В Российской Федерации в целом и республике Татарстан достигнуты количественные показатели, обеспечивающие продовольственную независимость страны и наращивание ресурсов по целому ряду сельскохозяйственных культур. Однако на фоне этого выделяется целый ряд актуальных проблем, которые вынуждают пересмотреть существующую культуру земледелия. И к ним относится, прежде всего, усиление деградации агрофитоценозов, сопровождаемое увеличением инфекционной нагрузки, высокий уровень пораженности посевного/посадочного материала, уменьшение живой биомассы почвы вследствие минерализации активного гумуса. Отсюда — снижение качества продукции: накопление микотоксинов (более 30% продукции растениеводства), нитратов, остаточных количеств пестицидов и так далее.
Недостаточный уровень использования передовых агробиотехнологических, технических и технологических решений, высокопродуктивного посадочного/посевного материала приводят, в свою очередь, к низкому уровню производительности труда; отставанию по урожайности основных сельскохозяйственных культур (по сравнению со странами-лидерами более чем в 3 раза); высоким потерям сельхозпродукции на всех уровнях производства (около 10-12 млн. т, что составляет более 40 млрд. руб./год).
Одной из ведущих проблем мирового и отечественного растениеводства является пониженная качественная характеристика сельхозпродукции, и во многом этому способствует критически высокий уровень пораженности семенного фонда и посадочного материала и практически повсеместное заселение пашни патогенными микроорганизмами.
В качестве доминирующей проблемы рассматривается прогрессирующая микробиологическая деградация почвы, к негативным последствиям которой можно отнести: нарушение химического и биологического балансов; непригодность почвы для выращивания растений; резкое снижение урожайности; низкая супрессивность (высочайший уровень инфекционной нагрузки). Следствие микробиологической деградации почвы — снижение биологической активности.
Биологическая активность почвы (БАП) рассматривается как интегральная характеристика, определяющая уровень её плодородия. По сути, БАП включает в себя баланс эколого-трофических групп, которые обеспечивает достаточную эффективность трансформации соединений в почве, особенно углерода и азота.
В качестве примера приведу урожайность ячменя на разных полях, которая отражает благополучное состояние и неблагополучное, «бедное состояние» (это баланс эколого-трофических групп микроорганизмов). Выращивание ячменя на условно благополучной почве обеспечило урожайность 59,1 ц/ га. На почве, бедной микроорганизмами, урожайность была вдвое ниже — 28,2 ц/га. Это реальные данные по двум полям, расположенным в республике Татарстан, категорически отличающимся по микробному сообществу.
Однако не только отсутствие живой микрофлоры, живой биоты, растительных остатков определяет состояние почвы. Обращу внимание на один аспект — на слайде представлена аэрофотосъёмка прохождения техники. Как видите, в течение одного сезона 50% маршрута пройдено более одного раза и на более 95% площади — почва уплотнена. В отличие от оптимального соотношения — 10% следов на почве от колёс. Вследствие этого и целого ряда факторов возникает следующая проблема — проблема переуплотнения, которой подвержено более 80% сельхозугодий, ежегодные потери составляют более 30 млн. тонн продукции ежегодно.
Плотность большинства сельхозугодий превышает значение 1,4 г/см3. По многочисленным данным, показана обратная связь между плотностью почвы (г/см3) и массой пожнивно-корневых остатков (т/ га). В среднем при накоплении 1 т пожнивно-корневых остатков происходит снижение плотности почвы на 0,0128 г/ см3. Важнейшим агрофизическим показателем почвы является ее структурно-агрегатный состав, от которого во многом зависит строение пахотного слоя почвы и оптимизации почвенных режимов.
Обязательные элементы «биологизации почвы» при переходе к биологической модели земледелия:
внедрение адаптивно-ландшафтной системы земледелия (NB: подсадка не только деревьев, но и высадка новых защитных полос).
При разработке структуры сельскохозяйственных угодий с целью повышения эрозионной и экологической устойчивости агроландшафта, повышения его продуктивности оптимальным является соотношение: доля пашни 50-60%; почвозащитные лесные насаждения 10-12%; сенокосы и пастбища 18-20%; водные объекты естественные и искусственные 5-8%.
- широкое использование при выращивании сельскохозяйственных культур сидератов;
- разработка персонализированных (для каждого поля) севооборотов в зависимости от эродированности почв;
- изучение, научное сопровождение и внедрение новых почвои ресурсосберегающих технологий обработки почвы, включая No-till;
- залужение эродированных почв многолетними травами с хозяйственным использованием последних или консервация для естественного восстановления почв;
- увеличение доли органических удобрений;
- использование природных мелиорантов для повышения плодородия почв;
- максимальное применение биопрепаратов (биофунгициды для защиты растений и санации почвы, биодеструкторы для разложения соломы), в том числе в рамках интегрированного подхода;
- применение биоудобрений (особенно на основе азотфиксирующих и фосфатмобилизующих продуцентов) — обязательный элемент биологизации систем земледелия.
Не секрет, что в течение многих десятилетий почва испытывала достаточно высокий уровень пестицидной нагрузки. В этой связи обоснован поступательный переход к биологизированному земледелию, через интегрированный подход, когда используются совместно биологические и химические средства защиты растений и биоудобрений. Данный подход в республике Татарстан начал апробироваться в 20042005 годах и на данный момент успешно внедрен на 2/3 посевных площадей Татарстана. Ряд сельхозпредприятий, начавших свою деятельность в 2006 году, сразу пошли по пути биологического земледелия без использования пестицидов.
В России за последние 50 лет резко снизилось содержание гумуса в почве. Пашня ежегодно теряет 0,62 т/га гумуса. На интенсивность дегумификации оказываетвлияние система основной обработки почвы. Наименьшее влияние оказывает, конечно, система No-till.
Срок естественного восполнения содержания гумуса и плодородия — более 100 лет, при биологизации земледелия — порядка 30 лет, при No-till с использованием биологизации земледелия — менее 10 лет с выходом на производство organiс-продукции.
В мире основными лидерами в No-till технологии являются Аргентина, Бразилия, Канада. В России, к сожалению, только 2 млн. га из 123 млн. га пашни культивируются по данной технологии. При этом основная площадь сосредоточена в Белгородской области, Краснодарском крае, на Алтае, в Волгоградской области. Безусловно, данная технология требует определенного уровня знаний, выдержки аграриев. Однако эффективность данной технологии оправдана — доказательство на примере одного из наших предприятий в динамике лет — ООО «Тойма» 11 лет работает по технологии No-till — на 9-й год урожайность выросла почти в два раза.
Высок потенциал No-tillтехнологий и для секвестрации углекислого газа. Глобальный технический потенциал секвестрации органического углерода в почвах сельхозугодий составляет 1,45-3,44 Гт C (5,3-12,6 Гт CO2 ) в год.
Это компенсирует: 38-91% от глобальных выбросов в электроэнергетике; 67-100% от глобальных выбросов от транспорта; 9-23% от общих глобальных выбросов (53 Гт CO2) во всех секторах.
Для продвижения и оценки эффективности агробиотехнологий в растениеводстве предлагаются все новые и новые инструменты. Например, в республике Татарстан разработано приложение «Телеагроном», которое направлено на дистанционный мониторинг состояния посевов и автоматизированное принятие решений по стратегии выращивания культур. При этом в самой стратегии заложены все факторы биологизации для конкретных природных климатических зон.
Современные подходы к оценке эффективности агробиотехногий в настоящее время основаны на использовании методов молекулярной биологии. В частности, разработка современных алгоритмов регуляции продуктивности агроэкосистем проходит с помощью комплексного подхода, включая метагеномный анализ сельскохозяйственных и природных объектов. Метагеномный анализ имеет огромный прикладной потенциал — он может быть использован при фитосанитарном картировании, паспортизации почв, оценке пригодности почвы по показателям плодородия, оценка по пригодности для выращивания органической продукции и так далее.
Если говорить о выработке алгоритмов в системе биологизированного земледелия и органического агропроизводства, то можно выделить 4 направления:
1. Фитосанитарное
- Фитопатологическая экспертиза посевного и посадочного материалов
- Фитосанитарный мониторинг посевов зерновых, зернобобовых, кормовых, сидеральных, технических культур, посадок овощных культур
- Фитосанитарный мониторинг и прогностическое моделирование развития болезней сельскохозяйственных культур, в т.ч. в зонах рискованного земледелия
- Фитопатологическая экспертиза плодовоовощной продукции при хранении
- Фитосанитарное состояние почв земель сельскохозяйственного назначения (фитосанитарное картирование)
- Разработка систем диагностики состояния агроэкосистем по индикаторным показателям метагеномного анализа.
2. Системы защиты растений и почв в органическом земледелии
- Разработка и обоснование эффективности применения биологических средств защиты растений, биоудобрений, биодеструкторов, биостимуляторов роста растений в рамках региональных программ биологизации агропроизводства и органического земледелия
- Поиск и разработка новых биопрепаратов, их формуляций, предназначенных для повышения сохранности и качества плодовоовощной продукции
- Интегрированная защита растений и почв — переходный этап к органическому земледелию.
3. Агробиотехнологии для повышения/восстановления почвенного плодородия и стабилизации равновесной структуры микробиоценоза почв и сельскохозяйственных растений
- Прогрессивные подходы к восстановлению почвенного плодородия и стабилизации равновесной структуры биоценоза почв и растений
- Внедрение и научное сопровождение новых почвои ресурсосберегающих технологий обработки почвы, в том числе No-till
- Многоцелевое использование биопрепаратов (биосанация почвы, биодеструкция, стимуляция роста и защита растений)
- Разработка индивидуальных севооборотов в зависимости от степени эродированности почв, почвенного микробного сообщества, инфекционного фона
- Использование сидератов при выращивании сельскохозяйственных культур
- Залужение эродированных почв многолетними травами с последующим хозяйственным использованием или консервация для естественного восстановления почв
- Использование природных мелиорантов для повышения плодородия почв
- Комплексный мониторинг почвенных микробиомов и разработка адаптированных агропроизводственных схем для повышения почвенного плодородия
- Биологические приемы повышения продуктивности культур в условиях изменения климата.
4. Специализированное образование
Лишь 23% агрономов РФ имеют высшее образование. При этом, по данным Минтруда России, наиболее востребованными профессиями на рынке труда являются: агроном по защите растений, агроном-фитопатолог, агроном-агробиотехнолог. Особый интерес проявляется к модулям: интегрированная защита растений и почв как переходный этап к органическому земледелию; основы биологизированного и органического земледелия; специфика применения биопрепаратов для повышения почвенного плодородия и защиты растений.
