CC BY
246
УДК 631.82/.85
МИНЕРАЛЬНЫЕ УДОБРЕНИЯ КАК КЛЮЧЕВОЙ ФАКТОР РАЗВИТИЯ СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА И ОПТИМИЗАЦИИ ПРИРОДОПОЛЬЗОВАНИЯ
В.И. КИРЮШИН, академик РАН, доктор биологических наук, главный научный сотрудник (e-mail: [email protected])
Почвенный институт им. В.В. Докучаева, Пыжевский пер., 7, стр. 2, Москва, 119017, Российская Федерация
Резюме. Дан анализ применения минеральных удобрений в России за последние 50 лет. Рассмотрены причины низкой их эффективности в советский (не заинтересованность работников, шаблоны, кампанейщина, казенный сервис) и современный (господство латифундий с инновационной инертностью, подавленное состояние фермерских хозяйств из-за отсутствия кооперации и неадекватной государственной поддержки, слабая материально-техническая база) период. Общий недостаток - разобщенность удобрения и элементов земледелия, технологическая отсталость. На основе анализа многофакторных многолетних полевых экспериментов показано, что все компоненты системы земледелия взаимодействуют с удобрениями, которые в значительной мере определяют выбор сортов, севооборотов, систем обработки почвы, защиты растений и, таким образом, выступают в качестве важнейшего системообразующего фактора. Применением минеральныхудо-брений обусловлена возможность полного или частичного сокращения чистого пара, минимизации обработки почвы и прямого посева. По данным многофакторных экспериментов разрабатываются математические модели, интегрирующие отмеченные системные связи, а на их основе адаптивно-ландшафтные системы земледелия, дифференцированные в зависимости от различных агроэколо-гических, социально-экономических факторов и уровней интенсификации, обусловленных применением удобрений и других агрохимических средств. Удобрения представляют собой важнейшее средство регулирования биологического круговорота, предотвращающее истощение почв, деградацию агроландшафтов и расширение геологического круговорота. Их применение - одно из определяющих условий оптимизации сельскохозяйственного природопользования, экологического и экономического благополучия социума. Предлагаются меры по научно-инновационному обеспечению использования удобрений в стране. Ключевые слова: минеральные удобрения, адаптивно-ландшафтные системы земледелия, уровень интенсификации, окупаемость удобрений, агрохимия. Для цитирования: Кирюшин В.И. Минеральные удобрения как ключевой фактор развития сельского хозяйства и оптимизации природопользования // Достижения науки и техники АПК. 2016. Т.30. №3. С.19-25.
Противоречия агрохимического обеспечения земледелия. В 2015 г. научно-агрономическая общественность отметила 150-летний юбилей со дня рождения Д.Н. Прянишникова - основателя отечественной научной школы агрохимии и великого практика, оказавшего огромное влияние на интенсификацию сельского хозяйства страны. В предисловии к первому изданию учебника «Агрохимия» Д.Н. Прянишников, анализируя причины отсталости сельского хозяйства России в начале ХХ века, назвал «средневековой» урожайность зерновых культур, которая была вчетверо ниже, чем в Голландии и других западноевропейских странах. Переживая по этому поводу и упрекая правительство в бездеятельности, его предшественник В.В. Докучаев писал: «Разве не поразителен факт, что в России, где такая масса
роскошных земель, урожай наиболее распространенных хлебов - пшеницы, ржи и прочих в два-три раза ниже, чем в Англии, Голландии, Франции и Германии. Неужели же мы никогда не примем действенных мер по устранению этого поразительного и крайне бедственного для России факта».
Действенные меры предлагали классики находившейся на подъеме отечественной агрономической науки. Д.Н. Прянишников определил эти меры в интегрированном виде: переход земледелия на паро-пропашные и, особенно, плодосменные севообороты, их дифференциация в соответствии с природными и экономическими условиями, широкое применение минеральных и органических удобрений. Придавая удобрениям ключевую роль в развитии земледелия, Д.Н. Прянишников активно участвовал в создании промышленности удобрений, системы агрохимического обеспечения земледелия и подготовки кадров. Важно подчеркнуть, что Д.Н. Прянишников воспринимал земледелие как целостную категорию, а удобрение -как средство регулирования круговорота веществ в земледелии. Именно так он определил предмет дисциплины «агрохимия». Введение ее в учебный процесс вузов как самостоятельной дисциплины вызвало протесты многих оппонентов, однако Д.Н. Прянишников полагал, что, интегрируясь с почвоведением и физиологией растений, агрохимия будет концентрировать внимание на узловой проблеме регулирования минерального питания растений. Едва ли Д.Н. Прянишников, преподававший курс частного земледелия, а затем агрохимию, как неотъемлемую его часть, мог предположить, что какие-нибудь центробежные силы смогут когда-либо обособить агрохимический сервис от земледелия, как это в дальнейшем произошло.
Благодаря Д.Н. Прянишникову значительно ускорилось создание туковой промышленности. СССР стал одним из ведущих производителей минеральных удобрений в мире. С 60-х гг. ХХ в. ускоренными темпами начала развиваться химизация земледелия, была создана мощная агрохимическая служба и крупная производственная организация «Сельхозхи-мия». Поставки минеральных удобрений сельскому хозяйству с 1970 по 1990 гг. выросли с 4 до 10 млн т. Однако результаты химизации земледелия оказались весьма неутешительными (см. табл.). После заметного сдвига урожайности зерновых с 9,8 ц/га в среднем по России за 1961-1965 гг. до 13 ц/га за 1966-1970 гг. установилось роковое постоянство на этом уровне вплоть до 1985 г., хотя обеспеченность пашни минеральными и органическими удобрениями к этому времени приблизилась к 100 кг/га д.в. В 1985-1990 гг. урожайность зерновых возросла до 16 ц/га благодаря начавшемуся в 1986 г. освоению интенсивных агро-технологий. Однако с началом аграрной реформы этот процесс прекратился, урожайность зерновых стала снижаться и в последнюю пятилетку ХХ века она вернулась к прежним 13 ц/га. При этом применение минеральных удобрений сократилось до 20 кг д.в./га, а органические удобрения стали вносить крайне ограниченно. В следующие пять лет уже нового века
Таблица. Динамика производства зерна в России в связи с применением минеральных удобрений
Годы Посевная площадь, млн га Урожайность, ц/га Валовой сбор, млн т Внесение минеральных удобрений, кг д.в./га пашни
1961-1965 74 9,8 73 18
1966-1970 73 13,0 95 30
1971-1975 70 13,6 97 38
1976-1980 77 13,8 106 55
1981-1985 71 13,0 92 80
1986-1990 66 15,9 104 86
1991-1995 59 14,8 88 46
1996-2000 50 12,9 65 18
2001-2005 45 18,8 79 21
2006-2010 44 20,7 85 30
2011-2015 45 22,0 93 39
(2001-2005 гг.) урожайность зерновых увеличилась до 19 ц/га при том же количестве удобрений. Это произошло в результате вывода из пашни худших земель. В последующие годы наметился рост урожайности при небольшом увеличении применения удобрений. В целом валовые сборы за последние 5 лет (93 млн т.) не достигли предреформенных 104 млн т. в среднем за 1986-1990 гг.
Приведенный обзор производит тяжелое впечатление. Драматизм его еще больше обостряется при сравнении величин этих же показателей с другими странами. По международному рейтингу по урожайности зерновых культур в 2011-2013 гг. Российская Федерация занимала 106-110 место (Total-Rating. ru). Те пропорции по отношению к западноевропейским странам, о которых говорили В.В. Докучаев и Д.Н. Прянишников соответственно 150 и 100 лет назад, сохранились или расширились. Некоторые из этих стран достигли уровня 80-90 ц/га, а среднемировая урожайность превысила 30 ц/га.
Следует отметить, что среднемировая окупаемость 1 кг д.в. удобрений зерном составляет около 10 кг, что более чем в 2 раза выше, по сравнению с Российской Федерацией. Низкая окупаемостьудо-брений означает не только упущенную выгоду, но и экологический ущерб, поскольку неиспользованная их часть (особенно азота) вследствие неправильного внесения загрязняет окружающую среду. Это должно быть подвергнуто самому пристальному и разностороннему анализу со всеми вытекающими уроками прошлого и современности.
В качестве основных причин низкой эффективности минеральных удобрений выступают неблагоприятные социально-экономические условия, низкий уровень культуры земледелия и профессиональной подготовки специалистов, недостаточное научное обеспечение. Что касается патологически низкой эффективности удобрений в советский период, то она была связана с не заинтересованностью работников, кампанейщиной (КАХОП и пр.), подменой производителя казенным сервисом и другими причинами несостоятельности социально-экономической системы. В то же время в условиях высокой организации труда, высокопрофессионального руководства с использованием достижений науки во многих хозяйствах достигали хороших результатов. Например, по инициативе академика ВАСХНИЛ Т.Н. Кулаков-ской в 80-х гг. в хозяйствах Белоруссии появились агрономы-агрохимики, ориентированные на освоение новых агротехнологий, а сервис «Сельхозхимии»
ограничили поставкой агрохимических средств, которые вносили непосредственно работники предприятий. В сельском хозяйстве республики была налажена активная инновационная деятельность. Тогда в Белоруссии удвоили урожайность и с тех пор не теряли уровень производства.
Серьезной попыткой вырваться из технологической отсталости сельского хозяйства в советский период стало освоение интенсивных агротехнологий с середины 80-х гг. Она была предпринята по инициативе правительства России в порядке использования западноевропейского опыта интенсификации зернового хозяйства. Значение этой работы трудно переоценить. У многих радикально изменилось представление о потенциале земледелия и окупаемости агрохимических средств в комплексных технологиях. К сожалению, партийно-кампанейский ускоренный характер этой работы, как тогда было принято, сказался на качестве выполнения, следствием чего стали факты загрязнения продукции и окружающей среды пестицидами. В конечном итоге вместо совершенствования и развития ее спустили на тормозах. В стране наступил период затяжного агрохимического нигилизма. Кстати сказать, на Западе, откуда пришел этот опыт, технологическая революция, включавшая зеленую (60-е гг.), агрохимическую (70-80-е гг.), информатизационную (80-90-е гг.), совершалась на протяжении многих лет, упорно преодолевая различные риски, в том числе химического загрязнения. Сегодня на сельскохозяйственных полях большинства развитых стран видна технологическая колея - признак наукоемкихтехнологий. На территории России она «прерывается».
С началом аграрной реформы в 90-х гг. появилась надежда на экономические свободы, которые должны были снять барьеры командной экономики и открыть дорогу эффективной хозяйственной деятельности. К сожалению, воспользоваться ими оказалось весьма затруднительным вследствие ошибочной аграрно-экономической политики, радикального либерализма, следствием которого стали господство латифундий с их инновационной инертностью; подавленное состояние фермерских хозяйств из-за отсутствия кооперации и недостаточной государственной поддержки; слабая материально-техническая база, неупорядоченность земельных отношений и землепользования и др. [1]. В итоге земледелие в нашей стране сегодня носит откровенно экстенсивный характер с применением минеральных удобрений на уровне стран третьего мира. В отечественном сельском хозяйстве используют 10-12% от 18 млн т минеральных удобрений, производимых в стране. Все остальное их количество, которого хватило бы на производство 300 млн т зерна, вывозят за рубеж. При этом растрачиваются наиболее ценные минеральные ресурсы, к которым относятся, например, апатит-нефелиновые руды Хибинского месторождения. По сравнению со всеми другими источниками фосфатного сырья в мире (в основном фосфоритного), они содержат минимальное количество мышьяка, стронция, ртути, кадмия, урана, иттрия. Необремененные большими экспортными пошлинами и какими-либо ограничениями (например, приоритетом поставок отечественным потребителям) производители минеральныхудобрений ведут полемику на тему «А готово ли наше сельское хозяйство использовать минеральные удобрения?» В одной из статей с таким названием, ее автор, генеральный директор ООО «Азотэкон» Д.П. Алейнов [2] дает отрицательный
ответ на этот вопрос, ссылаясь на очень низкие, по сравнению с западноевропейскими, нормативы прибавки урожайности зерновых культур от минеральных удобрений,разработанные,как он пишет«российскими агрохимиками». Действительно, согласно официальным документам [3], изданным плановыми органами страны в 1988 г., нормативы окупаемости зерновых культур по различным природным зонам составляют 3-5 кг зерна за 1 кг д.в. минеральных удобрений. Они были получены по данным краткосрочных полевых опытов, без учета последействия удобрений, не говоря уже о технологическом уровне их проведения. Эти нормативы неоднократно публиковали под названием «научно обоснованных», в том числе в учебной литературе [4], вводя в заблуждение товаропроизводителей и всех, кто причастен к проблеме. Они совпадали с фактическими низкими результатами применения удобрений в среднем по стране, обусловленными несовершенством технологий или их отсутствием в строгом смысле, часто неосвоенностью севооборотов, неоптимальной системой обработки почвы, необеспеченностью должной защиты растений и др.
В научном обеспечении существует постоянный разрыв между земледелием, растениеводством и агрохимией. Он был традиционным. Разобщено работали отделения растениеводства, земледелия, защиты растений в ВАСХНИЛ, затем в РАСХН, разобщены были кафедры сельскохозяйственных вузов. Разумеется, такая картина была не везде. На общем фоне слабой управляемости сельскохозяйственной наукой многие коллективы региональных НИИ по сельскому хозяйству и сельхозвузов успешно работали в этом направлении, не говоря уже о блестящих достижениях коллективов, руководимых академиком А.И. Бараевым, академиком Т.Н. Кулаковской. Глубокоинтегрированные комплексные программы исследований по земледелию и агрохимии были выполнены, например, в Курганском НИИСХ, Челябинском НИИСХ, Сибирском НИИ земледелия и химизации сельского хозяйства. По их результатам можно составить адекватное представление об эффективности удобрений в системах земледелия. Так, по данным многолетних опытов Курганского НИИСХ (1976-1984) окупаемость минеральных удобрений в различных природных зонах Зауралья при дозах 40-100 кг д.в./га изменяется от 13 до 20 кг зерна и более за 1 кг д.в. удобрений [5]. Трудно понять, почему подобные материалы не получили обобщения и до сих пор не разработаны действительно научно обоснованные показатели оптимальной окупаемости удобрений продукцией растениеводства по регионам страны. В целом приходится констатировать, что при всех теоретических достижениях агрохимической науки инновационно-технологическая ее составляющая оставляет желать много лучшего. В этой связи непросто ответить на замечание того же Д.П. Алей-нова: «Очень низкая эффективность использования удобрений в нашем растениеводстве - это проблема, доставшаяся нам в наследство еще с советских времен. К сожалению, мы не видим, что же сделано нашей аграрной наукой, чтобы коренным образом изменить ситуацию к лучшему».
Ответ содержится во множестве исследований последних 25 лет, направленных на разработку систем земледелия и агротехнологий нового поколения, на основе выявления системных взаимодействий и упомянутой ранее интеграции.
Удобрения как системообразующий фактор земледелия. В процесс разработки адаптивно-ландшафтных систем земледелия получил развитие системно-технологический подход к применению удобрений, который был расширен экологическими аспектами. Удобрения рассматриваются как средство регулирования круговорота веществ в агро-ландшафтах и как системообразующий фактор при формировании систем земледелия. Минеральные удобрения взаимодействуют со всеми элементами систем земледелия. Они влияют на выбор севооборотов, систем обработки почвы, защиты растений.
Измерение этих взаимодействий непростая задача, связанная с проведением сложных многофакторных опытов и математическим моделированием. Примечательно, что наибольшее развитие такая работа получила в Зауралье и Сибири. Особая заслуга в этом отношении принадлежит В.И. Овсянникову [6, 7]. Он установил связь между выходом зерна с 1 га севооборотной площади, долей чистого пара и обеспеченностью удобрениями и пестицидами. Например, на выщелоченных и обыкновенных черноземах Зауралья по мере повышения обеспеченности удобрениями возможен переход к зернопаровым и далее зерновым севооборотам. Подобные результаты были получены в 70-х гг. в опытах Ю.Д. Кушниренко на обыкновенных черноземах Южного Урала, а в 80-х годах В.И. Кирюшиным и А.Н. Власенко на выщелоченных черноземах Новосибирского Приобья [8]. Таким образом, показаны возможности сокращения, благодаря применению удобрений, чистых паров в лесостепной зоне и частично в северной степи. Этим достигается не только повышение экономической эффективности растениеводства и его диверсификация, но и снижение процессов дегумификации и эрозии почв. Последнее особенно важно на склоновых землях, где вообще не должно быть чистых паров. В степных районах, особенно сухостепных, сколько-нибудь устойчивое производство зерна без чистого пара представляется проблематичным. Здесь необходимо совершенствование системы ухода за паровыми полями с непременным внесением фосфорных удобрений. В противном случае растения не используют влагу и минеральный азот, избыток которого мигрирует вглубь почвенного профиля и за его пределы. В целом, чистый пар, будучи одной из главных причин деградации почвы и ландшафтов, должен быть исключен в эрозионно-опасных условиях, если не обеспечивается надежная защита почвы.
Взаимодействие между минеральными удобрениями, средствами защиты растений, сортами зерновых культур, их влияние на сроки сева и нормы высева изучал в многолетних многофакторных полевых экспериментах ряд исследователей (Л.Ф. Данилова, А.П. Курлов, К.И. Шумских, Ю.Г. Холмов, Р.И. Токарева, М.А. Глухих, Г.Л. Апетенок и др.). На основе их результатов разрабатывали модели соответствующих блоков земледелия и агротехнологий.
Сибирская традиция многофакторного полевого экспериментирования получила широкое развитие в Сибирском НИИ земледелия и химизации сельского хозяйства. Под руководством автора статьи в основных природно-сельскохозяйственных зонах Западной Сибири были заложены опыты по изучению перечисленных взаимодействий. При этом особое внимание уделяли системе обработки почвы. При сравнении различных ее вариантов было показано
[9], что без применения минеральных удобрений и гербицидов максимальная урожайность зерновых культур обеспечивается при вспашке в результате интенсивной минерализации органического вещества и высвобождения элементов питания, а также благодаря наибольшей эффективности в борьбе с сорняками. На фоне удобрений и применения средств защиты от сорной растительности высокую урожайность достигали во всех вариантах. Ранее в результате отбора и анализа образцов почв в опытах Т.С. Мальцева и ВНИИ зернового хозяйства мы установили существенное уменьшение потерь гумуса при безотвальной и плоскорезной обработке. Этот факт, подтвержденный многими исследователями, означал, что плоскорезная обработка защищает почву не только от физической, но и от биологической эрозии. Возникающий дефицит минерального азота необходимо компенсировать азотными удобрениями. Тогда реализуется преимущество плоскорезной обработки в плане влагонакопления благодаря задержанному стерней снегу. По мере увеличения минимизации почвообработки и перехода на прямой посев дефицит азота взрастает, соответственно необходимо повышать компенсирующие дозы азотных удобрений, которые играют роль разрешающего фактора по отношению к минимизации. Эта плата, так же как и усиление мер по преодолению повышающейся засоренности посевов, более чем оправдана, если учесть, что исключение механической обработки почвы при прямом посеве обеспечивает максимальное сохранение на поверхности растительных остатков и измельченной соломы, создание растительной мульчи, что предотвращает ветровую и водную эрозию, обеспечивает улучшение структуры почвы, снижение физического испарения, сокращение потерь гумуса, повышение биогенности почвы, в особенности, численности мезофауны, уменьшение экономических затрат. При этом, разумеется, прямой посев необходимо практиковать в оптимальных для него агроэкологических условиях, в особенности на почвах, равновесная плотность которых соответствует оптимальной для возделываемых культур. Эффект прямого посева особенно наглядно проявляется в засушливых условиях весны в период от посева до кущения, когда мульча способствует значительному сокращению потерь влаги на испарение.
В последние годы в Сибирском НИИ земледелия и химизации значительно активизировались исследования по изучению эффективности прямого посева в многофакторных экспериментах [10].
Результаты многофакторных полевых экспериментов послужили исходным материалом для создания математических моделей земледелия в различных регионах [7,8, 11]. Затем с их использованием разрабатывали адаптивно-ландшафтные системы земледелия для различных агроэкологических групп земель. При этом минеральные удобрения играли роль важнейшего системообразующего фактора, от которого зависел уровень интенсификации систем земледелия. Нормальный уровень интенсификации определяется таким количеством минеральных удобрений и других ресурсов, которое позволяет ввести оптимальные севообороты с минимально возможной долей чистого пара или без него, освоить почвозащитные системы обработки почвы, компенсировать дефицит минерального питания растений (устранение дефицита фосфора по пару, подкормки озимых,
припосевное удобрение и др.). В процесс освоения нормальных систем земледелия и агротехнологий предусмотрена дифференциация использования удобрений по агроэкологическим группам земель с учетом экспозиции и крутизны склонов, влагообеспе-ченности, эродированности и солонцеватости почв, а также других агроэкологических условий.
По достижении обеспеченности пашни минеральными удобрениями уровня, необходимого для оптимизации системы земледелия по определенным экологическим и экономическим условиям дальнейшее увеличение их применения необходимо осуществлять в интенсивных технологиях возделывания сельскохозяйственных культур в расчете на планируемую урожайность. Такой переход имеет характер качественного скачка, сущность которого заключается в использовании интенсивных сортов растений с высоким генетическим потенциалом и систем управления продукционным процессом с помощью минеральных удобрений и других агрохимических и биологических средств по микропериодам органогенеза. Такие технологии широко распространены в мировой практике. Определенный опыт в этом направлении имеется и в России. В ряде зональных институтов и аграрных вузов разработаны различные их варианты.
Дальнейшая интенсификация земледелия предполагает переход к точным (высокоинтенсивным) агротехнологиям. Суть их заключается в использовании сортов растений с заданными параметрами качества (в том числе по микроэлементному составу) и современных средств информатизации, дистанционных методов и прецизионной техники. Точное управление продукционным процессом достигается путем использования сельскохозяйственных машин, способных автоматически настраиваться на различные режимы работы и изменять их по ходу движения агрегата по полю в соответствии с ситуацией, отображаемой ГИС. Таким образом, обеспечивается дифференцированное внесение удобрений и других средств с учетом неоднородности почвенного покрова, различного состояния посевов и обеспеченности элементами питания, засоренности, пораженности болезнями и вредителями.
Важно подчеркнуть, что интенсивные и точные аг-ротехнологии обеспечивают не только оптимальную урожайность, но и высокое качество продукции.
Таким образом, основа решения проблемы использования минеральных удобрений лежит в адаптивно-ландшафтном земледелии, интегрирующем достижения агрохимии, почвоведения, экологии и других наук. Большинство недостатков агрохимического обеспечения обусловлено центробежными силами, в той или иной мере ослабляющими деятельность агрохимического сообщества. Под их влиянием возникла сильно автономизированая агрохимическая служба. Вспоминается дискуссия 60-х гг. по поводу ее организации. Тогда многие ученые, в частности А.И. Бараев, и опытные государственные чиновники, в особенности Е.И. Гайдамака, возражали против такого обособления и ратовали за единую государственную земельную службу с широким комплексом задач по использованию земельных ресурсов и земельному проектированию. Эта проблема остается актуальной и сегодня, учитывая необходимость организации проектирования адаптивно-ландшафтных систем земледелия, наукоемких агротехнологий,
агроэкологической и экономической оценки земель, развития материально-технической базы (создание соответствующей системы кооперативов, складской и дилерской системы по доставке и хранению удобрений) и в целом формирования и реализации государственной агротехнологической политики, которая должна быть направлена на технологическую модернизацию сельского хозяйства.
Первое условие модернизации - мобилизация имеющихся ресурсов минеральных удобрений путем последовательного освоения нормальных и интенсивных систем земледелия. В соответствии с предложенной нами программой [12] освоение нормальных и частично интенсивных агротехнологий при внесении 100 кг д.в. удобрений на 1 га обеспечит сбор зерна с существующей площади посева 110120 млн т. Для этого потребуется 4,5 млн т д.в. удобрений. Дальнейшее освоение интенсивных агротехнологий на лучших землях и нормальных агротехнологий на остальных при возможном доведении посевных площадей зерновых до 70 млн га и внесения удобрений до 150 кг д.в., то есть 10,5 млн т, с дополнительным пестицидным сопровождением может обеспечить урожайность зерновых 3 т/га и сбор зерна 200 млн т. При этом окупаемость удобрений благодаря повышению наукоемкости и точности агротехнологий возрастет до 9-10 кг зерна за 1 кг д.в. Дальнейшая интенсификация производства зерна (при необходимости или целесообразности) путем сочетания интенсивных, высоких и нормальных агротехнологий при увеличении внесения удобрений до 200 кг/га может обеспечить урожайность 3,9 т/га и сбор 273 млн т зерна при окупаемости удобрений 12 кг зерна за 1 кг д.в. При этом рассчитанная потребность в минеральных удобрениях (14 млн т) останется намного ниже производимого их количества (более 18 млн т).
Применение минеральных удобрений как условие оптимизации природопользования. Как следует из изложенного, применение удобрений -это одновременно средство интенсификации и экологизации земледелия, поскольку позволяет диверсифицировать севообороты, сокращать чистые пары, осваиватьпочвозащитные системы обработки почвы, создавать эффективную мульчу при прямом посеве и др. Низкий уровень использования минеральных удобрений сдерживает развитие перечисленных процессы. Более того, в степной и лесостепной зонах под угрозой оказываются освоенные ранее почвозащитные системы земледелия, усиливаются проявления ветровой эрозии. В таежно-лесной зоне окультуренные ранее дерново-подзолистые почвы в результате сокращения применения извести и удобрений возвращаются в исходное или близкое к нему состояние под влиянием элювиальных процессов, не говоря уже о заброшенных в залежь и заросших лесом участках. Реабилитация их потребует немалых затрат на освоение и окультуривание. Экстенсивная эксплуатация пастбищ без применения удобрений и с перегрузкой скотом привела к их дегрессии, а в сухо-степных районах к опустыниванию на больших площадях.
Экологизация земледелия во многом связана с регулированием круговорота веществ в агробио-геоценозах. Эта функция ландшафта, которая называется биогеохимической, тесно связана с другими экологическими функциями (биоценотической, биопродукционной, деструкционной), которые опреде-
ляют биоразнообразие и биопродуктивность ландшафтов. При нарушении биологического круговорота веществ развивается деградация агроландшафтов. Сначала это истощение почв вследствие отчуждения элементов минерального питания растений урожаями и соответственно снижение продуктивности агроценозов, далее ухудшение свойств почв из-за сокращения содержания лабильного органического вещества, то есть проявление «выпаханности», и соответственно усиление стока и подверженности эрозии, дефляции и другим неблагоприятным процессам, которые усиливаются под воздействием тяжелой техники, интенсивной почвообработки, различных технологических нарушений. Первыми деградируют маргинальные земли: эрозионные, солонцовые, литогенные и др. Проблемы их использования и защита от дальнейшей деградации связана с применением мелиорантов, удобрений, мелиоративных и почвозащитных систем.
Таким образом, нарушение баланса биогенных элементов в земледелии ведет не только к уменьшению производства продукции и ухудшению ее качества, но и к снижению устойчивости агроланд-шафтов. Массовое развитие эрозионных процессов и увеличение размеров поверхностного жидкого, твердого и ионного стоков привело к значительному усилению поступления элементов в геологический круговорот и их выносу за пределы ландшафта. В этой связи объектом регулирования биологического круговорота веществ становится уже не отдельный агроценоз, а в целом сельскохозяйственный ландшафт и более крупные участки ландшафтной оболочки Земли с учетом горизонтальных и вертикальных геохимических потоков.
Все это означает, что применение удобрений -важнейшее условие оптимизации сельскохозяйственного природопользования, экономического и экологического благополучия социума. Как отмечает А.Л. Иванов [12] «агрофитоценоз - это кибернетическая система с разрушенными естественными связями, а если разрушить еще и искусственную связь по поддержанию баланса элементов питания, то система выйдет за границы устойчивости, что непременно скажется на социуме». Комментируя призывы к сокращению и даже отказу от минеральных удобрений из так называемых экологических соображений, он еще в начале реформы 90-х гг. предупреждал, что «такой отказ и будет кратчайшим путем к экологической катастрофе». К сожалению, общественное мнение далеко не всегда совпадает с научным пониманием проблемы, нередко страдает консерватизмом, устаревшими представлениями об издержках химизации.
Негативное или, во всяком случае, подозрительное отношение к минеральным удобрениям часто культивируют средства массовой информации. Иногда оно перерастает в активный пропагандистский антиагрохимический прессинг. В сельскохозяйственной литературе нередки перекосы в сторону критики издержек применения минеральных удобрений и призывов к альтернативным системам земледелия. Так называемое «земледелие без химии» ассоциируется с безопасностью продуктов питания, хотя в земледелии без применения агрохимических средств опасные (по причине содержания природных мико-токсинов) продукты встречаются гораздо чаще, чем при использовании современных агротехнологий.
Мифы органического земледелия подхватывают некоторые чиновники, пытающиеся направить по такому пути, как стратегическому, сельское хозяйство страны. При этом ссылки на зарубежный опыт часто некорректны. Несмотря на все «зеленые» движения органическое земледелие на Западе занимает небольшую нишу, удовлетворяя определенные запросы, хотя там, в условиях перепроизводства продовольствия, для этого имеется значительно больше предпосылок.
Формирование общественного сознания в духе агрохимического нигилизма переходит всякие границы. Более того, под вывесками органического земледелия появились компании, не просто продвигающие суррогаты альтернативного земледелия любой ценой, но и извращающие значение современных наукоемких агротехнологий и достижений науки. В итоге такой экстремизм компрометирует эту идеологию, хотя применение органических технологий по сертификатам IFOAM может занять в России определенную нишу.
Противоречивое отношение к проблеме минеральных удобрений и в целом к интенсификации земледелия не случайно, поскольку история химизации сельскохозяйственного производства в значительной мере связана с различными экологическими издержками. К числу основных негативных последствий применения минеральных удобрений относят следующие: подкисление почв;
выделение в атмосферу окислов азота вследствие денитрификации;
загрязнение грунтовых вод; загрязнение водоемов, эвтрофикация; загрязнение овощной продукции и картофеля нитратами, снижение их качества при избытке азотных удобрений;
накопление тяжелых металлов в почве и растениях и др.
Перечисленные процессы объясняются, прежде всего, грубым нарушением правил применения удобрений, и они в основном исключены в адаптивно-ландшафтном земледелии. Тем не менее, эти доводы используют в качестве аргументов для формирования общественного сознания, которое сильно сдвинуто в сторону «угроз химизации», хотя настоящая экологическая опасность современного земледелия Российской Федерации связана с экстенсивным хозяйствованием и, как следствие, деградацией почв, агроландшафтов и в целом окружающей среды.
Химизация земледелия включает, помимо минеральных удобрений, различные химические препараты, в том числе пестициды для борьбы с вредными организмами. Риски загрязнения ими растений, почв и ландшафтов, значительно выше, чем удобрениями, поскольку они содержат радикалы, несущие токсичность или опасность образования токсинов при взаимодействии с окружающей средой. Эти риски реализуются при низкой культуре земледелия. В России уровень применения пестицидов значительно выше уровня земледельческой культуры и постоянно возрастает. Он будет оправдан при освоении адаптивно-ландшафтных систем земледелия нормального уровня интенсификации, предполагающих частичное сокращение чистых паров и более полное освоение почвозащитных систем обработки почвы. Это касается, прежде всего, гербицидов, необходи-
мых для преодоления возрастающей в таких случаях засоренности посевов. Разумеется, интенсивность их использования не должна превышать уровень применения удобрений для компенсации упомянутых дефицитов. Дальнейший рост использования гербицидов, фунгицидов и инсектицидов необходим для защиты «накормленных» растений в интенсивных и точных агротехнологиях.
При существующем преимущественно экстенсивном земледелии подмена пестицидами агротехнических приемов как некая компенсация бесхозяйственности усугубляет ее последствия, когда деградация почв и ландшафтов сопровождается еще и загрязнением.
Такие обстоятельства накладывают определенную ответственность на государство за организацию просветительской, научно-инновационной и образовательной деятельности. В научном обеспечении проблемы центральное место должны занять регулирование круговорота веществ в агроландшафтах и управление продукционными процессами сельскохозяйственных культур в агроценозах. Декларированные категории «ландшафтная агрохимия», «экологическая агрохимия» пока что не получили должного развития, хотя в проектах адаптивно-ландшафтных систем земледелия в определенной мере осуществляется ландшафтный подход к применению удобрений. Наиболее узкое место - агрохимическая адаптация агроценозов к различным условиям геохимического стока и аккумуляции биогенных элементов. Геохимический аспект проблемы усиливается требованиями производства продукции, сбалансированной не только по традиционным технологическим показателям (содержанию белка, крахмала и др.), но и по микроэлементному составу с учетом дефицита или избытка минеральных элементов в различных геохимических провинциях. Для этого необходимо развитие биохимического районирования и агрохимического мониторинга. Это направление, получившее развитие в работах Б.А. Ягодина [14] и его последователей [15], одно из приоритетных.
Особое место в проблеме регулирования биологического круговорота должно занять управление обменом веществ в системе «ферма - поле». Такое направление было основано В.Р. Вильямсом, одним из основоположников учения о биологическом круговороте. Уже тогда он обращал внимание на неком-пенсируемое отчуждение элементов минерального питания с лугов и пастбищ в пользу полевых культур, под которые поступал навоз, отходы переработки свеклы и др. и в той или иной мере минеральные удобрения. С годами истощение естественных кормовых угодий усиливалось, поскольку удобрения практически не использовали. Здесь уместно заметить, что в западноевропейских странах большую часть удобрений вносят под пастбища.
Ощутимый урон земледелию и окружающей среде нанесла неуправляемая индустриализация и концентрация животноводства. Сокращение доли кормовых культур в полевых севооборотах привело к снижению их эффективности и способствовало усилению пести-цидной нагрузки. Потоки жидкого навоза и птичьего помета, не сообразованные с удобряемыми площадями, приводят к загрязнению окружающей среды. Для решения этих проблем необходимо совершенствование природоохранного законодательства и приводных механизмов его реализации. Теорети-
ческой основой такой деятельности должны стать принципы и нормативы регулирования круговорота веществ в системе территориального планирования на ландшафтно-экологической основе.
Заключение. Применение минеральных удобрений - определяющее условие технологической модернизации сельского хозяйства на принципах адаптивной интенсификации и экологизации. Предстоит, однако, преодолеть немало перечисленных противоречий и препятствий, значительная часть которых связана с неблагоприятными социально-экономическими условиями.
Вопросы производства и использования удобрений, а также в целом агрохимического обеспечения не может регулировать один только рынок. Они должны быть частью аграрной политики государства, ориентированной на оптимизацию использования земельных ресурсов, освоение адаптивно-ландшафтных систем земледелия и наукоемких агротехологий, обеспечение экологической устойчивости агроланд-
шафтов и в целом оптимизацию сельскохозяйственного природопользования.
Важнейшим инструментом такой политики должна стать земельная служба, которая может быть создана на базе агрохимических центров и станций с целью инновационного обеспечения технологической модернизации земледелия. В определенной мере она сможет взять на себя инновационные функции, которые должны были выполнять утраченные большей частью учебные хозяйства сельскохозяйственных вузов и опытно-производственные хозяйства НИИ, а также функции проектирования агроландшафтов. Ранее мы предложили систему мер по обеспечению модернизации земледелия [12]. Одной из них было совершенствование системы государственной поддержки товаропроизводителей, в том числе субсидирование применения минеральных удобрений, которое должно носить целевой характер, стимулирующий освоение современных наукоемких агротехнологий.
Литература.
1. Кирюшин В.И. Последствия радикального экономического либерализма и задачи новой аграрной политики//Инновации. 2015. № 1. С. 4-17.
2. Алейнов Д.П. А готово ли наше сельское хозяйство использовать минеральные удобрения? // Экономика сельскохозяйственных и перерабатывающих предприятий. 2009. № 1. С. 6-11.
3. Нормы и нормативы для планирования в сельском хозяйстве. Растениеводство. М.: Агропромиздат, 1988. 272 с.
4. Проектирование системы удобрения: учебно-методическое пособие. Курск: Изд-во кгСХА, 1996. С. 102.
5. Система адаптивно-ландшафтного земледелия Курганской области. Куртамыш: Курганский НИИСХ, 2012. С. 210.
6. Овсянников В.И. Овсянникова С.М., Ларин Г.М. и др. Взаимодействие между продуктивностью севооборотов и азотными удобрениями // Сибирский вестник сельскохозяйственной науки. 1982. № 2. С. 1-8.
7. Овсянников В.И. Овсянникова С.М., Сухоруков А.И. и др Моделирование производства зерна в лесостепи Зауралья// Зерновое хозяйство. 1984. № 3. С. 36-38.
8. Моделирование зональных систем земледелия на основе полевых экспериментов / В.И. Кирюшин, А.И. Южаков, Н.Л. Романова, А.Н. Власенко // Вестник сельскохозяйственной науки. 1990. № 8. С. 99-103.
9. Кирюшин В.И., Власенко А.Н., Иодко Л.Н. Влияние различных способов основной обработки на плодородие выщелоченных черноземов Приобья //Почвоведение. 1991. № 3. С. 97-105.
10. Власенко А.Н., Власенко Н.Г., Коротких Н.А. Проблемы и перспективы разработки и освоения технологий No-Till на черноземах лесостепи Западной Сибири //Достижения науки и техники АПК. 2013. № 9. С. 16-19.
11. Кирюшин В.И., Фрумин И.Л. Математическое моделирование адаптивно-ландшафтных систем земледелия (на примере Зауралья) // Известия ТСХА. 2004. вып. 2. С. 27-36.
12. Кирюшин В.И. Технологическая модернизация земледелия России, предпосылки и условия//Земледелие. 2015. №6. С. 6-10.
13. Иванов А.Л. Фосфор в земледелии: управление и экология. Алма-Ата: Изд. «Казахстан», 1991. С. 2.
14. Ягодин Б.А. Кольцо жизни. М., 2002. 131 с.
15. Шеуджен А.Х. Агрохимия и физиология питания риса. Майкоп: ГУРПП, 2005. 1028 с.
MINERAL FERTILIZERS AS THE KEY FACTOR OF AGRICULTURE DEVELOPMENT AND OPTIMIZATION OF NATURE MANAGEMENT
V.I. Kiryushin
V.V. Dokuchaev Soil Science Institute, Pyzhevskij pereulok, 7, str. 2, Moskva, 119017, Russian Federation
Summary. The analysis of mineral fertilizer application in Russia over the last 50 years is presented. It is examined the reasons of their low efficacy in the soviet period (the absence of the interest of workers, stereotypes, stop-and-go manner, the substitution of producers by the fiscal service) and the modern one (the prevalence of latifundia with the passivity to innovations, the depressed state of farms due to the absence of cooperation and inadequate state support, weak material and technical base). The common disadvantage is the dissociation of fertilizers and agricultural elements, technological backwardness. On the basis of the analysis of multi-factor long field experiments it was presented that all components of agriculture system interact with fertilizers, which to a considerable extent determine the choice of variety, crop rotation, tillage system, plant protection and, thus, they are the most important systemically factor of agriculture. Application of mineral fertilizers leads to possibility of complete or partial reduction of bare fallow area, minimization of tillage and direct sowing. According to the data of multi-factor experiments the mathematical models are developed, which integrate the noted system connections, and on its basis the adaptive and landscape agricultural systems are designed, differentiated depending on different agro-ecological, social and economic conditions and intensification levels, stipulated by application of fertilizers and other agrochemical means. Fertilizers are the most important mean of the regulation of biological rotation, preventing soil depletion, degradation of agro-landscapes and expansion of geological rotation. Its application is one of the pacing factors for optimization of agricultural nature management, ecological and economic prosperity of society. Measures for the scientific and innovative support of fertilizer application in the country are proposed.
Keywords: mineral fertilizers, adaptive and landscape agriculture systems, intensification level, recoupment of fertilizers, agrochemistry.
Author Details: V.I. Kiryushin, member of the RAS, D. Sc. (Biol.), chief research fellow (e-mail: [email protected]).
For citation: Kiryushin V.I. Mineral Fertilizers as the Key Factor of Agriculture Development and Optimization of Nature Management.
Dostizheniya naukii tekhnikiAPK. 2016. V.30. No 3. Pp. 19-25 (In Russ.).
