Природное земледелие строится на симбиозе растений с почвенной биотой. Однако есть нюанс, о котором знают немногие: за долгие века селекции наши культурные растения буквально разучились полноценно пользоваться этим союзом. Они стали «зависимы» от легкодоступного питания, которое мы им предоставляем.
Симбиоз растений с микроорганизмами изучается давно. На основании этих знаний и были предложены всевозможные околоприродные технологии. Об этом рассказываю и я в своих статьях.
В этом плане есть один важный нюанс, о котором мало кто знает.
Честно говоря, новостью это назвать можно только с большой натяжкой. Эту проблему еще в середине прошлого века обнаружила советский ученый Фаня Юрьевна Гельцер. Давно об этом знают ученые, занимающиеся разработкой микробиологических препаратов. Есть об этом информация и у ученых - сторонников регенеративного земледелия.
Две параллельные реальности: агроценозы vs естественные экосистемы
В своих статьях я касался темы, что многое в агроценозах и естественных экосистемах происходит по-разному. Это как бы две параллельные реальности. Исследования, проводимые в естественных (природных) экосистемах и агроценозах (поля, сады, огороды), могут давать диаметрально противоположные результаты и при этом оставаться одновременно верными.
Это связано с несколькими факторами. Один из которых - разный тип питания растений. В естественной экосистеме - симбиотрофный. За счет сотрудничества с почвенной биотой. В агроценозах - автотрофный. За счет доступных питательных веществ. Причем наличие питания для растений в доступном виде может частично или полностью выключать симбиотрофный тип питания.
Автотрофный vs симбиотрофный тип питания
В чем разница? При автотрофном типе питания растения потребляют то и столько, что и сколько дал им огородник или садовод. При симбиотрофном - растение само руководит своим питанием, давая команды симбионтам.
При автотрофном сбалансированное питание, защита от болезней и вредителей - забота земледельца. При симбиотрофном - забота самого растения и симбионтов, живущих на/вблизи корней и внутри самого растения (условно).
Кроме того, симбиотрофный тип питания сам по себе увеличивает уровень фотосинтеза. Наука: "...при взаимодействии с ризобиями или микоризными грибами обычно наблюдают стимуляцию фотосинтетической активности растений (Bethlenfalvay et al., 1978), которая часто снижается при внесении эквивалентных доз удобрений (Smith, Read, 1997; Кретович, 1994)."
Приемы стимуляции симбиотрофного типа питания
Давно известны и применяются приемы, способствующие симбиотрофному типу питания растений:
- минимальная обработка почвы
- отказ от внесения в почву легкодоступного питания, в том числе минеральных удобрений
- минимальное применение пестицидов
- покрытие почвы мульчей и/или живыми растениями
- наличие в почве живых растений максимальное время в течение года
- максимально возможное местное биоразнообразие почвенной биоты
- максимально возможное биоразнообразие растений
- отказ от протравливания семян перед посевом
Загвоздка: культурные растения разучились активно использовать симбиоз
Это все хорошо и правильно. Но есть загвоздка.
Наши культурные растения разучились питаться так, как их дикие сородичи - полностью симбиотрофно. И это не метафора - буквально разучились.
Эпигенетика: как среда влияет на гены
Есть такая молодая наука - эпигенетика. Это раздел генетики, который изучает (применительно к растениям) то, как окружающая среда влияет на работу генов растений.
Под влиянием внешних факторов в организме могут включаться и выключаться определенные гены. Причем эти изменения могут передаваться последующим поколениям.
Последствия селекции на автотрофное питание
Селекция культурных растений долгое время велась исключительно для автотрофного типа питания. И на фоне обеспечения обильным доступным питанием (минеральными удобрениями).
Культурам не нужны были симбионты как обязательное условие выживания. В результате произошли изменения в активных генах. Были потеряны некоторые симбионты (эндофиты), способные жить только внутри растений и не выживающие в почве.
В результате получились не полноценные (в смысле симбиотрофного питания) растения.
Что говорят современные российские ученые
Вот что об этом говорят современные российские ученые:
"Адаптация к условиям внешней среды путем симбиотических взаимодействий с микроорганизмами является одним из фундаментальных свойств высших растений. Обладая способностью полностью обеспечивать себя углеродом и энергией, получаемыми в процессе фотосинтеза, большинство растений испытывает недостаток во многих других элементах минерального питания, в первую очередь - в азоте и фосфоре. Поэтому симбиозы с микроорганизмами, фиксирующими азот (ризобии, актиномицеты, цианобактерии, эндофитные и ризосферные бактерии) или оптимизирующими получение питательных веществ из почвы (микоризные грибы), характерны для подавляющего большинства растений. Кроме того, многие растения поддерживают в своих тканях или на поверхности микроорганизмы, которые регулируют развитие хозяина путем выработки фитогормонов, защищают его от фитофагов благодаря синтезу токсинов, либо подавляют развитие патогенов."
"К сожалению, созданная человеком культурная флора характеризуется резким снижением природного симбиотического потенциала. Следствием этого является необходимость восполнять утраченные симбиотические функции растений путем использования агрохимикатов (удобрения, средства защиты, регуляторы роста), которые являются одним из основных источников загрязнения окружающей среды. Поэтому создание систем устойчивого сельского хозяйства (sustainable agriculture), с которым экологи не без основания связывают выживание человека и сохранение биосферы, немыслимо без восстановления и преумножения симбиотического потенциала культурных растений..."
"...Очевидно, что сдвиг баланса между автотрофным и симбиотрофным типами питания - фундаментальный процесс, связанный с эволюцией всей культурной флоры."
Реальность: культуры не могут использовать симбиоз полноценно
Мы не можем говорить о том, что, предоставив всё природе, получим максимальную отдачу от культурных растений просто потому, что культуры в результате селекции приспособлены получать легкодоступное питание. И гораздо меньше, чем их дикие родственники, могут получать пользу от симбиозов с почвенной биотой.
В чем это заключается?
Например, многие культурные бобовые растения перестали образовывать клубеньки, в которых ризобии фиксируют азот воздуха. Или же бобовые вступают в симбиоз с ризобиями-обманками, которые не фиксируют азот, а получают его от растения-хозяина.
Современные сорта пшеницы и картофеля гораздо менее склонны к образованию микоризы, чем их дикие предки.
Учёные считают, что распространенные на сегодня патогены ещё совсем недавно были защитниками растений. Но перестроились вместе с растениями на потребление халявы (легкодоступного питания).
Нарушенная способность к полноценному взаимодействию
Наука: "...активность образуемого симбиоза невелика вследствие нарушения способности растений к полноценному взаимодействию с партнером (например, вследствие неполного усвоения получаемых от микросимбионта метаболитов или его несовместимости с защитными системами хозяина)..."
Решение: новая стратегия селекции
Нужна новая стратегия селекции - на сохранение симбионтов и активность генов, позволяющих растению вступать в выгодные для них симбиозы.
К счастью, эпигенетические изменения обратимы. И мы можем кое-что сделать для того, чтобы культуры лучше отзывались на помощь почвенной биоты. Это тема одной из следующих статей.
Научные источники для критически мыслящих
Для критически мыслящих:
- "Эколого-генетические основы использования биоразнообразия симбиотических систем для повышения продуктивности растений в условиях экологически устойчивого земледелия" - Тихонович И.А., Проворов Н.А. Всероссийский НИИ сельскохозяйственной микробиологии Россельхозакадемии, Пушкин, Санкт-Петербург
- "Принципы селекции растений на взаимодействие с симбиотическими микроорганизмами" - Тихонович И.А., Проворов Н.А.
- "Симбиоз с микроорганизмами - основа жизни растений" - Ф.Ю. Гельцер
Если на канале вам попадается что то интересное, включите уведомления о новых публикациях 🔔
Реально больше интересного обсуждаем в моем канале в Телеграмм.
Сегодня там обсуждаем:
- удобрение не содержащее азота, фосфора, калия, но обеспечивающее растения этими элементами
Завтра будем обсуждать вопросы связанные с кремниевыми удобрениями