CC BY
22УДК 631.58:574
Т. Г. Зеленская, А. А. Коровин, Ю. А. Безгина, С. В. Окрут, И. О. Лысенко Zelenskaya T. G., Korovin A. A., Bezgina Ju. A., Okrut S. V., Lysenko I. O.
НОВЫЕ ТЕХНОЛОГИИ В РАСТЕНИЕВОДСТВЕ КАК УСЛОВИЕ ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ И ПРОДОВОЛЬСТВЕННОЙ БЕЗОПАСНОСТИ
NEW TECHNOLOGIES IN CROP PRODUCTION AS A CONDITION FOR ENVIRONMENTAL AND FOOD SECURITY
Начало XXI века характеризовалось резко возросшим негативным антропогенным влиянием на окружающую среду, на которое наложились не до конца изученные в плане глобальных последствий климатические, геополитические и научно-технические процессы. В настоящее время выход из ситуации видится в переходе на цифровую экономику, снижении использования углеводородного сырья в энергетике, промышленности, транспорте, роботизации производства. Однако за этими излишне оптимистичными заявлениями мало кто обращает внимание на заявления экологов и почвоведов, которые приводят данные о прогрессирующем снижении плодородия и деградации почв. Кроме того, в последние десятилетия сельскохозяйственное производство уверенно вошло в пул опасных экологических производств и активно стремится в лидеры. Применяемые в растениеводстве технологии сопровождаются прогрессивной деградацией почв, что представляет угрозу экологической и продовольственной безопасности. Систематическое применение удобрений и пестицидов постепенно приводит к снижению плодородия почв, способствует угнетению ее естественных восстановительных функций вследствие негативного воздействия на био-ту. Основная причина заключается в том, что сама природа исключена из процесса самовосстановления. Современные методы повышения плодородия и очистки почв от загрязнителей весьма дорогостоящи и малоэффективны. В настоящее время контроль за антропогенным воздействием способствует замедлению процессов деградации, но не позволяет надеяться на полное восстановление окружающей среды ввиду значительного кумулятивного воздействия загрязняющих веществ. Требуется переход на экологически чистые технологии, одними их которых являются вермикомпостирование и вермиремедиация. Данные технологии просты в исполнении, отличаются высокой эффективностью в повышении урожайности и восстановлении плодородия почв.
Ключевые слова: почвы, деградация, экологическая безопасность, продовольственная безопасность, биоре-медиации.
The beginning of the 21st century was characterized by a sharply increased negative anthropogenic impact on the environment, which was superimposed by climatic, geopolitical, scientific and technical processes that were not fully studied in terms of global consequences. Currently, a way out of the situation is seen in the transition to a digital economy, reducing the use of hydrocarbons in energy, industry, transport, and robotization of production. However, behind these overly optimistic statements, few people pay attention to the statements of ecologists and soil scientists who provide data on a progressive decline in soil fertility and degradation. In addition, in recent decades, agricultural production has confidently entered the pool of hazardous environmental industries and is actively striving to become a leader. The technologies used in crop production are accompanied by progressive soil degradation, which poses a threat to environmental and food security. The systematic use of fertilizers and pesticides gradually leads to a decrease in soil fertility, contributes to the inhibition of its natural restorative functions due to the negative impact on biota. The main reason is that nature itself is excluded from the process of self-healing. Modern methods of increasing fertility and cleaning soils from pollutants are very expensive and ineffective. At present, the control of anthropogenic impact helps to slow down the processes of degradation, but does not allow us to hope for a complete restoration of the environment due to the significant cumulative impact of pollutants. A transition to environmentally friendly technologies is required, one of which is vermicomposting and vermiremediation. These technologies are simple to implement, highly effective in increasing yields and restoring soil fertility.
Key words: soils, degradation, environmental safety, food security, bioremediation.
Зеленская Тамара Георгиевна -
кандидат сельскохозяйственных наук, доцент, заведующая кафедрой экологии и ландшафтной архитектуры
ФГБОУ ВО «Ставропольский государственный
аграрный университет»
г. Ставрополь
РИНЦ SPIN-код: 9292-9970
Тел.: 8-903-446-71-51
E-mail: [email protected]
Коровин Андрей Анатольевич -
доктор медицинских наук, профессор кафедры экологии и ландшафтной архитектуры ФГБОУ ВО «Ставропольский государственный аграрный университет» г. Ставрополь РИНЦ SPIN-код: 8999-2899 Тел.: 8(8652)71-72-50 E-mail: [email protected]
Zelenskaya Tamara Georgievna -
Candidate of Agricultural Sciences,
Associate Professor,
Head of the Department of ecology
and landscape architecture
FSBEI HE «Stavropol State Agrarian University»
Stavropol
RSCI SPIN-code: 9292-9970
Tel.: 8-905-446-71-51
E-mail: [email protected]
Korovin Andrey Anatolievich -
Doctor of Medical Sciences,
Professor of the Department of ecology
and landscape architecture
FSBEI HE «Stavropol State Agrarian University»
Stavropol
RSCI SPIN-code: 8999-2899 Tel.: 8(8652)71-72-50 E-mail: [email protected]
в
№ 1(45), 2022
Безгина Юлия Александровна -
кандидат сельскохозяйственных наук, доцент
кафедры химии и защиты растений
ФГБОУ ВО «Ставропольский государственный
аграрный университет»
г. Ставрополь
РИНЦ SPIN-код: 1535-9636
Тел.: 8(8652)35-59-66
E-mail: [email protected]
Растениеводство
33
Bezgina Juliya Aleksandrovna -
Candidate of Agricultural Sciences,
associate Professor of the Department of chemistry
and plant protection
FSBEI HE «Stavropol State Agrarian University» Stavropol
RSCI SPIN-code: 1535-9636 Tel.: 8(8652)35-59-66 E-mail: [email protected]
Окрут Светлана Васильевна -
кандидат биологических наук, доцент кафедры экологии и ландшафтной архитектуры ФГБОУ ВО «Ставропольский государственный аграрный университет» г. Ставрополь РИНЦ SPIN-код: 2734-6692 Тел.: 8-928-264-93-89 E-mail: [email protected]
Лысенко Изольда Олеговна -
доктор биологических наук, профессор кафедры экологии и ландшафтной архитектуры ФГБОУ ВО «Ставропольский государственный аграрный университет» г. Ставрополь РИНЦ SPIN-код: 1290-4184 Тел.: 8-905-497-45-07 E-mail: [email protected]
Okrut Svetlana Vasilievna -
Candidate of Biological Sciences,
Associate Professor of the Department of ecology
and landscape architecture
FSBEI HE «Stavropol State Agrarian University»
Stavropol
RSCI SPIN-code: 2734-6692 Tel.: 8-928-264-93-89 E-mail: [email protected]
Lysenko Izolda Olegovna -
Doctor of Biological Sciences,
Professor of the Department of ecology
and landscape architecture
FSBEI HE «Stavropol State Agrarian University»
Stavropol
RSCI SPIN-code: 1290-4184 Tel.: 8-905-497-45-07 E-mail: [email protected]
Длительное бесконтрольное использование экологически небезопасных технологий производства и потребления на рубеже XXI века привело к значительному загрязнению атмосферы, поверхностных водных объектов и почв [1, 2], что негативно сказалось на продовольственной безопасности не только развивающихся, но и промышленно развитых стран мира.
Из хозяйственного оборота выведены значительные территории, загрязненные нефтепродуктами и тяжелыми металлами [3]. Бесконтрольное применение удобрений и ядохимикатов в погоне за сиюминутной выгодой не только привело к снижению плодородия почв, но и способствовало угнетению ее естественных восстановительных функций вследствие негативного воздействия на биоту [4]. Как показала практика, применяемые методы повышения плодородия и очистки почв от загрязнителей весьма дорогостоящи и малоэффективны [5]. Человечество неуклонно движется к глобальному экологическому кризису, одним из признаков которого является истощение плодородия почв, что неуклонно приведет к острой нехватке экологически чистых продуктов питания, а возможно, и к голоду в планетарном масштабе. Повсеместно учеными фиксируется деградация почв, при этом восстановительные технологии, основанные на внесении минеральных и органических удобрений, не в состоянии переломить негативную динамику.
Настало время пересмотреть взгляды по данному вопросу и признать в качестве основного метода восстановления плодородия и очистки почв способы, основанные на применении биотехнологий, показавших хорошие результаты в
условиях экспериментов [6-8], но не могущие пробиться в широкое сельхозпроизводство, так как это приведет к нарушению сложившейся многомиллиардной бизнес-системы.
Причина сложившейся ситуации заключается в том, что сама природа, ее мощный восстановительный потенциал нередко исключены из технологии возрождения, а именно - из круговорота минеральных и органических веществ. Отсюда следует наиболее значимая задача, стоящая перед человечеством, - сохранение биоразнообразия в максимально возможном состоянии, что предполагает необходимость учёта воздействия на биоту при любых планируемых и реализованных проектах. Вместе с тем исторически сложившиеся биогеоценозы дают человеку подсказки и возможности для предотвращения нежелательных биохимических процессов как на отдельных территориях, так и в глобальном масштабе. Там, где в результате необдуманных антропогенных воздействий произошла деградация окружающей среды, при грамотном и последовательном управлении природными процессами можно добиться восстановления состояния окружающей среды, возродить ранее обитавшие на этой территории виды животных и растений.
В настоящее время проблема биологического выживания человечества стоит как никогда остро. И причиной тому является не только угроза термоядерной войны. Нет единого мнения об изменениях климата на планете и их последствиях. Осознание близости экологической катастрофы заставляет ученых активно разрабатывать, а практиков - внедрять природоохранные технологии, но действующая экономическая модель капиталистического общества, которое толерантно называют «ин-
дустриальное», активно этому препятствует. Поэтому вопросы реальной адаптации общества к изменениям, как уже наблюдаемым, так и предполагаемым в будущем, становятся все более актуальными.
Проблемы экологической и продовольственной безопасности стоят не только перед развивающимися странами. Резкий прирост народонаселения в развитых странах за счет притока мигрантов при уменьшающемся потенциале природных ресурсов требует скорейших изменений технологического уклада и пересмотра действующей экономической парадигмы, которая, безусловно, устарела. Это способствует все возрастающему напряжению социальной обстановки в мире, в том числе России, заставляет искать пути выхода и также требует ясной политики в области развития сельских территорий, совершенствования инфраструктуры и агробизнеса.
Использование почвы для производства продуктов земледелия имеет важное значение. Развитие процессов деградации почвы может быть результатом воздействия природных или антропогенных факторов. К природным факторам, которые могут привести к деградации почвы, можно отнести особенности рельефа, климатические факторы (воздействие ветра, температуры, осадков). К антропогенным факторам развития деградации почв чаще всего относят промышленную и хозяйственную застройку, разработку карьеров, интенсивный выгул скота, чрезмерное орошение.
В результате таких процессов, как выщелачивание и природная эрозия, почвенный покров с течением времени развивается и видоизменяется естественным образом. В областях с ненарушенной естественной растительностью такие изменения, как правило, происходят очень медленно и оказывают небольшое воздействие на способность почвы поддерживать продуктивность.
Однако естественные процессы могут ускоряться на территориях, используемых человеком для сельскохозяйственных целей, вызывая серьезные изменения биологических, химических и физических свойств почвы. Сельское хозяйство напрямую связано с использованием природных ресурсов. Интенсивное развитие сельского хозяйства оказывает влияние на окружающую среду, которое проявляется в виде отрицательных экстерналий, т. е. действует по принципу бумеранга).
Из многочисленных видов загрязнителей почв остановимся на следующих загрязнителях, антропогенная и техногенная природа которых общепризнана. Это нефть и нефтепродукты, тяжелые металлы, пестициды, гербициды, иные ядохимикаты сельскохозяйственного назначения и их производные, образующиеся в результате деятельности, временного, климатического и биоорганического распада.
Основные почвенные процессы, такие как минерализация и дыхательная активность, за-
медляются в почве, загрязненной углеводородами. Кроме того, подавляются процессы азотфиксации и нитрификации, снижается способность почвы к самоочищению и самовосстановлению, снижается ее биологическая ценность, флора и фауна поврежденной территории обеднены в результате загрязнения почвы нефтепродуктами.
Для аграрного сектора экономики России наиболее значимы следующие направления использования «зеленых» технологий.
Во-первых, это восстановление плодородия почв - главного богатства и основы экономической и продовольственной безопасности. Применяемые в настоящее время заместительные технологии основаны на массовом внесении в почвы удобрений, пестицидов и других агрохи-микатов искусственного происхождения, которые зачастую чужды как объектам почвенных биогеоценозов, так и конечным потребителям, прежде всего человеку. Временный эффект повышения урожайности сопровождается деградацией почв и снижением естественного потенциала возрождения плодородия. Разработанные и используемые для восстановления плодородия почв препараты широкого спектра действия, содержащие микрофлору (микробиологические концентраты серии ЭМ (эффективные микроорганизмы) - Байкал-ЭМ-1, Тамир и другие, не получили широкого применения по причине высокой стоимости. При этом необходимо учесть, что в почве микроорганизмы образуют сложный биоценоз.
Вторым важным фактором является загрязнение окружающей среды отходами сельхоз-производства растительного и животного происхождения, притом что данные виды отходов могут выступать ценнейшим сырьем.
Третьим пунктом выступает необходимость в условиях импортозамещения существенного снижения себестоимости мясомолочной продукции при увеличении общего объема производства. Использование технологий животноводства, основанных на стойловом содержании в условиях континентального климата России, требует значительных средств на отопление животноводческих комплексов. Также требуются специализированные корма для быстрой прибавки массы. Все это приводит к значительному увеличению себестоимости продукции.
Вместе с тем широко известны технологии, позволяющие не только решить вышеуказанные проблемы, но и получить существенную экономическую выгоду. К ним относятся вер-микомпостирование, вермиремедиация и другие, основанные на использовании дождевых червей и насекомых в качестве основы производственного процесса [4, 6, 7].
Биогумус (вермикомпост), вырабатываемый червями из биомассы растительного и животного происхождения, является отличным органическим удобрением, способствующим повышению урожайности и восстановлению плодородия почв. Вермиремедиация, в кото-
в
№ 1(45), 2022
Растениеводство
35
рой для восстановления органически и химически загрязненных почв используют дождевых червей, может быть охарактеризована как экологически чистая и эффективная [4, 6]. Дождевые черви являются оптимальным вариантом, так как в результате жизнедеятельности обеспечивают аэрацию, разрыхление субстрата, выделяют биологически активные вещества, способствующие эффективной работе микроорганизмов. Данный симбиоз благоприятствует выживанию обоих видов, что способствует воссозданию биоценозов с относительно стабильным видовым составом, устойчивым к различным видам загрязнения почв.
Мудрая природа разделила живые организмы по приоритетам. Так, червям отведена роль переработки перепрелого навоза. Кроме этого, черви и отдельные виды насекомых могут выступать сырьем для переработки в корма и кормовые добавки, ведь в их мясе содержится значительно больше легко усваиваемого белка, чем в говядине, свинине и мясе птицы. А саранча, на борьбу с которой ежегодно выделяются значительные средства, помимо этого, содержит ценный хитин.
Ведение бизнеса по производству биогумуса и биомассы из червей и насекомых не требует дорогостоящего оборудования и расходных
материалов. Обилие сырья и неограниченные потребности рынка делают бизнес высокорентабельным и долгосрочно стабильным.
Таким образом, разработка новой экологической парадигмы является следствием неадекватного антропогенного воздействия на окружающую среду. Современные технологии ведут человечество к краху. Только решительный поворот в сторону природоохранных технологий, и в первую очередь биотехнологий, основанных на законах природы и использующих весь потенциал биологической адаптации и трансформации, позволит придать социально-экономическому развитию общества вектор на сохранение и преумножение материальных благ без ущерба для окружающей среды.
Внедрение «зеленых технологий» сопровождается заменой экологической парадигмы, которая заключается в изменении основного принципа производства и жизнедеятельности человека: от «взять от природы» на «совместно с природой» [9]. Естественно, данный переход осуществляется тяжело, так как требует не только ломки технологического уклада, но и самого сознания человека, который внезапно из «покорителя природы» ощутил себя органической частью, вынужденной для выживания подчиниться фундаментальным законам.
Литература
1. О состоянии санитарно-эпидемиологического благополучия населения в Российской Федерации в 2020 году: Государственный доклад. М. : Федеральная служба по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека, 2021. 256 с.
2. Химико-экологическое качество воды и донных отложений реки Валуй Белгородской области / Т. В. Олива, Л. А. Манохина, Е. Ю. Колесниченко и др. // Успехи современного естествознания. 2020. № 12. С.145-150.
3. Нефтезагрязнение почв как одно из наиболее распространенных явлений техногенного воздействия на окружающую среду / С. Х. Лифшиц, Ю. С. Глязнецова, О. Н. Чалая, И. Н. Зуева // География и геоэкология на службе науки и инновационного образования : материалы XI Международной научно-практической конференции, посвященной Всемирному Дню Земли и 100-летию заповедной системы России. 2016. С. 58-60.
4. Macrofauna and mesofauna from soil contaminated by oil extraction / D. Garcia-Segura, I. M. Castillo-Murrieta, F. Martinez-Rabelo et al. // Geoderma. 2018. Р. 180-189.
5. Slyusarevsky A. V., Zinnatshina L. V., Vasil-yeva G. K. Comparative environmental and economic analysis of methods for the remediation of oil-contaminated soils by in situ bioremediation and mechanical soil replacement // Ecology and Industry of Russia. 2018. № 22(11). Р. 40-45.
References
1. On the state of sanitary and epidemiological well-being of the population in the Russian Federation in 2020: State report. Moscow : Federal Service for Supervision of Consumer Rights Protection and Human Welfare, 2021. 256 p.
2. Chemical-ecological quality of water and bottom sediments of the Valuy River in the Belgorod Region / T. V. Oliva, L. A. Manokhi-na, E. Yu. Kolesnichenko et al. // Successes of Modern Natural Science. 2020. № 12. P. 145-150.
3. Oil pollution of soils as one of the most widespread phenomena of technogenic impact on the environment / S. Kh. Lifshits, Yu. S. Glyaz-netsova, O. N. Chalaya, I. N. Zueva // Geography and geoecology in the service of science and innovative education : materials of the XI International scientific-practical conference dedicated to the World Earth Day and the 100th anniversary of the Russian nature reserve system. 2016. P. 58-60.
4. Macrofauna and mesofauna from soil contaminated by oil extraction / D. Garcia-Segura, I. M. Castillo-Murrieta, F. Martinez-Rabelo et al. // Geoderma. 2018. P. 180-189.
5. Slyusarevsky A. V., Zinnatshina L. V., Vasil-yeva G. K. Comparative environmental and economic analysis of methods for the remediation of oil-contaminated soils by in situ bioremediation and mechanical soil replacement // Ecology and Industry of Russia. 2018. № 22(11). P. 40-45.
6. Bioremediation, biostimulation, and bioaugmention: a review / G. O. Adams, P. T. Fufe-yin, S. E. Okoro, I. Ehinomen // Environ Bioremediation Biodegra. 2015. № 3. Р. 28-39.
7. Bioremediation and detoxification of industrial wastes by earthworms: vermicompost as powerful crop nutrient in sustainable agriculture / S. A. Bhat, S. Singh, J. Singh et al. // Bioresour. Technol. 2018. № 252. Р. 172-179.
8. Korelskiy D. S., Strizhenok A. V., Ismailo-va D. V. Development and justification of the method of biotechnological reclaiming of oil-contaminated land // ARPN Journal of Engineering and Applied Sciences. 2020. № 15(3). Р. 342-353.
9. Сажин Ю. Б. О новой экономической парадигме и не только // Контроллинг. 2020. № 3 (77). С. 24-33.
6. Bioremediation, biostimulation, and bioaugmention: a review / G. O. Adams, P. T. Fufe-yin, S. E. Okoro, I. Ehinomen // Environ Bioremediation Biodegrad. 2015. № 3. P. 28-39.
7. Bioremediation and detoxification of industrial wastes by earthworms: vermicompost as powerful crop nutrient in sustainable agriculture / S. A. Bhat, S. Singh, J. Singh et al. // Bioresour. Technol. 2018. № 252. P. 172-179.
8. Korelskiy D. S., Strizhenok A. V., Ismailo-va D. V. Development and justification of the method of biotechnological reclaiming of oil-contaminated land // ARPN Journal of Engineering and Applied Sciences. 2020. № 15(3). P. 342-353.
9. Sazhin Yu. B. About the new economic paradigm and not only // Controlling. 2020. № 3 (77). P. 24-33.
