С самой зари своего существования человеческая цивилизация ищет себе пропитания. Сначала охота, рыбалка и собирательство, потом земледелие и животноводство
Естественно земледелие является основой всего остального хозяйства, так как именно в земледелии производится не только пища для человека, но и корма для скота, технические культуры для производства одежды и так далее. Практически все время своего существования человечество использовало естественное плодородие почвы. Поэтому более всего ценились тучные «жирные» почвы, обладающие максимальным количеством элементов минерального питания. К таким почвам всегда относились черноземы и темно-серые лесные почвы. Максимум, что использовали наши предки, это навоз и компост. А в лесной зоне Руси, да и Европы, очень долго царствовало подсечно-огневое земледелие, когда вырубался и выжигался участок леса, а зола поступала в почву как минеральное удобрение. По мере истощения почвы и снижения урожаев участок забрасывался, зарастал снова лесом, а ему на смену вырубался и выжигался новый. Но так не могло продолжаться вечно. Рост населения и ограниченность территории вынуждал искать новые пути производства продовольствия. И они были найдены. Сначала появилось двухпольная система – зерно-пар, в потом трехполье - озимые – яровые – пар. Дальше, больше. По мере включения в рацион новых культур, удлинялись севообороты, из «нового света» завезли кукурузу, картофель, томаты. Стало практиковаться включение в севооборот клевера. Последнее увеличило поступление в почву азота, называемого в настоящее время биологическим, в отличие от азота минеральных удобрений. Дальнейшее развитие биологии, биохимии, почвоведения, генетики и прочих смежных наук породили череду революций: зеленая, агрохимическая, трансгенная, информатизационная.
"Зеленая революция" началась в 60-х годах ХХ века. Своей жизнью этой революции обязаны многие миллионы людей на Земле. Одним из ее авторов стал Норман Борлоуг, предложивший и создавший полукарликовые сорта. Как и применяемые до этого эти сорта также формировали большую наземную массу, но уже за счет высокой кустистости, при этом не полегали и давали хорошие урожаи с индексом около 50% (отношение веса зерна к общему весу наземной массы). В то время как обычные сорта значительно ниже 30%, то есть основным продуктом оказывались солома и листья (даже в пересчете на сухое вещество). Кроме того, полукарликовые сорта обеспечивали более эффективное использование удобрений.
Существенным отличием сортов, выведенных Норманом, было изменение в использовании азота в процессе биосинтеза. Растения обычных сортов вначале накапливают соединения азота в зеленой массе, а затем после цветения переносят их в зерновки, а его короткостебельные сорта отличаются тем, что восстанавливают и переносят азот до тех пор, пока не закончится налив семян. Усвоение азота из почвы у них продолжается намного дольше и приводит к большей продуктивности. Борлоуг начал непосредственную работу над продовольственной проблемой в 1940 году. Тогда в Мексике к власти пришел президент Мануэль Авила Камачо, администрацию которого беспокоили неурожаи в стране. Они обратились за помощью к Фонду Рокфеллера, который в 1944 году направил в Мексику группу ученых, среди которых был и Борлоуг. В Мексике ученый оставался 12 лет, занимаясь селекцией новых высокоурожайных сортов пшеницы для страны, которая в то время в основном покупала пшеницу за рубежом.
Потом мексиканским опытом заинтересовались в других странах. Новые сорта использовались в латиноамериканских, ближневосточных и африканских государствах.
«Зеленая революция» позволила не только прокормить увеличивающееся население Земли, но и улучшить качество жизни. Количество калорий в потребленной за сутки пище возросло в развивающихся странах на 25%.
Далее последовала агрохимическая революция. Она пришлась на 70-80-е годы двадцатого столетия и заключалась в создании интенсивных технологий возделывания зерновых и других культур. В результате резко возросла урожайность и, как следствие, увеличилось производство растениеводческой продукции, но при этом в той или иной мере возросло загрязнение продукции и окружающей среды, что порождало протест общественности и бурные дискуссии, в которых противопоставлялись две позиции. Первая определялась лозунгом «назад к природе», вторая призывом к дальнейшей интенсификации путем создания наукоемких точных технологий с минимальными экологическими рисками. Таким образом, агрохимическая революция дала развитие двум направлениям развития земледелия. Первое направление выразилось в виде альтернативных вариантов систем земледелия, отрицавших применение минеральных удобрений и пестицидов. Значительное внимание привлекло биодинамическое земледелие, уходящее корнями в антропософию Рудольфа Штайнера (20-годы). С учением Р. Штайнера перекликается восточное религиозное учение Масанобу Фукуоки. Определенный интерес снискало биологическое земледелие Ховарда. Эти и другие формы альтернативного земледелия (органического, экологического и др) мало различаются по своей сути. В 1972 году они были объединены в Международную федерацию органического земледелия (IFOAM). Сертификация органических ферм производится специальными комиссиями по определенным правилам. Следует отметить, что отсутствие рисков загрязнения продукции органического земледелия остатками пестицидов «компенсируется» рисками загрязнения токсикантами природного происхождения, в особенности микотоксинами. Органическое земледелие заняло определенную нишу, не получив широкого распространения вследствие повышенной затратности.
Второе направление выразилось в поисках третьего пути развития, на котором можно было бы преодолеть противоречия между интенсификацией сельскохозяйственного производства и его экологизацией, то есть снижением рисков загрязнения окружающей среды. Тем не менее, отказываться от удобрений и никто в мире не собирается. Важность их применения хорошо иллюстрирует рис. 1. На нем хорошо видно, что при росте валового сбора зерна, площадь распаханных земель не только не растет, а даже, пусть и очень незначительно, снижается, что чрезвычайно важно с точки зрения предотвращения опустынивания – процесса вызванного чрезмерной распашкой территории. Такой рост производства зерна обусловлен примерно двукратным ростом урожайности при четырех кратном увеличении применении удобрений.
А теперь, в качестве небольшого отступления, рассмотрим как понятие «экологизация» трактуется обывателем и специалистом. Для обывателя или обычного потребителя, важна «экологически чистая продукция», то есть продукция в идеале не содержащая нитратов, пестицидных остатков и прочих химикатов, а для специалиста наряду с «чистой продукцией» важно сохранить почвенный покров, то есть тот самый верхний плодородный слой земли, за счет которого и производится продукция растениеводства. И тут без применения средств химизации не обойтись. Причем с недавних пор к агрохимии присоединилась генетика, а вернее генная инженерия. Так началась трансгенная революция, или перенос генов между объектами. Это позволяет выводить организмы, в нашем случае, растения с заданными свойствами, в частности, с повышенной устойчивостью к болезням, вредителям и так далее. Например, генно-модифицированный картофель накапливает в листве (и только в листве) вещество, делающее его несъедобным для колорадского жука (и только для колорадского жука). Применение данных технологий позволяет снизить применение химических средств защиты растений, а также постепенно минимизировать механическую обработку почвы, а в перспективе вообще от нее отказаться.
Ну и наконец революция информатизационная. Это означает, что в земледелие «пришел» компьютер со всеми своими приложениями. Этот вопрос уже рассматривался в статье «Зачем компьютер земледельцу», опубликованной в 15-м номере журнала за 2018 год (стр. 18-20). Вкратце напомним, о чем шла речь. Применение средств информатизации позволяет учитывать значительно большее количество факторов, влияющих на урожайность, облегчает доступ к необходимой информации, позволяет быстрее и точнее её анализировать, кроме того навеска на компьютер различной периферии в веде GPS навигаторов, различных датчиков, при наличии соответствующего программного обеспечения дает возможность очень точно картографировать почвенный покров, прицельно вносить удобрения, мелиоранты, средства защиты растений, что ведет к уменьшению их использования, повышению эффективности применения, резко снижает экологические риски. Но это все общемировые тенденции, а как обстояли дела в Союзе, и как они обстоят в современной России.
В СССР в силу известных социально-экономических причин дела были откровенно плохи. Об этом свидетельствует приведенная таблица.
Из материалов данной таблицы видно, что урожайность зерновых в Союзе была в два – четыре раза ниже, чем в развитых капиталистических странах. И это при том, что большая часть пашни приходилась на высокоплодородные темноцветные почвы (черноземы и серые лесные).
Так в чем же дело? Вроде и работать умеем, и мозги есть. А дело зачастую было в подмене естественных законов природы и общества искусственными идеологизированными категориями во всех сферах хозяйственной деятельности в советский период в России долгие годы довлело субъективное волюнтаристское начало, принимавшее различные негативные формы от безответственной демагогии до жестокого диктата. В сельском хозяйстве эти формы были особенно уродливыми, поскольку оно опиралось не на технологии, как таковые, не говоря уже об экономическом механизме хозяйствования, а целиком на мероприятия и указания. Реализация всевозможных мероприятий часто приобретала форму кампаний. Чтобы ими было легче управлять, предмет кампаний догматизировался и нередко фетишизировался. На почве фетишизации каких-либо важных категорий, вырванных из системы, унифицированных до абсурда или извращенных, рождались мифы. Тема мифологии в Советском сельском хозяйстве велика и обширна. Только товарищ Лысенко наплодил их великое множество. Тут и яровизация озимых пшениц, и сверхскоростное выведение сортов пшеницы, авантюра с летними посадками картофеля на юге страны, которые по уверению Лысенко должны были способствовать оздоровлению клубней, которая с треском провалилась, ну и миф о гнездовой посадке деревьев, основанной на придуманной Лысенко теории отсутствия внутривидовой борьбы и о взаимопомощи растений внутри одного вида. Согласно его рекомендации при посадке дуба, например, гнезда формируются из 5 лунок, в каждую из которых размещается 6-7 желудей, то есть 30-35 желудей на гнездо (или горсть семян других культур). По его мнению, растущие деревья на ранних этапах развития помогают друг другу, а затем слабые уступают место сильным. Эта несуразность была раскритикована в самом начале, но Сталин распорядился использовать этот метод при посадке полезащитных лесных полос. Убытки были чудовищными, но вина за неудачу, как обычно, была свалена на нерадивых работников, на засуху и другие выдуманные причины.
Были и другие мифы. В результате на ветер были выброшены сотни миллионов рублей без какого-либо результата.
С мертвой точки дело сдвинулось только когда у руля страны встал М.С. Горбачев. Именно при нем началось внедрение интенсивных технологий. Но при этом резко возросло загрязнение почвы и продукции нитратами и другими токсикантами. Раздались голоса об опасности интенсификации, зародился и развился «агрохимический нигилизм». Но, вместо того, что бы продолжить исследования и найти приемлемое решение, процесс свернули, плюс наступили «лихие девяностые».
На самом деле рост загрязнения был вызван не столько интенсификацией и химизацией, сколько не грамотным применением химических средств. Дело в том, что удобрения при комплексном воздействии на растение, все же имеют известную «специализацию». Так азот отвечает за накопление белка, калий регулирует углеводную составляющую, фосфор «отвечает» за общее развитие растения. Таким образом, внесение удобрений при несоблюдении соответствующих пропорций действительно может привести и приводит к негативным результатам. Например, если внести много азота, но, при этом не обеспечить растение фосфором, оно не сможет усвоить весь внесенный азот и неусвоенная его часть поступит в почву, грунтовые воды, продукцию в виде нитратов, если сложиться недостаток калия, будет нарушен углеводный режим и так далее. Все эти положения описываются законами земледелия, такими как «Закон равнозначимости и незаменимости факторов жизни растений», гласящий, что «Все факторы жизни растений абсолютно равнозначны и незаменимы». Согласно ему для нормального функционирования растительного организма должен быть обеспечен приток всех факторов жизни растений (земных и космических). Проявление этого закона носит абсолютный и относительный характер. Абсолютное значение выражается в том, что в каких бы факторах не нуждалось растение, отсутствие любого из них ведет к резкому снижению урожайности и даже гибели растения. Данный закон первые был высказан В.Р. Вильямсом; Закон минимума впервые был сформулирован Ю. Либихом. Он излагается так: «Величина полученного урожая определяется тем фактором роста, который находится в наименьшем количестве по отношению к потребностям растений». Согласно этому закону, при оптимальных прочих условиях, уровень урожая определяется тем фактором, который находится в минимуме.
Наглядно этот закон изображается в виде «бочки Добенека», клепки которой условно означают различные факторы жизни растений (рис. 2). Высота каждой клепки соответствует наличию определенного фактора, выраженного в процентах. Пунктирной линией показан максимально возможный урожай растений при оптимальном наличии всех факторов. Однако фактический урожай определяется высотой самой низкой клепки, или количеством фактора, находящегося в минимуме. Если заменить данную клепку, то уровень фактора будет определять другая клепка, которая окажется минимальной по высоте, затем третья и т.д.
Закон минимума, оптимума и максимума сформулирован Р. Саксом: «Величина урожая определяется фактором, находящимся в минимуме. Наибольший урожай осуществим при оптимальном наличии фактора. При минимальном и максимальном наличии фактора урожай невозможен». Смысл его в том, что наибольший урожай можно получить при оптимальном количестве фактора: уменьшение или увеличение его ведет к снижению урожая. Это хорошо прослеживается на примере любого фактора (температуры, элементов питания, влажности и т.д.) и так далее.
Не соблюдение этих законов ведет к мощным негативным последствиям вплоть до экологической катастрофы.
После того, как мы разобрали ситуацию в сельском хозяйстве СССР, поговорим о России.
В 90-е годы сельское хозяйство страны претерпело жесточайшие катаклизмы. Были предприняты попытки перевести его на фермерские рельсы, причем без учета условий работы фермера в Европе и США, где сложился мощный сервисный комплекс, обслуживающий фермерские хозяйства, и в России, где государственные сервисные службы попытались перевести на рыночные отношения, а многие просто ликвидировали. Образовался дикий земельный рынок, который скорее можно было бы назвать базаром. Тем не менее, фермерство в России выжило и в настоящее время вполне сосуществует с агрохолдингами.
В настоящее время сельское хозяйство страны развивается действительно впечатляющими темпами. Вот некоторые цифры: объёмы импорта продовольствия в Россию за время действия продовольственного эмбарго в 2014 – 2016 гг. снизились в 3 раза - с 60 до 20 млрд долларов. За 10 лет Россия увеличила экспорт сельхозпродукции в 8,5 раза - с 3 млрд долларов в 2005 году до 25,8 млрд долларов по итогам 2018 года. Если в 2000 году Россия экспортировала полтора миллиона тонн зерна, то в 2018 - уже 55 млн тонн. По итогам 2016 года сбор урожая зерновых и зернобобовых культур составил 119,1 млн тонн, что на 13,7 % больше 2015 года (104,8 млн тонн). В том числе впервые в истории России собрано 73,3 млн тонн пшеницы. Это крупнейший урожай зерновых за 38 лет - больше урожай был только в 1978 году, 127 млн тонн, что было рекордом за всю историю страны.
В 2016 году Россия вышла на первое место в мире по экспорту пшеницы (в сельскохозяйственном году с 1 июля 2015 по 30 июня 2016 года российский экспорт составил 24-25 млн тонн). Таким образом, впервые за последние 50 лет Россия сместила с первого места по экспорту пшеницы США. За 15 лет, с начала 2000-х гг. доля России на мировом рынке пшеницы выросла в четыре раза, с 4 % до 16 %. Подросла, и весьма существенно, урожайность зерновых культур (табл. 2). При этом стоит напомнить, что Советский Союз зерно импортировал, а вот современная Россия, наоборот. Кто-то скажет «Ну и что? Российская империя зерно тоже экспортировала». Да, экспортировала, но в Российской империи в городах жило всего 12% населения, остальные жили в селе. А в современной России городское население на 1 января 2019 года составляет 109453533 человека, сельское - 37327187 человек или в городах проживает примерно 75% населения.
Но все сказанное отнюдь не означает, что в сельском хозяйстве страны все в порядке и можно успокоиться. Совсем нет. Проблем еще хватает. Например, в 2018 году в России в действующем веществе было произведено 22,8 млн т минеральных удобрений - на 1,4% больше, чем в 2017-м. Производство азотных удобрений, в частности, увеличилось на 3,7% до 10,4 млн т, фосфорных - на 3,5% до 3,9 млн т, а вот калийных снизилось на 2,1% до 8,4 млн т. Россия входит в пятерку крупнейших мировых производителей, разделяя лидерство с Китаем, Индией, США и Бразилией. Вместе с тем, по данным Всемирного банка, лишь около 10% от общего российского производства минеральных удобрений потребляется внутри страны, хотя по информации Российской ассоциации производителей удобрений (РАПУ), этот показатель находится на уровне 23,8%. Отрасль является преимущественно экспортоориентированной. С одной стороны это положительный момент. Минеральные удобрения это товар с высокой добавленной стоимостью. А с другой производство минеральных удобрений штука экологически грязная, кроме того, все, что уходит на экспорт не используется внутри России, а без удобрений невозможны почвозащитные агротехнологии, что, в свою очередь также вредит экологии. Правда, в настоящее время количество удобрений на внутреннем рынке России возрастает (рис 3). Но есть и другие негативные факторы, скажем избыточное применение пестицидов.
На основе всего выше изложенного, можно наметить три направления борьбы с агрохимическим нигилизмом:
1. Широкое информирование населения о принципах и правилах применения химических удобрений и других средств химизации.
2. Подготовка специалистов, умеющих проектировать и выполнять наукоемкие системы земледелия и агротехнологии, при которых экологические риски применения средств химизации сводятся к минимуму.
3. Производство сельскохозяйственной продукции с применением наукоемких систем земледелия со строгим соблюдением всех экологических регламентов, под строгим контролем соответствующих государственных структур.
Статья была опубликована в журнале Техника - Молодежи 2020, № 7,8. стр. 24.
Использованные источники:
https://www.agroinvestor.ru/analytics/article/32010-nakormit-zemlyu/
В.И. Кирюшин Экологизация земледелия и технологическая политика. М. Изд-во МСХА, 2000, 473 с.
С. Филлипс, Р. Нортон Производство зерна пшеницы и применение минеральных удобрений в мире. Питание растений, №4, 2012, с. 3.
https://studme.org/259773/agropromyshlennost/zakony_zemledeliya
http://www.uran.ru/gazetanu/2008/12/nu28/wvmnu_p8_28_122008.htm
https://pikabu.ru/story/revolyutsiya_v_selskom_khozyaystve_zelenaya_revolyutsiya_6050794
https://cyberleninka.ru/article/n/problema-ekologizatsii-zemledeliya-v-rossii-belgorodskaya-model