Чтобы прокормить человечество завтра

Б.М.Миркин, Л.Г.Наумова, Р.М.Хазиахметов

Компромисс между человеком и природой в сельском хозяйстве.

Как в сценариях будущего, где между призывающими к «миру без природы» технократами и зовущими «назад к природе» консерваторами сформировались центристские представления об устойчивом развитии, так и в современной агроэкологии возобладал реалистический подход к системам ведения сельского хозяйства на основе компромисса. В таких системах допускается использование химикалий, но в ограниченных масштабах и способами, которые не наносят существенного ущерба окружающей среде.

Основу компромиссного подхода в агроэкологии составляют три положения:
— создание такой структуры агроэкосистем, при которой за счет умеренных антропогенных субсидий (удобрений, средств защиты растений, горючего и пр.) поддерживается относительная самовоспроизводимость ресурсов: почв, травостоев, достаточно высокое биоразнообразие и чистота воды;

— система запретов (и соответствующих экологических нормативов) всех форм воздействия на природные ресурсы, которые ведут к их разрушению;
— экономия энергии за счет возделывания сельскохозяйственных растений и разведения пород скота, наиболее соответствующих природным условиям. В этом случае значительную часть «внешней» энергии, вводимой в агроэкосистему человеком, заменит солнечная энергия, благодаря которой осуществляется фотосинтез.

Рис.1. Схема функционирования «компромиссной» агроэкосистемы (штриховыми линиями показаны слабые взаимосвязи).

Разумеется, полностью уподобить агроэкосистему естественной — степной или лесной — невозможно, как и создать перпетуум мобиле. За вынос из агроэкосистемы элементов питания с пшеницей или мясом и молоком она должна получить компенсацию. И за несоответствие ее структуры естественной экосистеме также нужно заплатить энергией (вспахать почвы и защитить культурные растения от сорняков, построить теплые коровники и т.д.).

Чтобы стимулировать самовоспроизводимость, нужно знать те узлы, или модули, агроэкосистемы, где это сделать проще. Таких модулей не менее четырех.

Модуль «пашня-растение».

Пашня — самый уязвимый элемент агроэкосистемы, так как с урожаем из почвы выносятся питательные вещества. Чтобы компенсировать такие потери, необходимо включать в севообороты культуры, способные ее восстанавливать: многолетние травы, которые оставляют в земле много корневых остатков, и зернобобовые (горох, соя и др.), симбиотически связанные с азотфиксирующими бактериями, способными обогащать почву азотом.

Наиболее радикальный способ активизировать самообеспечение почвы элементами питания — запахивание зеленых удобрений, сидератов (люпина, донника, рапса и др.). Эти культуры не только обогащают почву органическим веществом (если это бобовые, то и азотом), но еще и своими длинными корнями поднимают в пахотный слой вмытые вглубь элементы питания.

В большинстве районов активизации почвы способствует также безотвальная вспашка, т.е. рыхление, не нарушающее расположения почвенных горизонтов и жизнедеятельности почвенных животных и микроорганизмов.

Модуль «биоценоз поля».

Для самовоспроизводимости агроресурсов очень важно снизить вред, наносимый фитофагами. Этого можно добиться, повышая биоразнообразие посевов: выращивать вместе несколько культур или сортов, сохранять вокруг неопаханные закраины с высокотравьем, не искоренять до единого сорные растения и уменьшать размеры самих полей. В этом случае формируется система полезных симбиотических связей, близкая к естественной, и тогда энтомофаги (насекомые, птицы) смогут контролировать численность фитофагов. Полностью уничтожать их пестицидами нет необходимости. Поедая некоторые листья и генеративные органы культурных растений, фитофаги этим урожай не снизят, он может даже повыситься, ведь при слишком густом пологе плохо освещенные листья тратят больше энергии на дыхание, чем на фотосинтез. Об этом еще в конце 30-х годов писал А.А.Любищев (и был обвинен во вредительстве, но, к счастью, избежал тюрьмы).

Рис.2. Влияние разных факторов на систему полезных симбиотических связей (в середине) в надземной части агроэкосистемы (слабое влияние показано штриховыми стрелками).

Создание систем растение-фитофаг-энтомофаг — наиболее перспективный вариант биометода защиты растений. При необходимости его можно сочетать с периодическим использованием пестицидов, но лишь в то время, когда от них будет меньше вреда популяциям «врагов наших врагов».

Модуль «скот-луг-пашня».

Великий русский агроном А.Т.Болотов (1738-1833) эмпирически нашел оптимальную структуру сельскохозяйственной экосистемы. Он рекомендовал соотношение площади пашни, лугов и поголовья скота, при котором травы на пастбищах хватало на прокорм скота, а навоза — для поддержания плодородия почвы (1 га пашни / 2 коровы / 4 га луга).

Сегодня очевидно, что можно организовать и более сложное хозяйство, в котором рацион скота складывался бы из трав с пашни и некоторой доли сочных и концентрированных кормов (зерна). Но навоз по-прежнему нужен, чтобы возместить пахотной почве потери органики и хотя бы часть питательных элементов (остальную дадут сидераты и минеральные удобрения). Однако нынешняя чрезмерная концентрация скота на крупных фермах и тем более на животноводческих комплексах делает нерентабельной транспортировку навоза на поля, если они удалены более чем на 5 км. Стало быть, следует вернуться к небольшим фермам, где содержалось бы не больше 50 голов крупного рогатого скота.

Модуль «лес-поле».

Поддержание агроресурсов возможно лишь в лесоаграрной агроэкосистеме, а лес — это каркас степи. Чередование леса и пашни уменьшает эрозию, улучшает микроклимат, способствует нормализации гидрологического и гидрохимического (за счет фильтрации лесной подстилкой загрязненных стоков с полей) режимов. Лес дает пристанище «врагам наших врагов» и активно участвует в формировани системы полезных симбиотических связей.

В условиях умеренного климата лесомелиорация за счет фрагментов естественных лесов или насаждений — беспроигрышный прием повышения урожайности сельскохозяйственных культур. Поля в лесоаграрной экосистеме дают урожая на 5-15% больше, чем в чисто аграрной (прибавка при этом с лихвой окупает потери пашни на лесопосадку). Кроме того, нет неизбежного при гидромелиорациях риска разрушить почвы.

Возникает лишь вопрос о южной границе лесомелиораций. Они сплошь и рядом оказываются неэффективными при количестве осадков менее 300-350 мм в год — деревья в возрасте 20-25 лет испытывают острый дефицит воды и усыхают⁶. Но в сухой степи и земледелие рискованно, и потому целесообразнее разводить скот. Создать устойчивую агроэкосистему можно только расчетным путем. Ее принципиальные схемы будут разными в зависимости от исходных природных условий (почвы, климата) и экономических ситуаций (конъюнктуры рынка и спроса на производимые продукты, обеспечения энергией). Но в любом случае структура агроэкосистемы должна основываться на экологическом императиве.

Можно все, что не запрещено

Мы упоминали о системе экологических запретов-нормативов как одном из трех положений компромисса в агроэкологии. Так вот, нормированию, ограничению подлежат любые воздействия на агроресурсы, способные разрушить почву, естественные кормовые угодья, загрязнить надземные и подземные воды агроландшафта и т.д. Нормировать необходимо и само действие (скажем, нагрузку сельскохозяйственной техники на квадратный сантиметр пахотной почвы, овец или лошадей на ту же площадь пастбища) и его результат: параметры химических и физических свойств почвы, проективного покрытия травостоя и степень прочности дернины степного пастбища.

Число нормативов может составить несколько десятков, но мы ограничимся лишь некоторыми примерами.

Доля пашни. На величину этого важнейшего параметра влияют рельеф и климат. В гористой местности площадь пашни будет крайне ограничена (предельная крутизна склона, распахиваемого для разных целей, — это тоже экологический норматив), на равнине лесной зоны она не должна превышать 40%, а степной — 70%.

Залесенность. Формальный учет доли лесных территорий в составе агроэкосистемы мало что дает для оценки лесомелиоративного эффекта, поскольку он зависит от чередуемости леса и пашни. Г.Б.Паулюкявичус предложил использовать в качестве норматива длину опушек, приходящуюся на 1 га пашни. По его оценкам, он составляет 30-50 м/га.

Размер поля. Этот важный параметр косвенно влияет на модуль «биоценоз поля». На слишком больших полях шансы сформировать систему полезных симбиотических связей невелики. Если же площадь пахотного угодья не превышает 50-120 га и его закраины покрыты рудеральным высокотравьем (полыни и чертополохи засорять посевы не могут), то условия для размножения энтомофагов улучшаются.

Доля зерновых и пропашных культур. Эти культуры разрушают почву и потому не должны занимать в севообороте более 40% в лесной зоне и более 60% — в степной. В противном случае не удастся компенсировать пожнивными остатками потери органического вещества. Чтобы сохранить почвенное плодородие, в севообороты необходимо включать многолетние и однолетние травы и бобовые культуры. Заметим, без последних придется вносить повышенные дозы азотных удобрений, а это дорого, чревато разрушением почвы и вымыванием их с полей в окружающую среду, что экологически опасно.

Порог засоренности. Сегодня призывы бороться с сорняками (до полного искоренения!) сменились более экологичным требованием — контролировать плотность их популяций. Как оказалось, при невысоком обилии сорняки благоприятствуют развитию культурных растений: при внесении удобрений накапливают их в подземных органах, уменьшая вымывание в грунтовые воды, способствуют формированию системы полезных симбиотических связей и, как уже упоминалось, поднимают из глубин питательные элементы.

Пороги засоренности зависят и от вида сорных растений, и от культуры, которую они засоряют. Однако в большинстве случаев 10% сорных видов при умеренных урожаях приносят больше пользы, чем вреда.

Пастбищная емкость. Она отражает количество голов скота, которое может содержаться на пастбище при сохранении его травостоя. Определение нормативов здесь — дело довольно сложное, так как биологическая продуктивность пастбищ зависит от весьма изменчивых показателей: количества осадков и режима их поступления.

Площадь, необходимая для содержания одной головы скота. Это очень информативный, но трудный для расчета параметр. Он может колебаться в широких пределах из-за климатических различий, уровня интенсификации сельского хозяйства (современной нормы внесения минеральных удобрений), рационов кормления крупного рогатого скота и урожайности сельскохозяйственных культур.

Заключение

Конечно, читатель может сказать, что все наши рекомендации по устройству структуры агроэкосистемы нужны новичку, а опытный хозяин и сам все знает. Спорить здесь не о чем, но если можно следить за состоянием угодий и планировать выход сельскохозяйственной продукции, воспользовавшись какими-то параметрами, это облегчит и без того нелегкую жизнь крестьян. Мы все знаем, что нельзя переходить улицу перед мчащимся транспортом, так зачем же существуют светофоры? Но именно они спасают нас от трагедий, регулируя движение. Нам бы, жителям России, научиться только строго соблюдать установленные правила-нормативы.

В заключение отметим, что экологизацию сельского хозяйства не стоит принимать за революционный процесс. При сложившейся демографической ситуации она скорее пойдет как медленная эволюция, развитие которой связано с успехом в реализации программы регулирования роста народонаселения. Впрочем, в тех странах, где демографической проблемы нет, экологизация может пойти довольно быстро. Пример тому — США и Германия.

Будем надеяться, что экологическая ориентация в сельском хозяйстве России не заставит себя долго ждать. Судя по нашему опыту, для таких оптимистических надежд есть основания. Если каждая страна будет придерживаться такой ориентации, человечество сумеет сохранить агроресурсы и для будущих поколений.

Литература

Сельскохозяйственные экосистемы. М., 1987;

Шапиро И.Д. Экологические основы защиты растений от вредителей при возделывании сельскохозяйственных культур по интенсивным технологиям на примере зерновых и зернобобовых культур. Л., 1988.
Мордкович В.Г., Гиляров А.М., Тишков А.А., Баландин С.А. Судьба степей. Новосибирск, 1997.
Паулюкявичус Г.Б. Роль леса в экологической стабилизации ландшафтов. М., 1989.
Миркин Б.М., Хазиахметов Р.М. // Журн. общ. биологии. 1995. Т.5. № 2. С.256-268;

Миркин Б.М. // Соросовский образовательный журн. 1997. № 12. С.728-733.

«Природа». №5. 1999.

Источник Научная сеть