CC BY
18Мальцева И.С.
к.э.н., с.н.с. Института социально-экономических и энергетических проблем Севера ФИЦ Коми НЦ УрО РАН,
г. Сыктывкар
РЕСУРСОСБЕРЕГАЮЩЕЕ СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО КАК НАПРАВЛЕНИЕ ПРОГРЕССИВНОГО АГРАРНОГО РАЗВИТИЯ1
Ключевые слова: устойчивость, ресурсопользование, ресурсосбережение, технологии, системы ведения сельского хозяйства.
Keywords: sustainability, resource management, resource conservation, technologies, farming systems.
Сельскохозяйственная модель, основанная на механической обработке почвы, открытых почвах и продолжающемся монокультурном земледелии, имеет настолько серьезные негативные последствия для природно-ресурсной базы сельского хозяйства, что будущий производственный потенциал сельского хозяйства оказывается под угрозой. По мнению специалистов, эта система ведения сельского хозяйства является основной причиной утраты биоразнообразия, она ускоряет деградацию почвы за счет увеличения минерализации органических веществ и скорости эрозии. Здоровые почвы являются ключом к созданию устойчивых систем растениеводства, устойчивых к последствиям изменения климата. Они содержат разнообразное сообщество организмов, которые помогают бороться с болезнями растений, насекомыми-вредителями и популяциями сорняков, перерабатывать питательные вещества почвы и улучшать структуру почвы, оказывая положительное влияние на влагоудерживающую способность, удержание и поступление питательных веществ, а также на уровни органического углерода.
Для решения этих проблем одним из вариантов адаптации является ресурсосберегающее земледелие, которое обычно определяется тремя принципами управления: минимальное механическое нарушение почвы, постоянное органическое покрытие почвы и диверсификация видов сельскохозяйственных культур за счет различных последовательностей и ассоциаций культур .
Ресурсосберегающее (природоохранное) сельское хозяйство - это система ведения сельского хозяйства, которая может предотвратить потери при восстановлении деградированных земель. Природоохранное сельское хозяйство основывается на концепции поддержки устойчивого управления земельными ресурсами, охраны окружающей среды, адаптации к изменению климата и смягчения его последствий. Его технологии способствуют минимальному механическому нарушению почвы (отсутствие/нулевая обработка почвы), поддержанию постоянного почвенного покрова и разнообразию видов растений, содействуют сохранению биоразнообразия и естественным биологическим процессам над и под поверхностью земли, что способствует повышению эффективности использования воды и питательных веществ, а также улучшению и устойчивому производству сельскохозяйственных культур. Принципы ведения сельского хозяйства универсально применимы во всех сельскохозяйственных ландшафтах и системах возделывания.
Природоохранное сельское хозяйство основано на трех взаимосвязанных принципах, адаптированных к местным условиям и потребностям:
Минимальное механическое нарушение почвы (т.е. отсутствие/нулевая обработка почвы) за счет прямого внесения семян и/или удобрений. Это уменьшает эрозию почвы и сохраняет органическое вещество почвы.
Постоянное органическое покрытие почвы (не менее 30%) растительными остатками и/или покровными культурами. Поддержание защитного слоя растительности на поверхности почвы подавляет сорняки, защищает почву от воздействия экстремальных погодных условий, помогает сохранить влажность почвы и предотвращает уплотнение почвы.
Диверсификация видов сельскохозяйственных растений за счет различных последовательностей посевов и ассоциаций, включающих, по меньшей мере, три различных вида сельскохозяйственных культур. Хорошо продуманный севооборот создает основу для хорошей структуры почвы, способствует разнообразию почвенной флоры и фауны, которая обеспечивает круговорот питательных веществ и улучшает питание растений, а также помогает защитить их от вредителей и болезней.
Природоохранное сельское хозяйство достаточно широко развито и доказало свою эффективность. Например, в Мексике бобовые культуры в севообороте с кукурузой вносят в почву органические вещества и азот, которые помогают повысить урожайность кукурузы на 25 процентов. Нулевая обработка почвы способствует повышению урожайности пшеницы в диапазоне от 6 до 10 процентов, поскольку она позволяет проводить своевременный посев, приво-
1 Работа выполнена по теме НИР «Устойчивое ресурсопользование северного региона: факторы и модели» (№ Государственного учета 121021800128-8).
2 Food and Agriculture Organization of the United Nations. Conservation Agriculture. - Rome, 2019. - http://www.fao.org/ conservation-agriculture/en/
дит к улучшению состояния посевов и обеспечивает значительную экономию в работе сельскохозяйственной техники, а также времени и топлива. На западе Индо-Гангской равнины внедрение нулевой обработки при производстве пшеницы снизило затраты фермеров на гектар на 20 процентов и увеличило чистый доход на 28 процентов1. Природоохранное сельское хозяйство является на 20-50 процентов менее трудоемким и, таким образом, способствует сокращению выбросов парниковых газов за счет снижения энергозатрат и повышения эффективности использования питательных веществ. В то же время оно стабилизирует и защищает почву от разрушения и выброса углерода в атмосферу.
Продовольственная и сельскохозяйственная организация ООН (ФАО) способствует внедрению ресурсосберегающего земледелия и природоохранных мероприятий. Поддержка, оказываемая ФАО государствам-членам, включает несколько направлений:
1. Методы ведения сельского хозяйства и устойчивая механизация. Разработка, формулирование и планирование национальных стратегий и политики, которые стимулируют фермеров внедрять методы ресурсосберегающего сельского хозяйства и инвестировать в устойчивую механизацию сельского хозяйства. Это позволяет фермерам, особенно мелким, перейти от неэффективных методов агротехнического управления и ручного труда к соответствующим уровням механизации, которые обеспечивают более высокую отдачу.
2. Обучение фермеров и поставщиков услуг, разработка и распространение учебных материалов и руководств для повышения осведомленности, включение в учебные планы сельскохозяйственных университетов и государственные программы.
3. Внедрение методов, специфичных для конкретного местоположения, и определение подходящих культур для улучшения производственных систем, устойчивых к последствиям изменения климата, а также определение существующих или потенциальных рынков для ресурсов и/или продукции.
4. Увеличение сельскохозяйственного производства путем внедрения методов бережливого ведения сельского хозяйства в поддержку национальных приоритетов, связанных с продовольственной безопасностью и питанием2.
Функционирование ресурсосберегающего сельского хозяйства можно также улучшить за счет использования передовых методов ведения сельского хозяйства, некоторые из которых включают посадку устойчивых к стрессу сортов сельскохозяйственных культур и надлежащее обеспечение питательными веществами3.
Ресурсосберегающее земледелие изменяет свойства и процессы почвы. Эти изменения, в свою очередь, могут повлиять на предоставление экосистемных услуг, включая регулирование климата за счет секвестрации углерода и выбросов парниковых газов, а также регулирование и обеспечение водой за счет физических, химических и биологических свойств почвы. Имеются достаточные доказательства того, что содержание органического вещества в верхнем слое почвы увеличивается при ресурсосберегающем земледелии, а вместе с тем повышается качество воды за счет свойств почвы и процессов, уменьшающих эрозию и поверхностный сток. По мнению специалистов, воздействие на другие экосистемные услуги менее очевидно. Только около половины из более чем 100 исследований, сравнивающих секвестрацию углерода в почве при нулевой и традиционной обработке почвы, показали увеличение секвестрации при нулевой обработке почвы; это несмотря на постоянные заявления о том, что природоохранное сельское хозяйство улавливает почвенный углерод. То же самое можно сказать и о других экосистемных услугах. В некоторых исследованиях сообщается о более высоких выбросах парниковых газов (закиси азота и метана) при ресурсосберегающем сельском хозяйстве по сравнению с традиционным, в то время как другие обнаруживают более низкие выбросы4.
Удержание влаги в почве может быть выше при ресурсосберегающем (природоохранном) земледелии, что приводит к более высоким и стабильным урожаям в засушливые сезоны, но количество остатков и уровень органического вещества почвы, необходимые для достижения более высокого содержания влаги в почве, неизвестны. Ресурсосберегающее сельское хозяйство также может повлиять на биоразнообразие, поддерживающее многие экосистемные услуги. Биоразнообразие выше в ресурсосберегающем земледелии по сравнению с традиционными методами. В целом, это более высокое разнообразие может быть связано с увеличением экосистемных услуг, таких как борьба с вредителями или опыление, но нет убедительных и достаточных доказательств или хороших оценок масштабов воздействия, и эти воздействия непоследовательны. Предоставление экосистемных услуг с помощью ресурсосберегающего земледелия будет варьировать в зависимости от климата, почв и севооборота.
Адаптация к климатическим стрессам является беспрецедентной задачей, стоящей перед системами земледелия. Большинство оценок адаптации сосредоточено на том, как варианты адаптации влияют на урожайность одной культуры при различных погодных или климатических условиях. Одним из вариантов адаптации является ресурсосберегающее сельское хозяйство. Ресурсосберегающее сельское хозяйство может улучшить адаптационную способность систем земледелия, и это дает крайне важные данные о том, как фермеры могут адаптироваться к климатическим стрессам5.
Ресурсосберегающее сельское хозяйство связано с агроэкологической интенсификацией, которой в последнее время уделяется много внимания. Агроэкологическая интенсификация интегрирует экологические принципы и управ-
1 Food and Agriculture Organization of the United Nations. Conservation Agriculture. - Rome, 2019. - http://www.fao.org/ conservation-agriculture/en/
2 Ibid.
3 Thierfelder C., Baudron F., Setimela P., Nyagumbo I., Mupangwa W., Mhlanga B., Lee N., Gérard B. Complementary practices supporting conservation agriculture in southern Africa. A review // Agronomy for Sustainable Development. 2018. - Vol. 38. - P. 16. -https://doi.org/10.1007/s13593-018-0492-8
4 Palm C., Blanco-Canqui H. De Clerck F., Gatere L., Grace P. Conservation agriculture and ecosystem services: An overview // Agriculture, Ecosystems & Environment. 2014. - Vol. 187. - P. 87-105. - https://doi.org/10.1016Zj.agee.2013.10.010
5 Komarek A.M., Thierfelder C., Steward P.R. Conservation agriculture improves adaptive capacity of cropping systems to climate stress in Malawi // Agricultural Systems. 2021. - Vol. 190. - P. 103-117. - https://doi.org/10.1016/j.agsy.2021.103117
ление биоразнообразием в системах земледелия с целью повышения производительности ферм, снижения зависимости от внешних ресурсов и поддержания или улучшения экосистемных услуг. Ресурсосберегающее сельское хозяйство является одной из систем агроэкологической интенсификации (к которой также относятся полное управление выпасом, органическое сельское хозяйство, точное земледелие и система интенсификации выращивания риса). Сравнение данных систем показало, что в трех из них, а именно, в ресурсосберегающем земледелии, точном земледелии и системе интенсификации выращивания риса, более половины исследуемых полей обеспечили повышение урожайности и рост экосистемных услуг по сравнению с интенсивным сельским хозяйством. Были выявлены существенные доказательства того, что все пять систем агроэкологической интенсификации могут способствовать многофункциональному сельскому хозяйству за счет увеличения предоставления экосистемных услуг или снижения отрицательных внешних эффектов, связанных с сельским хозяйством при сохранении или повышении урожайности1.
Ресурсосберегающее сельское хозяйство считается эффективным способом увеличения производства сельскохозяйственных культур. Однако эффективность различных методов ресурсосберегающего земледелия в отношении растениеводства является спорным вопросом. Исследование китайских специалистов показало, что эффективность методов ресурсосберегающего земледелия варьирует в отношении различных регионов выращивания, типов культур, климатических условий и продолжительности применения. Например, результаты этого исследования показали, что относительное значение мульчирования соломой для растениеводства выше по сравнению с сокращением обработки почвы в северном Китае. Однако применение мульчирования соломой может способствовать, а может и не способствовать повышению урожайности на юге Китая. В основном методы, которые могут улучшить запасы воды, такие как покрытие пожнивными остатками или в сочетании с сокращением обработки почвы, имеют важное значение в северном Китае, тогда как методы, которые могут увеличить количество питательных веществ, по-видимому, более важны в южном Китае. Обычная обработка почвы с мульчированием соломой была единственной практикой консервативного земледелия, которая привела к значительному увеличению урожайности во всех регионах возделывания сельскохозяйственных культур по всему Китаю. Результаты также показали, что увеличение срока применения не может привести к улучшению урожайности для всех практик .
Исследование ученых из Китая еще раз подтвердило необходимость учета региональной специфики сельскохозяйственного производства при внедрении методов ресурсосберегающего земледелия. В Республике Коми, которая является северным регионом с бедными почвами применение методов ресурсосберегающего земледелия должно включать:
- Формирование многовидовых агрофитоценозов и совершенствование севооборотов. Специалисты НИИ сельского хозяйства Республики Коми на основе оценки природно-климатических условий республики определили целесообразность применения шести-семилетнего травопольного полевого и лугового севооборотов. В полевом севообороте возделываются все продовольственные культуры (зерновые, картофель, овощи), кормовые корнеплоды и многолетние травы (в виде применения простых двухкомпонентных клеверо-тимофеечных травосмесей), используется чистый или сидеральный пар. Паровое поле служит для уничтожения сорной растительности и возбудителей болезней. В луговом севообороте применяются многокомпонентные смеси многолетних трав и однолетние травы как покровные культуры. Использование многолетних трав обеспечивает получение кормов и семян, а также восстановление структуры почвы после продовольственных культур и кормовых корнеплодов, перемещение корневой системой питательных веществ из низлежащих горизонтов, накопление органического вещества за счёт растительных остатков. В состав многокомпонентных смесей должны входить рыхлокустовые злаки (тимофеевка и овсяница луговая) и злаки с продолжительным периодом жизни (лисохвост луговой, мятлик луговой, ежа сборная, кострец безостый, полевица белая и др.). Бобовые входят в такую смесь в значительных количествах (30-40%), что обеспечивает высокую питательность
3
травостоя .
- Применение комбинированной системы обработки почвы, включающее сокращение глубины и частоты обработки и совмещение технологических операций за счёт применения комбинированных агрегатов по соображениям энергосбережения и экономичности. Перспективы внедрения минимальной почвообработки в Республике связаны с предварительным окультуриванием дерново-подзолистых почв, созданием достаточно мощного пахотного горизонта. Углубление пахотного горизонта почвы должно проводиться постепенно и только на полях, где предусматривается глубокая обработка и внесение органических удобрений. Припахиваемый за один раз слой не должен превышать 35 см с внесением на каждый припахиваемый сантиметр (в расчёте на гектар) 15-20 т органических удобрений и 1,52,0 т извести.
- Мульчирование почвы. Мульча защищает поверхность почвы от размывания и дефляции, с прекращением механической обработки способствует повышению биогенности почвы, развитию мезофауны. Перенося растительные остатки с поверхности почвы вглубь, дождевые черви, насекомые формируют канальцы, называемые «биологическим саморыхлением».
1 Garbach K., Milder J.C., DeClerck F.A.J., Montenegro de Wit M., Driscoll L., Gemmill-Herren B. Examining multi-functionality for crop yield and ecosystem services in five systems of agroecological intensification // International Journal of Agricultural Sustainability. 2017. - Vol. 15, N 1. - P. 11-28. - 10.1080/14735903.2016.1174810
2 Xiao L., Zhao R., Zhang X. Crop cleaner production improvement potential under conservation agriculture in China: A metaanalysis // Journal of Cleaner Production. 2020. - Vol. 269. - 122262. - https://doi.org/10.1016/jjclepro.2020.122262
3 Система земледелия Республики Коми: монография / Г.Т. Шморгунов, С.В. Коковкина, З.К. Цветкова и др.; Науч.-исслед. ин-т сел. хоз-ва Респ. Коми, Коми респ. акад. гос. службы и упр. - Сыктывкар: КРАГСиУ, 2017. - 225 с.
