозные возбудители поражения не колоса, а растения, что проявляется в виде трахеомикоза. Вот, например, стоит пшеница, внешне — 40 центнеров с гектара, а то и больше. Вдруг, когда идет налив зерна, поле начинает быстро желтеть и высыхает на неделю-полторы раньше. Мы получаем зерно, которое не успело набрать массу. И вроде бы использовали фунгициды и протравители.

Так действует возбудитель трахеомикоза Fusariummoniliformе, который раньше паразитировал только на кукурузе, но последнее время он расширил спектр хозяев и перешел на пшеницу и другие культуры. Он проявляется в самом конце вегетации, его мицелий растет и перекрывает доступ воды в стебель, флаговый лист и колос. Флаговый лист характерно сворачивается в трубочку, мы наблюдаем как бы ускоренное созревание, высыхание растений. Идет значительный недобор урожая и получается он низкого качества.

Следствием трахеомикоза явились потери в прошлом году такой категории как зерно 2 класса — в стране не было ни одной товарной партии такого качества, а процент зерна 3 класса с 2012 с 48% уменьшился до 18% в 2016 году.

Должна быть предложена в стране определенная стратегия борьбы с этой болезнью, а ее нет. Массово используются химические препараты крайне низкого качества.

Таблица 1. Исследование биологической эффективности протравителей. Одесский Селекционно-генетический институт

В таблице приводится около десятка коммерческих препаратов — фунгицидных протравителей, содержащих одно и то же действующее вещество. В немецком оригинальном препарате эффективность — 98?100%, а на рынке есть препараты, которые с той же концентрацией действующего вещества китайского производства давали уровень биологической эффективности — 15?35%.

Почему это так важно? Например, вы начинаете заниматься переходом на систему No-Till. Первые 3?5 лет, когда остаются растительные остатки, на поверхности деградированной почвы, идет накопление всех инфекций. Если мы хотим сэкономить и покупаем дешевый и/или неэффективный фунгицидный протравитель, то вероятность провала крайне высока. Должна быть очень верная стратегия защиты растений. На начальном этапе не сорняки главная проблема. Главная проблема — защита растений и правильный подбор препарата. Есть несколько очень эффективных действующих химических веществ против нового возбудителя трахеомикоза. Три четверти препаратов — фунгицидных протравителей, которые предлагаются на химическом рынке — неэффективны, деньги на ветер. На это нужно обратить пристальное внимание.

Диспаритетный рост приводит к тому, что основная часть прибыли остается у химиков. Возникает вопрос, что делать в рамках системы биологизированного земледелия и в условиях недофинансирования сельского хозяйства.

Рентабельность сегодня и завтра

Следующая тема: на каких принципах должна выстраиваться агротехнологическая система. В экономике сельского хозяйства при обсуждении того, как достигнуть рентабельности в растениеводстве разделяют рентабельность сегодня (краткосрочную) и рентабельность завтра (долгосрочную).

Во-первых, у нас сейчас нет возможности принимать долгосрочные программы. Это при советской власти была программа «Плодородие». Она подразумевала значительные финансовые вложения на внесение в почву в виде мелиорантов доломитовой муки или фосфогипса и т.д. Эти работы оплачивались из госбюджета. Пролонгированное положительное действие этого мероприятия в виде прибавки урожая прослеживалось в течение нескольких лет.

Вот сейчас у нас растет рН, с 7 единиц рН поднялась до 8 и 8,5 в некоторых в некоторых районах Ростовской области и других регионах Юга. Через несколько лет, если так будет продолжаться, многие элементы питания в почве будут недоступны растениям.

Однако современный фермер не имеет возможности проводить дорогостоящую химическую мелиорацию — мало собственных оборотных средств, низкая доходность бизнеса, слишком дорогие кредиты.

Во-вторых, принимаемые программы должны быть реализуемы. Советы, даваемые агрохимическими службами, выработаны в далекие 60-е, они методологически верны, но входят в диссонанс с реальностью. При обращении к агрохимикам, последние для улучшения состояния почвы сельхозпроизводителям будут рекомендовать использовать навоз, хотя у нас нет животноводства. Будут предлагать сеять люцерну, но у нас некому ее скармливать.

Наши технологи поставлены в такие условия, что все даваемые рекомендации должны быть окупаемы быстро, быть недорогими и не входить в конфликт со здравым смыслом.

Специалисты агрокомитета Национальной технологической палаты стали собирать и разрабатывать агротехнологические модели, которые построены на рентабельности сегодня. Нам нужна система, которая в краткосрочном периоде могла бы дать рентабельность 40%, и она должна быть проста и понятна. Почему должна быть рентабельность 40%? При цене кредита 25?28%, мы должны хоть что-то заработать сверху.

И в рамках разработанной нами системы,

первое — это грамотная защита растений. Можно ли отказаться от фунгицидов? Можно, только нужно лет 6?7 для восстановления почвы.

Второй момент — в хозяйствах уже не сеют люцерну, и нет навоза. Единственно доступный источник органики — это пожнивные остатки, только нужно научиться с ними правильно работать.

Третье — пока функциональность почвы не восстановлена, необходимы некорневые подкормки минеральными удобрениями по фазам развития растений. Если эффективность удобрений падает, нужно любым путем ее повысить, дробное их внесение малыми дозами — лучшее решение.

Четвертое — совершенно неосвоенный резерв — это внедрение сберегающего земледелие в виде систем Strip-Till и No-Till (см. статью Яна Кина «На пути к сухому земледелию»).

Рис. 10. No-Till в Канаде

Журнал Scientific American:

«NO-TILL — не панацея: таких в сельском хозяйстве просто не существует. Скорее, это часть большего, развивающегося видения самовосстанавливающегося сельского хозяйства, в котором разнообразие фермерских методов от NO­TILL до органических — и комбинации обоих считается правильными и необходимыми. Мы считаем, что все фермеры, в конце концов, должны перейти к почвозащитному сельскому хозяйству и, если возможно, к NO-TILL на своих фермах».

Рис. 11. Технология полосового посева — Strip-Till в Самарской области

Итак, агрокомитет Национальной технологической палаты рекомендует:

1. Наладить грамотную систему защиты растений на основе достоверного фитомониторинга и совместного применения «химии» и «биологии»;

2. Обеспечить восстановление плодородия почвы через работу с растительными (пожнивными) остатками путем обработки их сложными микробными составами (консорциумами) в рамках так называемых ЭМ-технологий (технологий «Эффективных Микроорганизмов»);

3. Ввести в массовую практику дробные некорневые подкормки растений малыми дозами минеральных удобрений в главные фазы развития растений, когда происходит закладка урожайности. Это позволяет, как минимум, втрое повысить эффективность применения минудобрений и получать высокие урожаи при минимуме затрат.

4. Рекомендовано также ввести в широкое использование системы сберегающего земледелия — технологии Strip-Till (технология посева в подготовленные полосы без основной обработки земли) и No-Till (посев без обработки почвы — система прямого посева). Для грамотного внедрения этой системы, кроме подготовки агрономов и приобретения специальной сеялки, необходим переходный период.

Все эти четыре пункта будут подробно разобраны учеными и практиками на нашем форуме. Также отдельным блоком мы представим климатический раздел форума, где будет озвучен прогноз на этот сезон (а он — неблагоприятен), а также представлены нетрадиционные и малоизвестные в нашей стране способы борьбы с засухой.