Земледелие: от химизации к биологизации

Максимум возможного в пределах допустимого

 Реально ли создать самоокупающуюся и саморазвивающуюся аграрную экономику, которой не будут нужны субсидии от государства и льготные кредиты? Как создать высокорентабельное растениеводство, построенное на новых технологиях биологизации?

Ответы на эти вопросы в последние годы приобретают все большую актуальность у аграриев разных стран. Своим видением этой ситуации на страницах журнала делится председатель Аграрного комитета Национальной технологической палаты России, генеральный директор группы компаний «Биоцентр» Александр Харченко. Представляемая читателям статья была опубликована на сайте информагентства REGNUM. Мы ее сократили и дополнили материалами, предоставленными ученым нашей редакции в ходе общения. Считаем, что идеи, высказанные Александром Харченко, актуальны как для российских, так и для казахстанских читателей.

Каждый земледелец стремится получить лучший урожай — максимум возможного в пределах допустимого. Для решения этой задачи к набору агроприемов и минеральных удобрений в последние годы принято добавлять что-тоновое: от импортных стимуляторов роста растений до привычных гуматов. Поиск «кремлевской таблетки» для растениеводства, которая может обеспечить невиданный урожай, превращается в некий захватывающий процесс, для чего изучается огромный поток рекламы, посещаются международные сельскохозяйственные выставки. Однако ясности как не было, так и нет. Каждый производитель в рекламных буклетах утверждает, например, что его гуматы — самые гуматистые гуматы в мире, его микроэлементы — самые легкоусвояемые, а стимуляторы — самые сильные и т. д. При этом необходимо учесть, что большая часть представленных «волшебных средств» либо вообще не работает, либо является подделками или обладает заявленными свойствами только на бумаге. Куда же в этом информационном хаосе бедному крестьянину податься, как найти слово правды в тысячах тонн словесной руды?

Два подхода

Существует всего два подхода к повышению урожайности в сельском хозяйстве: препаративный и технологический.  

Принято считать, что существует некий скрытый резерв повышения урожайности, который обычно оценивается в 40%. Задействовать этот резерв — мечта каждого сельхозпроизводителя. Но,как показала практика, обычно применение того или иного «чудодейственного» средства дает прибавку урожая в пределах скромных 10-15%, крайне редко — до 20-30%, что, в общем, довольно неплохо в сравнении с затратами. Именно такой результат мы наблюдаем при препаративном подходе к применению стимуляторов роста, биопрепаратов и подкормок. При одновременном применении двух и более различных препаратов суммирования эффектов повышения урожайности не получается.

Технологический подход строится не на механическом применении препаратов, а на правильном понимании продукционного процесса и саморегуляции растений. Пример: если мы стимулируем процесс фотосинтеза, то нам обязательно нужно одновременно стимулировать и отток продуктов фотосинтеза — сахаров. Тогда эффективность всего процесса резко возрастет. Если же мы этого не сделаем, то фотосинтез начинает постепенно угасать, так как при недостаточно интенсивном оттоке через некоторое время лист забивается сахарами. При этом мы должны думать о том, как наилучшим образом организовать работу корневой системы растений, чтобы она обеспечивала полноценное питание, как ее защитить и простимулировать. Одновременное управление рядом узловых механизмов продукционного процесса, собственно, и есть технологический подход. Такой подход позволяет получать прибавку по урожайности в 40-90% и выше.

Рис. 1. Факторы, влияющие на продукционный процесс растений (по А. Попову)

Благоприятные природно-климатические условия регионов с плодородными черноземами сильно «расслабляют» местных земледельцев, позволяющих себе использовать весьма затратные технологии в производстве сельхозпродукции. Эти регионы могут себе позволить такую «роскошь», затраты на которую компенсируются высокой урожайностью, а регионы с бедными почвами — не могут. К примеру, на Кубани базовая урожайность озимых зерновых составляет не менее 41 ц/га, а есть регионы, где она колеблется от 14 до 25 ц/га. И они уже сейчас вынуждены искать другие подходы к земледелию.

Повсеместно мы  наблюдаем в последние годы уменьшение эффективности применения минеральных удобрений. Дозы их применения земледельцы Кубани постоянно увеличивают.

В ходе проведенных нами опытов подсчитано, что сейчас при традиционной технологии внесения минеральных удобрений в почву эффективность усвояемости азота не превышает 50% (бывает и около 30%), фосфора — порядка 11%. Азот в почве на деградированных почвах может восстанавливаться микроорганизмами до газообразного состояния и уходить в атмосферу или просто вымываться. С другими элементами питания могут также возникать подобные проблемы. Таким образом, часто аграрий тратит значительные средства на удобрения и ждет от них отдачи, которую не получает.

 Рис. 2. Минеральные подкормки в фазы формирования элементов урожайности озимой пшеницы (по данным Фанни Куперман)

Сегодня найдены способы повышения эффективности использования минеральных удобрений. По разработанной нашими учеными технологии часть фосфора закладывается непосредственно на семена при протравливании. Еще часть мы рекомендуем вносить во время некорневых подкормок растений вместе с азотом по фазам формирования у них элементов урожайности. При таком подходе земледелец получает повышение урожайности при сокращении расхода удобрений, а следовательно, сокращение затрат и повышение доходности.

Вывод: аграриям необходимы технологии, а не сами по себе препараты. Из винегрета многочисленных препаратов земледельцу нужно грамотно выбрать нужные и соединить их в целостном технологическом процессе так, чтобы они не мешали, а помогали друг другу.

По какому пути пойдет земледелие?

В настоящее время часто обсуждаются пути развития земледелия, где пытаются противопоставить два направления развития. Сторонники первого направления — системы сверхинтенсивного сельского хозяйства — утверждают, что идти вперед можно только через массовое внедрение генетически модифицированных культур, так как якобы на простых (не ГМО) семенах мы уже достигли потолка урожайности. Сторонники второго направления — органического, или земледелия в стиле ретро, — говорят, что нужно остановиться, ведь вся химия — зло. Эти противопоставления основаны на крайностях. С нашей точки зрения, и то и другое — ложные векторы развития сельского хозяйства.

«Бог − в мелочах, а дьявол – в крайностях», — говорил ботаник, исследователь фотосинтеза и автор «Опыта о метаморфозе растений», великий поэт и ученый-естествоиспытатель Иоганн Вольфганг Гёте. Нашим земледельцам нужны не шараханья в крайности (ГМО или органическое земледелие), на которые ни у аграриев, ни у государства нет денег, а золотая середина — просчитанный переход к новому агротехнологическому укладу с минимальными рисками и ясной перспективой. Да, система органического земледелия имеет право на существование, но как небольшой экзотический сегмент рынка. В странах со средним экономическим развитием он составляет всего 1-3%. В развитых странах Европейского союза он гипертрофирован, но по каким причинам и для чего? Столкнувшись с перепроизводством продуктов, ЕС нашел решение этой проблемы с помощью органического земледелия. Требовалось каким-то образом ограничить производство продукции сельского хозяйства и одновременно его стимулировать. Органическое земледелие решает обе задачи: во-первых, понижает урожайность в два раза по сравнению с традиционным сельским хозяйством и, во-вторых, компенсирует выбывающие доходы аграриев от введения квотирования за счет более высоких цен на продукты со знаком «Органик». А мощная реклама убедила европейцев, что на органических продуктах экономить не надо, так как они – залог здоровья и долголетия. А наше сельское хозяйство ставит перед собой совершенно иную цель — произвести больший объем продукции.

Ныне доминирующая в России агротехнологическая модель была принята в середине 1960-х, ее Никита Хрущев подсмотрел в Америке. Она называется системой Нормана Борлоуга, а у нас получила название интенсивной системы земледелия и стоит на четырех «китах»:

1) лучший сорт или гибрид;

2) много минеральных удобрений;

3) хорошая защита с помощью химических средств защиты растений;

4) по возможности полив.

Эти четыре вопроса разбираются на всех сельскохозяйственных совещаниях любого уровня. Какой новый сорт у нас появился? Сколько будет стоить в этом году селитра? Какая новая химия у нас есть? И какие дотации даст государство на покупку поливочных систем?

Со временем оказалось, что интенсивная система земледелия имеет существенные недостатки, которые сейчас заставляют нас пересмотреть всю стратегию развития сельского хозяйства.

Во-первых, существует диспаритетный рост цен, из-за которого происходит потеря рентабельности. Цены на зерно и продукцию растениеводства растут медленнее, чем на минеральные удобрения и химические препараты для защиты растений, а также на горюче-смазочные материалы.

Во-вторых, не появляются новые идеи по развитию отрасли. Интенсивная модель ведения хозяйства настолько глубоко въелась в сознание людей, что ничего другого они и пробовать не хотят, так как боятся нового и не хотят рисковать, несмотря на то, что экономика неумолимо подталкивает отрасль к смене агротехнологического уклада.

К тому же большие дозы минеральных удобрений и химических препаратов приводят к ухудшению экологической ситуации, биологической деградации почв, поэтому эффективность применения удобрений все время падает. Эта химическая модель, как выяснилось уже в 1970-х, хорошо работает только на 20 процентах используемых земель. В целом по России в интенсивной модели земледелия мы пришли к отрицательной рентабельности на миллионах гектаров. С чем связан де-факто самовольный отказ от интенсивной модели, когда целые регионы из-за «плохой экономики» отказываются применять минеральные удобрения или применяют их в крайне ограниченном количестве, несмотря на их достаточное производство в стране. По нашим прогнозам, в будущем эффективность применения минеральных удобрений и обработок химическими средствами защиты продолжит свое снижение, но цены на них все так же будут расти.

Три уровня биологизации

Если отобразить технологии растениеводства на оси, то в нашей схеме противопоставлений на одном конце будет находиться органическое земледелие, на другом — интенсивная система Нормана Борлоуга, а в середине — система адаптивного биологизированного земледелия. Биологизация — это новый вектор развития сельского хозяйства. Наши специалисты ведут разработки по созданию комплексной адаптивной биологизированной системы земледелия, которая должна быть приспособлена под климатические и почвенные условия конкретного региона РФ. Эта система включает в себя использование и химии, и биологии.

Биологизация земледелия имеет несколько уровней. Первый, начальный, уровень известен большинству — это так называемый биометод защиты растений. Обычно под ним понимают попытку замены химических средств защиты растений биологическими препаратами. Причем часто его эффективность справедливо ставится под сомнение, так как правильно подобранная химия всегда эффективнее биологии.

Второй этап — уровень биоконтроля. Насыщая пространство около растения и саму поверхность растения определенными группами микроорганизмов, мы можем не бороться против патогенов, а создать биологическую нишу, биологическое пространство, в котором растение будет защищено дружественными микроорганизмами.

И третий уровень биологизации — высший, на который нужно выйти, — создание управляемых микробных ценозов, где и происходит невиданный, в 2,5 раза, скачок урожайности.

Система интенсивного земледелия несет в себе мощный конфликт с окружающей средой. При реализации такой модели на растение со всех сторон нападают враги: вредные насекомые, болезни, сорняки и пр., с которыми постоянно нужно бороться. По сути, борьба идет с природой, которая таким способом защищается от нашего грубого вторжения.

Задача биоценологов состоит в том, чтобы организовать продукционный процесс без конфликта. Эту идею нам удалось развить, и когда мы стали придерживаться стратегии «мир без борьбы» (по Николаю Курдюмову), то удалось добиться хороших результатов. Когда выравнивается ситуация по биологическим процессам в почве, то и химические препараты можно применять более эффективно, в значительно меньших дозах и кратностях, не нанося экологии никакого вреда. На высших уровнях биологизации получен рост урожайности, который позволяет нам с уверенностью заявить, что потолок урожайности в сельском хозяйстве не достигнут!

Например, в 2016 году одно из хозяйств в Башкирии, в Зауралье, на ста гектарах земли вырастило тритикале с урожайностью свыше 90 центнеров с гектара при среднерайонной урожайности пшеницы — 14 ц/га. Причем при получении высокой урожайности наблюдался рост органического вещества в почве.

В ряде наших хозяйств в Воронежской и Ростовской областях при переходе на адаптивные биологизированные технологии за три-четыре года урожайность озимой пшеницы возрастала с 35-37 до 85 ц/га при рентабельности 200%.

В растениеводстве есть два ресурса получения урожайности: бесплатный природный и затратный человеческий. Нам важно научиться правильно использовать оба ресурса. Первый — это возобновляемая энергия природы, свет, вода, почвенные процессы, которые обеспечивают плодородие. Вторая часть ресурсов обеспечивается человеческим прогрессом: удобрениями, препаратами для защиты растений, семенами новых гибридов и сортов. Работу с этими ресурсами нужно грамотно выстроить. Если мы будем пренебрегать природными факторами и увеличим человеческое участие, то попадаем в ловушку потери рентабельности сельского хозяйства, что, в общем-то, сейчас и происходит.

Свою задачу как ученого я вижу в том, чтобы создать систему постепенного перехода к адаптивному биологизированному сельскому хозяйству, чтобы при этом переходе земледельцы не имели падения урожайности в первые годы с начала изменений при уменьшении доз внесения минеральных удобрений.

Наша модель земледелия, которую мы сегодня разрабатываем и рекомендуем к использованию, включает обязательный компонент для восстановления плодородия почвы — применение сложных микробных препаратов для разложения пожнивных остатков. Этим мы решаем две задачи. Во-первых, утилизируем пожнивные остатки. Во-вторых, с помощью заделки их в почву вместе с микробными заквасками, превращая их в ценный компост прямо на поле, запускаем восстановительные процессы. Если мы правильно выстроим отношения между двумя видами ресурсов, то получим и высокую урожайность, и хорошую рентабельность, и высокую доходность гектара.

 Целостный подход

Есть несколько важных элементов в биологизированной системе земледелия.

Мы выделили четыре элемента оптимизации растениеводства, которые в краткосрочном периоде могут значительно улучшить экономику сельского хозяйства. Четвертый элемент рекомендован, но не обязателен.

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) остаткам и 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 позволит как минимум втрое повысить эффективность применения минеральных удобрений и получать высокие урожаи при минимуме затрат. Их применение рекомендовано в баковых смесях с биологическими препаратами и совместимой с ними химией, а также подобранными в рамках технологического подхода стимуляторами роста растений и антистрессовыми препаратами.

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.

Сельское хозяйство: проблемы и решения

Из доклада А. Харченко на Первом агротехнологическом форуме Юга России (1-2 марта 2017 г., Ростов-на-Дону)

Анализ, который сделал в Северо-Западном НИИ экономики сельского хозяйства Российской академии наук главный научный сотрудник доктор экономических наук Давид Эпштейн, показывает, что средняя рентабельность сельского хозяйства в Российской Федерации составляет минус 3%. При госдотациях в виде так называемой несвязанной поддержки в размере 5% от бюджета гектара эта величина поднимается до +2%. Мы знаем о цене кредитов, и о том, какая закредитованность  в отрасли существует. Цена кредитных денег для сельского хозяйства в 17-28% при более низкой реальной доходности производства дает высокий риск невозвратности кредитов. Банки требуют их обеспечения материальными активами сельхозорганизаций. Поэтому нас не удивляют не только банкротства мелких сельхозпроизводителей, но и падение таких гигантов, как группа «Разгуляй», под которой было до полумиллиона гектаров пашни.

***

Вся система, описанная в учебниках, построена на представлениях о питании растений и предложена Юстусом Либихом в середине XIX века. Сельское хозяйство очень консервативно. Некоторые усвоенные нами идеи, особенно связанные с применением минеральных удобрений и дающие нам определенный успех, закрепились в нашем сознании, и мы боимся сделать шаг влево, шаг вправо из-за экономических рисков.

Где же нужно искать идеи для новой модели земледелия будущего? Оказывается, есть так называемые альтернативные системы, которые могут стать донорами для новых идей в земледелии.

НАПРИМЕР:

— биодинамическое земледелие Рудольфа Штайнера (на основе теософии);

— биологические системы Масанобу Фукуока (духовный путь), Огаты и др.;

— биологические системы земледелия А. Ховарда (на основе интеграции крестьянского опыта Южной и Юго-Восточной Азии), Д. Родейл;

— органическое земледелие в современной интерпретации Международной ассоциации органического земледелия (IFOAM);

— система прямого посева (No-Till и др.).

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.

***

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 одном гектаре. На данный момент у нас примерно 1,5 тонны, или условные три коровы. Нормально функционирующий чернозем должен связывать 300 кг азота из воздуха, что эквивалентно приблизительно 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.

Плодородие почвы в нашем понимании обеспечивается активностью живой биомассы, и впервую 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, еще об одном заблуждении. То, что агрохимики называют плодородием почв, которое измеряют величиной доступных минеральных элементов для питания растений, собственно плодородием не является, это называется агротехнологическим потенциалом урожайности.

ПРОБЛЕМЫ В СЕЛЬСКОМ ХОЗЯЙСТВЕ

1. Прогрессирующая деградация и загрязнение почв продуктами химизации сельского хозяйства.

2. Нарастание зараженности растений новыми патогенами.

3. Недопустимое падение качества зерна, достигшее уровня прямой угрозы продовольственной и биологической безопасности страны.

4. Нарастание контрастности климата, увеличивающей риски снижения или полной потери урожая в районах рискованного земледелия.

5. Низкая маржинальность сельскохозяйственного производства на фоне сильной закредитованности хозяйств аграрного сектора.

6. Отсутствие эффективных рекомендаций отечественной сельскохозяйственной науки по выходу из сложившегося кризиса на фоне уменьшающейся государственной финансовой поддержки отечественного сельхозпроизводителя.

ФАКТ

Если в середине XIX века 1 кг условной азофоски давал прибавку более 20 кг зерна, в 1966 году — уже 6-6,5 кг зерна, то сейчас — всего 3-4 кг.

О качестве зерна

Зерна второго класса в России в 2016 году не было получено ни одной товарной партии — впервые за всю историю со времен революции 1917 года.

Доля хлебопекарной пшеницы третьего класса в рекордном урожае 2016 года на Ставрополье составила всего 18%, а по России в целом еще хуже: всего хлебопекарного зерна набралось едва 15-16 млн. тонн, все остальное зерно более низкого качества. В конце 2016 года был изменен ГОСТ зерна для выпечки хлеба, из которого убрали пункт, что зерно на хлеб должно быть не ниже четвертого класса. Пищевики снизили стандарт для выпечки. «А это уже не проблема, это катастрофа!»  — пишет известный агроном-популяризатор Николай Курдюмов.

 «Вкладывать в землю ради повышения качества зерна нужно гораздо больше, а разница в цене между третьим и четвертым классом совсем невелика. Пекари не готовы покупать более дорогую муку, им проще улучшителями хлеб до стандарта поднимать», — пояснил первый министр сельского хозяйства Ставропольского края заслуженный работник сельского хозяйства РФ Владимир Гаркуша.

С падением качества зерна качество пищи тоже падает, но ни удобрений, ни средств защиты растений вкладывать больше аграрии не могут, так как рынок не выдержит удорожания.

***

Крайне необходимо как можно скорее восстановить государственную, не зависимую от влияния химических компаний и не имеющую собственных продаж, систему достоверного фитомониторинга.