Владимир АНДРОХАНОВ, директор Института почвоведения и агрохимии Сибирского отделения РАН, д-р биол. наук
Сохранение плодородия почв играет важную роль в обеспечении продовольственной безопасности страны. В погоне за рекордными урожаями и растущими объемами экспорта важно просчитывать все риски и правильно работать с землей. Как сегодня меняются почвы в Сибири, влияют ли на их состояние новые тренды в растениеводстве, увлечение пестицидами и глобальное потепление, стоит ли рассчитывать на «искусственный чернозем» и за какими технологиями земледелие будущего – наш разговор с директором Института почвоведения и агрохимии СО РАН, доктором биол. наук Владимиром Андрохановым.
- Владимир Алексеевич, не первый год мы с гордостью говорим о рекордных урожаях, которые получают наши аграрии, но как это сказывается на состоянии земель, ее плодородии? Насколько проблема почвенных ресурсов сегодня актуальна для России?
- Действительно, наша страна обладает богатейшими почвенными ресурсами: площадь потенциально самых плодородных почв в России – черноземов – составляет около 50% от мировой площади черноземов. В зоне черноземных почв в стране размещено более половины пашни (во многих регионах СФО – до 70–80%) и производится примерно две трети сельскохозяйственной продукции. В 2023 году в России собрали второй, после рекордного в 2022 года, урожай зерна – 142,6 млн т, что соответствует средней урожайности примерно 30 ц/га. В Сибирском федеральном округе в ушедшем году получено 14,7 млн т зерна при урожайности 16,2 ц/га. В соответствии с межрегиональной программой МАСС «Развитие зернового рынка Сибири до 2025 года» сбор зерновых и зернобобовых культур в СФО в 2025 г. должен составить примерно 20,6 млн т при урожайности 21,2 ц/га.
Повышение урожайности культур, если оно осуществляется за счет интенсификации агротехнологий (т. е. наращивания применения удобрений и оптимизации защиты растений от вредных организмов с помощью пестицидов), сопровождается ростом почвенного плодородия, что выражается в некотором улучшении агрофизических свойств почвы, увеличении запасов в ней легкоминерализуемого органического вещества и доступных растениям элементов минерального питания, прежде всего азота, фосфора и калия. Однако этот процесс ограничен во времени. Спустя 10–20 лет после перехода на новый, более высокий уровень интенсификации агротехнологий между поступлением в почву элементов питания и их отчуждением с поля устанавливается равновесие, и рост почвенного плодородия прекращается. Одна из главных задач научных учреждений как раз и заключается в том, чтобы обосновывать оптимальные уровни воспроизводства почвенного плодородия, которые зависят от особенностей почвы, климатических условий территории и набора выращиваемых культур.
В некоторых случаях, когда выращивание культур осуществляется на относительно плодородных почвах, например черноземах, повышение урожайности может происходить за счет дополнительной мобилизации почвенного плодородия, в частности, благодаря увеличению доли чистого пара в севооборотах. Такие экстенсивные агротехнологии особенно широко практиковались в российском земледелии после распада СССР. Спустя годы это неизбежно приведет к существенному падению почвенного плодородия и, как следствие, снижению урожайности культур. Для выправления ситуации рано или поздно придется восполнять избыточно утраченные ресурсы почвенного плодородия, т. е. переходить к освоению сначала малоинтенсивных, а затем и интенсивных агротехнологий. За такими технологиями будущее российского земледелия, в частности и сибирского.
Обеспеченность жителей России пашней – одна из самых высоких в мире – немногим меньше 1 га на человека, что при использовании современных агротехнологий позволяет гарантированно обеспечивать внутренние и экспортные потребности страны в продуктах растениеводства. Но проблема сохранения плодородия почв и сегодня не менее актуальна, чем и в предшествующие годы. Правда, следует отметить, что к настоящему времени почвоведами достаточно глубоко исследованы причины, приводящие к катастрофическим разрушениям почв, и разработаны соответствующие почвозащитные мероприятия. Поэтому сегодня не следует ожидать массового проявления разрушительных воздействий на почвы, как, например, пыльных бурь в эпоху освоения целинных земель Северного Казахстана. На первое место выходит проблема поддержания оптимальных свойств почв пашни – агрофизических, агрохимических, биологических.
С большим сожалением приходится констатировать, что в стране, занимающей в мире первые строчки по производству минеральных удобрений, в почвах длительное время сохраняется дефицит важнейших элементов минерального питания растений – азота, фосфора и калия. Так, по оценкам чл.-кор. РАН В. Н. Кудеярова, за 25-летний период (1992–2016 гг.) в земледелии России вынос азота, фосфора и калия урожаями сельскохозяйственных культур превысил внесение этих элементов со всеми видами удобрений в 3 раза. В результате этого страна не дополучала многие миллионы тонн продукции.
В сибирском земледелии ситуация не лучше. Скажем, при запланированном в целом по СФО выходе в 2025 году на урожайность зерновых 21 ц/га (см. выше) отчуждение с поля азота фосфора и калия составит примерно 80 кг д.в./га, а поступление в почвы из всех источников – не более трети от этого количества. Поэтому следует признать, что оптимизация агрохимических свойств почв еще на многие годы останется главной проблемой сохранения и улучшения почвенных ресурсов страны.
- Как бы вы в целом оценили состояние почв в Сибири? Как оно меняется с годами и какие проблемы, с этим связанные, можно назвать критичными?
- Если говорить о почвах сельскохозяйственного назначения, то их состояние можно оценивать с нескольких позиций, но основу составляет агрохимическая и санитарно-гигиеническая оценка. В агрохимическом плане в настоящее время на основных площадях сельхозугодий Сибири продолжается эксплуатация естественного плодородия почв, что обеспечивает среднею урожайность зерновых на уровне 14–15 ц/га. Для получения более высоких урожаев и сохранения почвенного плодородия необходимо существенно увеличить применение минеральных удобрений. В санитарно-гигиеническом отношении большинство сельхозугодий характеризуется благоприятными условиями, позволяющими получать экологически чистую продукцию, так как почвы не загрязнены тяжелыми металлами и другими поллютантами.
Существенное негативное влияние на биологические свойства почв оказывает нерациональное, бесконтрольное применение средств химизации. Вследствие этого может происходить накопление вредных веществ в почве и продукции, что чревато ухудшением здоровья населения. В целом можно отметить, что сибирские почвы достаточно устойчивы к антропогенным воздействиям и значительные их ухудшения могут быть вызваны только в результате механического разрушения плодородного слоя или сильного загрязнения вследствие игнорирования разработанных наукой рекомендаций. В настоящее время исторически сложившаяся культура земледелия позволяет в основном поддерживать основные массивы сельскохозяйственных земель в стабильном состоянии. Однако без восстановления показателей почвенного плодородия, особенно в отношении применения удобрений, почвы сельхозугодий будут постепенно деградировать.
- С одной стороны, аграриев в борьбе за урожайность призывают наращивать применение минеральных удобрений и СЗР, с другой – усиливается тренд органического, «чистого» земледелия. Какой же путь правильный,и как найти баланс между рентабельным сельхозпроизводством и бережным отношением к почвенным ресурсам?
- В России производство органической продукции регламентируется Федеральным законом № 280-ФЗ от 03.08.2018 г. В соответствии с ним при выращивании культур для получения такой продукции не должны применяться ни традиционные минеральные удобрения, ни пестициды. Органические удобрения должны быть получены от животных, кормление которых также осуществлялось в соответствии с требованиями данного закона. Ясно, что на практике обеспечить производство такой продукции можно лишь в ограниченных масштабах, причем в течение сравнительно непродолжительного периода. Основная причина заключается в неизбежном падении почвенного плодородия, прежде всего, способности почвы поставлять растениям элементы минерального питания. В результате получаемые урожаи и качество продукции будут иметь постоянную тенденцию к снижению, и рано (если почва бедная) или несколько позднее (на черноземных почвах) придется осваивать обычные малоинтенсивные и интенсивные технологии, применяя повышенные дозы минеральных удобрений, чтобы компенсировать растраченное при производстве органической продукции почвенное плодородие.
Оценки показывают, что отказ от интенсивных технологий выращивания, например, зерновых культур и переходе к органическим технологиям приведет со временем примерно к 2,0–2,5-кратному падению урожайности зерна. Это не так давно было продемонстрировано в некоторых странах Южно-Восточной Азии, в которых отказались от применения средств химизации, что в конечном счете привело к острому дефициту продуктов. По нашему мнению, прежде всего именно с этой позиции следует оценивать перспективы перехода к органическому земледелию.
Как уже отмечалось, в будущем будут превалировать интенсивные технологии, поскольку они наиболее продуктивные и способны воспроизводить научно-обоснованные уровни почвенного плодородия. Важно только обеспечить жесткий контроль за исполнением таких технологий, чтобы агрохимикатами и пестицидами не загрязнялась окружающая среда, а в продукции не накапливались в существенных количествах нежелательные химические соединения, в особенности несвойственные живым организмам.
- Как изменение климата отражается на состоянии плодородных земель и каковы дальнейшие прогнозы этого влияния?
- В настоящее время действительно фиксируется увеличение средней температуры воздуха и повышение атмосферных осадков, но пока эти изменения не так значительны. В некоторых случаях это способствует росту продуктивности сельскохозяйственных культур. В то же время нужно учитывать, что общее плодородие почв – достаточно консервативный показатель, и напрямую повышение гидротермических коэффициентов в ближайшее время вряд ли будет оказывать существенное влияние на плодородие почв. Но улучшение климатических условий в дальнейшем позволит выращивать более теплолюбивые культуры на территории Сибири. Тем не менее это будет связано и с риском, если в отдельные годы климатические условия вернутся в норму.
Наверное, все-таки нужно признать, что от потепления в Сибири будет больше негативных последствий, чем позитивных. Дело в том, что в южных областях Сибири температурных ресурсов вполне достаточно, но наблюдается дефицит влаги, и при повышении температуры этот дефицит будет усиливаться, что может привести к деградации сельскохозяйственных угодий.
Что касается повышения температуры для северных территорий, то там в настоящее время находятся малоплодородные почвы, которые еще долгое время будут характеризоваться низким плодородием. Повышение температуры и влажности на этих территориях не сможет резко повысить их продуктивность, а применение здесь современных агротехнологий ограничено по многим причинам. Поэтому вряд ли следует в ближайшее время рассчитывать на значительное продвижение сибирского растениеводства на север. На северных территориях можно рассматривать возможность очагового земледелия в тех местностях, где есть промышленные предприятия и населенные пункты, для обеспечения работников и жителей свежими продуктами. При этом данные предприятия должны быть готовы субсидировать сельскохозяйственное производство.
- Есть ли способы восстановить непригодные к эксплуатации почвы или улучшить состояние плохих земель? Как в этом могут помочь современные технологии? Например, сегодня российские ученые занялись созданием «искусственного чернозема»…
- Почвоведы и агрохимики России давно разработали научно обоснованные методы и практические рекомендации для улучшения плодородия утративших его почв или «плохих» земель, а также способы и технологии рекультивации непригодных к эксплуатации земель, к которым относятся территории с уничтоженными или очень сильно деградированными почвами. Нередко шутят, что все новое – это хорошо забытое старое. Сказанное относится и к большинству современных технологий. Знакомство с ними часто свидетельствует о том, что подавляющее большинство их операций описано в учебниках и рекомендациях 30–50 лет назад.
Это относится и к «искусственным черноземам», которые, строго говоря, не являются почвами, а представляют собой техногенные поверхностные образования. Такие образования могут создаваться путем длительного (десятки лет) компостирования различных органических материалов в поверхностном слое изначально бесплодного субстрата. Таким образом, «искусственные почвы» представляют собой плодородные субстраты (грунты), которые могут создаваться с определенной целью под конкретные задачи – например, для клумб или при рекультивации техногенных ландшафтов. При этом следует учитывать, что создание таких искусственных почв требует больших затрат, поэтому вряд ли когда-нибудь будет рассматриваться в качестве альтернативы естественным сельскохозяйственным угодиям в глобальном масштабе.
- Смогут ли искусственные среды со временем хотя бы частично заменить почву? В каких случаях, где и при каких условиях это представляется возможным?
- Искусственные среды давно используются в производственных, научных и иных целях для выращивания растений в теплицах, оранжереях, климатических камерах, на подоконниках в разных сосудах и даже в пробирках. Виды таких сред различны – это среды, содержащие нужные растениям химические элементы на основе грунтов и компостов, керамзита, песка, минеральных и синтетических тканей, воды и ее аэрозолей. К наиболее древним заменителям почвы относятся компосты, изготовляемые на основе растительных и других органических отходов и используемые уже около трех тысяч лет. Искусственные среды уже сегодня играют важную роль при выращивании, например, овощных культур в тепличных комплексах. Возможно, в дальнейшем их значимость в создании продукции растениеводства будет возрастать. Например, по данным Всемирной продовольственной организации, уже сегодня плодородных земель для производства растительной продукции на планете катастрофически не хватает.
Однако следует понимать, что, кроме получения растениеводческой продукции, почва в биосфере выполняет и ряд других важных функций. Например, пропуская через себя атмосферные осадки, она фильтрует и задерживает большинство элементов, используя их в дальнейшем в биологическом круговороте. Не менее значима роль почвы в регулировании содержания парниковых газов в атмосфере – проблема, которая сегодня активно обсуждается в обществе. Таким образом, перспективы использования искусственных сред связаны с получением растениеводческой продукции в основном в условиях защищенного грунта, особенно в регионах с коротким и недостаточно теплым вегетационным периодом.
- В разных странах практикуют различные подходы к изучению, использованию и сохранению почв. Как на общем фоне выглядит Россия и чему нам следовало бы поучиться у зарубежных коллег?
- Россия, хотя и со значительным отставанием, движется тем же путем в развитии собственного растениеводства, что и передовые в сельскохозяйственном отношении страны: ЕС, Китай, США, Канада и др. Исключением является отношение российских аграриев к генно-модифицированным сортам и гибридам – в 2016 году федеральным законом установлен запрет на выращивание и разведение растений и животных, генетическая программа которых изменена с использованием методов генной инженерии. В остальном подходы к повышению почвенного плодородия и урожайности у нас и за рубежом сходные и заключаются в наращивании использования интенсивных технологий выращивания культур, основанных на применении высокопродуктивных сортов и гибридов, необходимого количества агрохимикатов и пестицидов, высокопроизводительных технических средств по подготовке почвы к посеву, уходу за растениями, уборке урожая и др. Как уже отмечалось, урожайность зерновых в России составляет примерно 30 ц/га против среднемировой около 40 ц/га и 60–70 ц/га в ряде стран с передовым растениеводством. Наше отставание в значительной степени обусловлено жесткими климатическими условиями во многих регионах страны, а также несовершенством экономической системы в аграрном секторе, не гарантирующей земледельцам получения большей прибыли при применении интенсивных агротехнологий.
Следует признать, что отставание России, особенно сибирских регионов, в использовании интенсивных технологий имеет и некоторые позитивные моменты, поскольку можно почти с чистого листа использовать опыт стран, в земледелии которых такие технологии давно освоены. Это касается, прежде всего, воспроизводства почвенного плодородия и предотвращения загрязнения продукции и окружающей среды химическими соединениями. Как уже отмечалось, пока в пахотных почвах России, в том числе регионах СФО, имеет место отрицательный баланс элементов минерального питания, что особенно нежелательно для фосфора, крупные месторождения которого в мире близки к исчерпанию. А, например, в почвах стран Евросоюза, несмотря на повышенный уровень их плодородия и высокую урожайность культур, поддерживается пусть и небольшой, но положительный баланс фосфора – около 5 кг/га Р2О5.
У этой проблемы – использования в земледелии преимущественно экстенсивных технологий – имеется еще один очень важный аспект. Дело в том, что значительная доля растениеводческой продукции России, прежде всего зерна, идет на экспорт. Однако следует иметь в виду, что вывоз за рубеж продукции, полученной в экстенсивных технологиях, истощающих почвенное плодородие, – это, по сути дела, сырьевой экспорт, подобный торговле, например, древесиной без восстановления вырубленных лесов. Будущим поколениям жителей России придется восстанавливать утраченные почвами ресурсы плодородия, затрачивая на это дополнительные финансовые средства, расплачиваясь таким образом за повышенную прибыль сегодняшних экспортеров зерна.
Важно учитывать и экологический аспект опыта стран, в которых интенсивные технологии применяются уже многие десятки лет. Речь идет о разумном ограничении предельных уровней интенсификации агротехнологий в различных регионах России. Например, стремление земледельцев ряда стран получать максимальные урожаи культур привело к применению высоких доз азотных удобрений, значительно превышающих отчуждение элемента с полей с урожаями. Так, по данным Евростата, в 2015 году в среднем по странам ЕС избыток азота в сельскохозяйственных угодьях (разница между суммарным поступлением в почву и отчуждением с поля) составлял около 50 кг N/га. Наибольшим – 194 кг N/га – он был на Кипре, наименьшим – 9 кг N/га – в Румынии. Хорошо известно, что избыток азота в почвах сельскохозяйственных угодий порождает многие экологические проблемы, наиболее острыми среди которых являются подкисление почв, загрязнение источников воды и продукции нитратами, эвтрофикация водоемов, увеличение выброса в атмосферу парникового газа – N2O. Поэтому наиболее разумный подход, который пытаются реализовывать в настоящее время страны с высокоинтенсивным земледелием, заключается в постепенном уменьшении доз азотных удобрений без снижения или даже при некотором повышении урожайности культур.
Нужно также сказать, что нам для рационального использования и сохранения почв необходимо возрождение почвенно-агрохимической службы. Во всех развитых странах такие службы есть, они отслеживают состояние почвенного плодородия и при возникновении проблем обязывают сельхозпроизводителей исправлять допущенные нарушения. У нас работу по оценке изменений почвенного плодородия в хозяйствах, как известно, осуществляют центры (станции) агрохимической службы. Сегодня они испытывают острую нехватку специалистов – агрохимиков и почвоведов, а их предложения сельхозпроизводителям носят лишь рекомендательный характер. Поэтому вопросы воспроизводства плодородия почв решаются в основном в зависимости финансовых и агротехнологических возможностей конкретных сельскохозяйственных предприятий.
- Каким вы видите земледелие будущего? Продолжит ли мир терять почву или, наоборот, откроет новые возможности для развития и улучшения этого ценного природного ресурса?
- Нет разумных возражений против признания того, что будущее во всех странах с приемлемым климатическим потенциалом будет за высокопродуктивным растениеводством, которое могут обеспечить только интенсивные технологии выращивания культур. Без применения таких технологий невозможно поддерживать научно обоснованные уровни почвенного плодородия, достаточные для полной реализации в урожаях климатического потенциала территорий. Однако при этом также следует признать, что интенсивное земледелие может представлять значительную экологическую угрозу для общества, поэтому оно должно иметь принятые на законодательном уровне ограничения, исключающие возможность загрязнения продукции и окружающей среды средствами химизации.
Все материалы рубрики «Сельское хозяйство»
23.02.2024
