Аграрный сектор: от химизации к биологизации

Чем внушительней полученные урожаи, тем разрушительней оказываются последствия, приводящие к значительному снижению плодородия почв под посевными культурами.

Как отмечалось в рамках проек­та FAO по продовольственной и сельскохозяйственной безопасности и Глобального экологического фонда (GEF), почти 60% населения Центральной Азии зависит от сельского хозяйства как источника получения продовольствия и доходов. При этом от 40% до 60% орошаемых земель в регионе являются засоленными. Больше всего страдают почвы в Туркменистане (68%), Узбекистане (51%) и Казахстане (50%).

Даже при слабом засолении почв потери урожайности дос­тигают 20%, а на сильно засоленных землях – 70–80%. В Казах­стане к таким почвам отнесены севообороты под рисовые и другие сельскохозяйственные культуры в Кызылординской, Туркестанской, Алматинской и области Жетысу. Из-за нарушения режима орошения, внесения минеральных удобрений, отсутствия коллекторно-дренажных систем на данных территориях наблюдается заметное ухудшение мелиоративного состоя­ния почв.

Засоленные земли, как известно, обладают неблагоприят­ными для выращивания сельскохозяйст­венных культур свойствами, что обусловлено повышенным содержанием токсичных солей обменного натрия, высокой щелочностью, низкой биологической активностью и недостаточным содержанием гумуса.

При этом традиционные методы химической мелиорации солончаков в силу разных причин сегодня уже не применяются. В результате интенсификации сельского хозяйства с постоянно возрастающей антропогенной и в особенности – химической нагрузкой на почвы, вместо положительного наблюдается отрицательный эффект.

Известно, что благодаря максимальной обработке почв (зяб­ловой вспашке, весновспашке, культивации, малованию, каткованию, боронованию) и применению высоких доз минеральных удобрений и химикатов удается добиваться внушительных успехов в плане урожайности. К сожалению, этот тренд кратко­срочен: интенсивная технология переводит почву и растущие на ней сельскохозяйственные культуры в допинговый режим работы, истощающий полевые угодья.

Также следует отметить, что многие крупные реки, протекающие по территории Казах­стана и берущие начало в сопредельных республиках, такие как Сыр­дарья, Или и другие, из года в год теряют уровень воды. Это приводит к снижению ресурсов для полива риса на 30–40% ежегодно.

Вместе с тем себестоимость возделывания риса очень высока, а товарное зерно – неконкурентоспособно. Поэтому необходимо сокращать посевы риса, потребляющие большой объем поливной воды, и увеличивать в рисовых севооборотах на 30–40% посевные площади кормобобовых культур (донника, люцерны).

С целью экономии поливной воды, сохранения плодородия и оздоровления почв сельское хозяйство данного региона необходимо переориентировать на развитие животноводства мяс­ного и молочного направления.

В комплексном подходе к улучшению мелиоративного состояния почв на первый план выдвигается фитомелиорация. Одними из наиболее перспективных фитомелиорантов на засоленных почвах являются люцерна и донник. Увеличение посевных площадей под эти культуры в рисовых севооборотах, по мнению экспертов, решит проблему дефицита белка в кормах и соз­даст условия для дальнейшего развития животноводства, включая кормовую базу.

Известно, что в настоящее время в рисовом севообороте люцерна является базовой культурой и предшественником риса. Однако при возделывании данной культуры есть ряд недостатков. Это двойное в сравнении с донником потребление поливной воды. Также при выращивании люцерны существует серьезная проблема ее плохой всхожести, что обусловлено строением семян, их твердой оболочкой, препятствующей прорастанию всходов.

Часто поля, засеянные люцерной, на четверть остаются пустыми, так как из посеянных семян всходит только 30–40%, а в некоторых регионах и того меньше – 15–20%.

Кроме того, люцерна является излюбленным лакомством листогрызущего насекомого – фитономуса. Этот вредитель, особенно в засушливый год, при сильном заражении личинками, практически полностью уничтожает первый укос, отличающийся высокой урожайностью. Вышеприведенные данные свидетельствуют о том, что люцерна как фитомелиорант недостаточно перспективен для данного массива орошения.

Второй кормобобовой культурой-фитомелиорантом является донник. Он обладает высокой солеустойчивостью, оказывает рассоляющее действие на почву. В первый год вегетации концент­рация в ней растворимых солей снижается практически вдвое, а во второй – до 70–80%. Известно, что донник имеет высокую надземную зеленую массу и мощную корневую систему, выделяющую органические вещества, которые после микробиологического разложения превращаются в самую плодородную часть поч­вы – гумус.

Гумус представляет собой комп­лекс веществ, в котором имеет­ся органическая составляющая (гуминовые и фульво­кислоты) и неорганическая часть – минералы, входящие в состав гуматов и фульватов. Кроме функции запаса питательных веществ гумус играет роль своеобразного биологического фильтра, связывая в почве соли тяжелых металлов и радионуклидов.

Гумус также выполняет функ­ции механического склеивания частиц земли и структурирования почвы, задерживая в ее пахотном слое влагу – устанавливает в нем оптимальное соотношение воды и воздуха.

Донник также является высокобелковым и высокоурожайным растением, его зеленая масса отличается высокой питательной ценностью. Он дает на орошаемых почвах за вегетационный период от 350 до 800 центнеров с гектара, в зависимости от сорта. Однако в настоящее время существует ряд проблем, мешающих масштабному расширению площадей под посевы донника.

Одной из них, так же как и у люцерны, является плохая всхожесть семян, что обусловлено наличием твердой оболочки, препятствующей прорастанию всходов.

Существуют различные способы повышения всхожести семян донника. Наиболее часто в производственных условиях используют метод скарификации – разрушения оболочки семян с использованием специальных машин-скарификаторов.

Этот метод зачастую вызывает повреждение зародыша растения, что приводит к его поражению микробными инфек­циями. По мере развития инфекций происходит плесневение семян и загнивание проростков, в результате чего большая часть посевного материала погибает и резко снижается всхожесть. Кроме того, скарификация требует существенных затрат энергии и труда.

Для решения данной проблемы учеными Научно-производственного центра микробиологии и вирусологии разработан и внедрен в производство высокоэффективный отечественный биопрепарат на основе целлюлозолитических бактерий, который при предпосевной обработке семян производит частичное расщепление целлюлозы плотной оболочки семян, увеличивая процент их прорастания. Этот процесс заменяет скарификацию. В результате всхожесть донника повышается до 80–90%.

Вышеуказанные проблемы актуализируют необходимость поиска новых методов биологической мелиорации экологически нарушенных почв с упором на интенсификацию биологических процессов в аграрных экосистемах как альтернативы химизации земледелия.

Экономически развитые страны уже перешли от химизации к биологизации сельскохозяйственного производства. Суть биологического земледелия заключается в том, что в почвенной среде жизнь поддерживается за счет внесения органических удоб­рений, фитомелиорации и стимуляции процесса биологического связывания атмосферного азота.

В производственных условиях для получения высоких уро­жаев риса на гектар поля ежегодно вносится в среднем по 250–350 килограммов азотных и 150–200 килограммов фосфорных минеральных удобрений. Но одной из основных причин снижения запасов гумуса является (кроме интенсивной обработки почв) еще и внесение высоких доз вышеупомянутых минеральных удобрений. Итак, в данное время содержание гумуса в почвах рисовых полей составляет лишь 0,5–0,7%.

В связи с этим одним из альтернативных путей восстановления почвенного плодородия являются биологические методы с использованием биопрепаратов на основе различных микро­организмов.

В центре разработан и внедрен в производство биопрепарат на основе азотфиксирующих микроорганизмов, которые, активно усваивая атмосферный азот, обогащают почву легкодоступным для растений биологическим азотом, что позволяет получить прибавку урожая до 30–40% с ее увеличением на последующих культурах. В естественных условиях бобовые, в частности, донник, обогащают гектар почвы чистым биологическим азотом за один вегетационный сезон в среднем до 60–70 килограммов, а при инокуляции семян нашим биопрепаратом на основе азотфиксирующих бактерий содержание азота в почве на площади в 1 га повышается до 300–350 килограммов.

Другим важным элементом минерального питания сельскохозяйственных культур является фосфор. На протяжении многих лет он ежегодно вносится в виде фосфорных удобрений из расчета 150–200 килограммов на гектар. Из них всего 8–10% усваи­вается растениями, остальная часть накапливается в почве как «мертвый груз» и переходит в недос­тупную форму.

В связи с этим мы предложили биопрепарат «Фосфобацирин-С» на основе фосфатмобилизирующих микроорганизмов, применение которого дает возможность перевода 20–30% недоступных для растений форм фосфора, содержащихся в почве, в легкодоступную форму без внесения минеральных фосфатных удобрений. При этом урожайность зеленой массы кормобобовых культур увеличивается на 20–30%.

Таким образом, применение био­препаратов на основе азотфиксирующих и фосфатмобилизирующих микроорганизмов полностью заменяет использование азотных и фосфорных минеральных удобрений. При этом урожайность не падает, а, наоборот, повышается.

Получаемая органическим способом, без применения химических удобрений и пестицидов, продукция полезна и безопасна для человека, сохраняет окружающую среду. Первый и обязательный этап при переходе на органическое земледелие – это полный отказ от химических удобрений и средств защиты растений.

Вместе с тем посевы донника не станут массовыми, пока не решится вопрос его эффективного использования в качестве корма для скота. Однако отрицательным фактором, присущим этой культуре, является образование в фазу цветения горького и сильно пахнущего органического сое­динения – алкалоида кумарина. По этой причине зеленая масса донника в свежем виде не поеда­ется сельскохозяйственными животными.

Крестьянские хозяйства вынужденно используют ее для заготовки только сена – одна­ко при высушивании из-за осыпания листьев и наличия жестких стеблей питательная ценность заготавливаемого из данной культуры сена снижает­ся, его качество получается очень низким.

А так как для повышения продуктивности скота зимний ра­цион максимально приближают к летнему, и таким единственным видом зимнего корма является сенаж, то зеленая масса донника скашивается, подвяливается до влажности 55–60%, тщательно трам­буется в специаль­ной траншее и герметично укрывается. Уже через 30–45 дней сенаж готов к упот­реблению.

Таким образом, максимально сохраняются обменная энергия, протеин, сахар, каротин и одно­временно получается достаточно концентрированный (сухой) корм, чтобы обеспечивать корм­ление высокопродуктивных животных.

Поэтому для решения проблемы плохой поедаемости зеленой массы донника и полноценного кормления животных рекомендуется консервирование растительной массы, скошенной в конце фазы бутонизации – начале цветения с использова­нием силосной закваски на основе молочнокислых и пропиновокислых бактерий. При этом содержание кумарина снижается до минимума, что способствует увеличению образования полезных органических кислот, в частности, молочной, которые улучшают качество сенажа, подавляя образование нежелательных масляных кислот, придавая сенажу специфический, свежий, приятный и слабокислый запах квашеных овощей.

При этом для закладки на сенаж рекомендуется использовать зеленую массу донника первого и второго укосов растений первого года, а также первого укоса рас­тений второго года. После этого растения можно оставлять для получения семян.

Для осуществления полного биотехнологического цикла по повышению плодородия почв, активизации всхожести семян, увеличения урожая и укрепления кормовой базы в нашем центре организована производственная линия по наработке вышеперечисленных биопрепаратов для широкомасштабного внедрения. На данные препараты имеются все правоустанавливающие документы, они защищены патентами на штаммы микроорганизмов, технологии получения, товарные знаки, имеются сертификаты о происхождении товара.

Таким образом, использование рекомендованных нами биологических технологий поможет решить ряд основных задач. Прежде всего, это рассоление почвы, повышение в ней содержания гумуса, улучшение ее структуры и плодородия и, как следствие, возврат в сельскохозяйственный оборот вторично засоленных орошаемых почв; обогащение почвы доступным для растений биологическим азотом и фосфором; обеспечение животноводства полноценными кормами путем консервирования зеленой массы донника и получения ценного высокобелкового корма для скота.

В целом, все предлагаемые мероприятия отвечают стандартам биологического или органического земледелия – широкому использованию микробного потенциала почв при минимальном применении средств химического воздействия на них.

Благодаря длительным научным изысканиям ТОО «Научно-производственный центр микробиологии и вирусологии» имеет много новых и перспективных разработок, которые могут и должны быть использованы для развития агропромышленного комплекса.

Эффективное и безопасное природопользование является одним из главных условий существования стабильного и процветающего государства. В настоящее время общество все активнее поднимает вопросы об ухудшении экологической ситуации, о необходимости сокращения выброса отходов и парниковых газов, о переходе к «зеленой» экономике, но не предлагает действенные инстру­менты для решения наболевших проблем.

А при применении биологических подходов и соответствующих биопрепаратов, разработанных нашим центром, есть возможность решить проблему засоления почв, что позволит не только увеличить посевные площади для выращивания кормовых культур, но и придаст новый импульс развитию животноводства и агропроизводства в ряде регионов Казахстана. Предложенная нами технология в данное время не имеет аналогов.