Вероятно, наиболее сложные и многообразные экологические проблемы человек создал себе на пашне, когда начал использовать земли с ежегодными многократными обработками при возделывании сельскохозяйственных культура. Цель такого нелегкого занятия с древних времен была благородной: накормить людей. Но человеку фактически приходилось бороться с природой, насиловать ее, совершенствуя орудия обработки почвы. В наше время дело дошло до почти полной механизации земледельческих работ. К сожалению, так и не получилось добиться обеспечения жителей планеты пищей. Для решения этой проблемы на пахотных, обрабатываемых, землях были сформированы многие сельскохозяйственные науки: земледелие, растениеводство, агрономия, почвоведение, агрохимия, микробиология, механизация и др. Экологические проблемы при этом все равно возникали и разрастались. Так происходило везде, где человек вскрывал верхний естественный слой поверхности с травянистыми покровами. Аналогия из сказки о джине: вспахали  -  выпустили джина и получили непредвиденные последствия, изменения окружающей среды, сводящие на нет ожидавшуюся выгоду от проведенных трудоемких работ, а иногда и порождающие больше проблем, чем было до начала активных действий по «улучшению» ситуации с обеспеченностью продуктами сельского хозяйства. Вся история земледелия выглядит с современных экологических позиций так: чем больше человек «ковырял»  -  рыхлил  -  землю, тем больше у него возникало проблем. После освоения почва быстро истощалась, надо было переходить на новые площади, сводя  -  выжигая  -  леса, после чего, через несколько лет, пашня вновь становилась малоплодородной, урожаи падали. Убедительное доказательство того, что для земли такая эксплуатация противоестественна и пагубна.

Для того чтобы получать пахотные земли, надо было разрушать и уничтожать естественные экосистемы: леса и луга. На обрабатываемых, распыленных, почвах развивалась ветровая и водная эрозия, почвы обеднялись. Вот данные научных наблюдений: талая вода сносит даже с ровной поверхности пашни до 2 т почвы с 1 га в год, а при уклоне всего 3 - 4° на легких, песчаных, почвах такой снос возрастает до 50 т с 1 га, на суглинистых почвах  -  до 100 т почвы с 1 га в год. Впечатляет! И еще интересные сведения из современного научного почвоведения: постоянное использование почв приводит к убыли гумуса и минеральных элементов, что наблюдается и фиксируется даже на черноземах. Для восстановления запасов гумуса и почвенного плодородия приходится систематически удобрять почвы. Органические (приготовленные на основе навоза) удобрения способствуют формированию в составе гумуса химически стабильных гуминовых кислот с максимально защитной функцией по отношению к любым веществам-загрязнителям. Это имеет особенно большое значение в наше время, когда массы отходов разных производств попадают в почву.

При расширении пахотных земель все повторялось вновь и вновь: все меньше становилось природных экосистем с их высокой устойчивостью и способностью к, все больше участков с разрушенной или полностью смытой или сдутой почвой. Так шло сельскохозяйственное освоение планеты: проблемы множились. И это называлось «агрикультурой», то есть «культурой поля». В дальнейшем названия изменялись, добавлялись земледелие, полеводство, сельское хозяйство и др., но всегда оставалась эксплуатация природы. Изменилось ли что-либо по сути в наш цивилизованный век? Изменилось, конечно, но не по существу. Удобрения, которые начали применять лишь несколько веков (двести-триста лет) назад, возвращая полям часть взятого с урожаем из почвы, реально возвращали не все, а только долю из экскрементов животных (не более трети потребленного ими с растительной пищей). С накоплением таких органических удобрений возникала проблема загрязнения вод в колодцах, при их близком (как правило!) расположении к стоянкам скота. Эта проблема «дожила» и до наших дней, только усугубившись  -  очень уж крупные (до тысяч голов) группы животных стали содержать на фермах рядом с реками, озерами и другими. Особая опасность существует в горных местностях. Например, в Швейцарии во второй половине XX в. существовало строгое ограничение, касающееся применения минеральных удобрений, чтобы фермеры не забывали вывозить накопленные органические удобрения с ферм и не допускали антисанитарных размывов этих запасов водными потоками.

С бурным развитием выпуска минеральных удобрений в XX в., особенно после Второй мировой войны (многие пороховые заводы были перепрофилированы на выпуск азотных удобрений), возникла новая проблема, связанная с опасностью загрязнения грунтовых вод остатками таких удобрений путем миграции (вымывания) их вглубь почвы. Вспомним еще раз Барри Коммонера: ничего не пропадает, все куда-нибудь девается! Казалось бы, решение такой проблемы лежит на поверхности: надо вносить небольшие дозы удобрений, которые могут полностью быть использованы растениями. Верно, но из-за необходимости получать все более высокие урожаи приходилось применять все более высокие дозы удобрений. Наука рекомендовала вносить их частями, дробно, по нескольку раз за сезон, однако таких рекомендаций реально можно придерживаться лишь на небольших площадях: в парниках, теплицах, частных усадьбах.

На крупных полях такие нормы вносят за один - два раза, экономя время и затраты, связанные с работой техники по внесению удобрений. Фактически получается, что растения подкармливают один - два раза в расчете на улучшение режима их питания в течение всего вегетационного сезона. Между тем, правильно удобрять растения, ориентируясь не на потребность в элементах питания, а на меняющиеся по фазам вегетации в десятки раз потребности, различающиеся в начале отрастания, при образовании побегов, в период цветении, при созревании семян. Для этого, понятно, необходимо точное определение количества разных питательных веществ и элементов, в которых нуждаются разные виды растений и разные их сорта в разные фазы развития  -  вегетации. Исследователи провели тысячи опытов с разными растениями в различных природных условиях и на разных почвах, накоплены бесценные сведения о правильном возделывании растений. Сравним сведения, полученные в разных странах. Известный отечественный ученый академик И. С. Шатилов (Сельскохозяйственная академия им. К. А. Тимирязева в Москве) сообщал, что в России рассматривают 12 фаз развития, или этапов органогенеза, зерновых культур и, соответственно, ориентируются на проведение их подкормок, а в Голландии выделяют 100 фаз развития этих же культур, определяя такие фазы через каждые три дня. Соответственно, и обосновывают применение удобрений для каждой такой фазы. В результате в Голландии получены мировые рекорды урожаев основных (не только зерновых) сельскохозяйственных культур. А зерновые там дают свыше Ют зерна с 1 га. В России же, в Нечерноземье, считается неплохим урожай 2 т зерна с 1 га, а 3 т  -  очень хорошо!

При внесении больших количеств удобрений однократно растения не способны быстро и эффективно их потребить. Вот почему значительная часть удобрений, питательных веществ из них, оказывается смытыми осадками по поверхности или в нижние горизонты почвы: такие потери из-под однолетних культур доходят до ' десятков килограммов с 1 га в год. Действительно, что же могут сделать растения, когда их так кормят? Представьте человека, которого кормили бы подобным образом: выдавали бы ему сразу недельную или месячную или, страшно представить, годовую норму пищи для потребления за один день!

Надо еще учитывать то, что неправильное применение практически всех видов удобрений (необоснованными дозами, не в рекомендуемые сроки, не в оптимальном сочетании друг с другом) имеет отрицательные последствия: ухудшается качество продукции, изменяются свойства почвы. В частности, изучают следующие экологические моменты в отношении почвы при применении удобрений: влияние их на плодородие, реакцию почвенного раствора (большинство минеральных удобрений подкисляет почву), структуру почвы, запасы и баланс питательных веществ в ней, динамику содержания органических веществ, живое население почвы, активность микроорганизмов, червей и др. Для примера приведу еще несколько данных академика И. С. Шатилова: на Украине порядка 5 млн га пашни с черноземными почвами стали кислыми из-за применения больших доз удобрений; если такую практику не изменить, все черноземы будут иметь кислую реакцию к концу первой декады XXI в. Таков результат использования черноземов  -  классических высокоплодородных почв, характеризующихся нейтральной реакцией до применения на них удобрений. В России также существует данная проблема. Кроме того, при применении минеральных азотных удобрений на пахотных землях усиливается минерализация гумуса и снижается его содержание в почве. Наоборот, может увеличиваться содержание нитратов в растениях. При использовании минеральных фосфорных удобрений в несколько раз увеличивается радиоактивность почвы, что не может не волновать людей. Завышенные нормы минеральных калийных удобрений вызывают излишнее накопление соединений калия в растениях, более 3-4% в сухом веществе, что делает такие растения фактически ядовитыми для животных и человека. Вот с чем мы имеем дело, когда заботимся об увеличении урожайности культур и удобряем их  -  всегда надо быть внимательными к качеству получаемого урожая, содержанию в растениях различных веществ! То же относится и ко всем химическим препаратам, применяемым в сельском хозяйстве или рекомендуемым для использования: необходимо обоснованное их внесение с соблюдением рекомендуемых норм и сроков. В противном случае может возникнуть проблема, причем очень серьезная, связанная со здоровьем. Можно сказать, что химия  -  великая вещь, но практически все химические вещества характеризуются двумя сторонами влияния: при правильном применении они полезны, а при неправильном, ошибочном  -  вредны, причем такое вредное, отрицательное влияние может сохраняться долго, десятилетия, а радиоактивное загрязнение  -  столетия! Большое впечатление произвели на меня сведения, которые сообщили немецкие коллеги при посещении в 1998 г. одной из крупных агрохимических лабораторий в Германии. В ней оценивается сельскохозяйственная продукция, поступающая в город из разных мест выращивания. При выявлении показателей, свидетельствующих о низком качестве продукции, определяется причина того или иного загрязнения. Мне рассказали, что временами в растениях определяют химические вещества, оставшиеся в почве от взрывов снарядов со времен Первой (!) мировой войны, через 80 лет. Вот они, дела человеческие!..

Другие «достижения» цивилизации, например, орошение сельскохозяйственных культур,  -  кажется, благо! В мире орошается 17% пахотных земель, и получают на них 40% мировой растениеводческой продукции. Водопотребление сельского хозяйства сильно возрастает, и возникают дефициты воды, например, иссушается даже Аральское море, приток воды в которое резко уменьшился из-за расширения площадей орошаемых земель в Средней Азии.

При орошении разрушается структура почвы, возникает водная эрозия, почвы засоляются из-за большего испарения и поднятия солей с почвенной влагой из нижних горизонтов в приповерхностные. Таким образом, полезный прием  -  орошение  -  ведет к отрицательным экологическим последствиям.

Теперь поговорим о механизации, так «облегчившей труд» современных земледельцев и животноводов. И вновь «палка о двух концах»: кроме пользы всегда дополнительные затраты (современные российские фермеры знают, какого уровня эти затраты из-за высоких цен на механизмы и топливо!). Кроме того, существенное дополнительное разрушение структуры почвы, ее переуплотнение, сброс на поверхность почвы (а значит, и вглубь) компонентов веществ, токсичных для почвенных микроорганизмов, да и для растений. Далее, вибрация, шумы двигателей, добавим и аварийность. Ну и как, «железные кони»  -  нравятся?! Причем они такие «многоголовные»: считается, что для нормальной (с современных позиций, заметим, не экологических) работы агропромышленного комплекса нашей страны необходимы 4 тыс. видов машин и орудий, а выпускается пока только (!) 2 тыс. видов. Что же делать? Уже имеющиеся натворили антиэкологических дел, а ждем еще столько же «железа» для наших полей... Так и вспоминается прежняя крестьянская лошадка, такая почти безотказная, столько лет-столетий помогавшая труженику села! Но что уж вспоминать о минувшем.

Современное индустриализированное сельское хозяйство дает в 2-4 раза больше продукции, но оно и требует для этих «достижений» в 10 раз больше затрат ресурсов и энергии. Этим объясняется тот факт, что развитие агроиндустрии  -  одна из главных причин загрязнения воздуха и воды в современных условиях. Надо искать пути решения проблем, и вся надежда  -  на сельскохозяйственную науку. Она предлагает решения для практики.

Есть два пути рационального улучшения экологии и спасения почв  -  основы растениеводства: минимизация механических обработок почвы и возвращение ей, хотя бы на время, на несколько лет, сплошного травяного покрова, ее естественного материнского покрывала. Эта рекомендация актуальна всегда и имеет огромное значение. Так хочется пожелать сплошь засеять все пахотные земли травами, вернуть на них благотворные луга! Идея кажется странной, но она принципиально верна! Люди могли бы кормиться животноводческой продукцией, получаемой за счет травяных кормов. Но людям нужны овощи, хлеб и другие продукты растениеводства. Поэтому пока реализуются компромиссные решения.

Основные типы, которые освоило человечество:

• земледельческое, или полевое,  -  севообороты с преобладанием однолетних культур;

• луговое  -  преобладание природных и сеяных лугов различного использования (пастбища, косимые луга, семеноводческие посевы трав  -  все многолетние угодья);

• плантационное  -  возделывание разнообразных многолетних культур (сады, ягодники, плантации чая, кофе и др.);

• производство вторичной продукции  -  животноводческие фермы с разными видами домашнего скота;

• смешанное  -  совмещение нескольких видов землепользования: севооборотов, лугов, животноводческих ферм, плантаций (разное их сочетание);

• резервное  -  часть земель не используется и выводится временно из оборота в резерв для использования в будущем;

• городское зеленое хозяйство  -  весь комплекс зеленых насаждений в городах и поселках как особый объект со специфическими посадками растений, преимущественно декоративных.

В таких направлениях используется земля во всем мире, в том числе в России. И у всех этих типов землепользования есть общее, имеющее принципиальное положительное значение для земли, для почвы,  -  это травы: везде и обязательно определенное число лет (от 2-3 до 6-9 и даже до десятков лет, иногда до 50-70 и более, в зависимости от категории земель, где травы высеяны) возделывают луговые растения, травостои с ними. Такие сплошные травостои сдерживают развитие и распространение сорняков, ликвидируют возможности для эрозии почвы и способствуют восстановлению почвенного плодородия. Кроме того, как мы уже знаем, с таких луговых угодий получают самые естественные и дешевые корма для животных, а в озеленении травы  -  газоны  -  имеют и эстетическое значение, а также среду (успокаивающее влияние зеленого цвета, ликвидация пыли, ослабление шумов). Добавим, что и при оставлении земли в резерв ее засевают травосмесями, создавая луга, что не позволяет резервным полям зарастать сорняками, кустарником и превращаться в неудобь.

Представленные типы землепользования  -  это не просто описание существующей картины, это варианты поиска рационального пути к выполнению вечной задачи сельского хозяйства  -  накормить всех землян. Задача неимоверно трудная и пока не выполненная до конца. Вот данные моих коллег, добрых друзей из Всероссийского НИИ растениеводства им. Н. И. Вавилова, докторов наук Р. А. Уда-чина и Л. Е. Горбатенко: «На самом деле, наша планета  -  одна из самых мелких в солнечной системе. Из общей поверхности Земли собственно суша занимает лишь примерно 15 млрд га, из которых только 11% классифицируются как пахотоспособные, пригодные для земледелия, и 22%  -  как пастбища и луга... Из 3,3 млрд т пищи, производимой сейчас на планете, 98% поступает с полей, лугов, пастбищ и только 2%  -  из океанов, морей, рек и озер, занимающих общую площадь 36 млрд га. На зерновые культуры приходится свыше 40% пищевой продукции Земли. При существующем ныне темпе роста населения производство продуктов питания должно увеличиться в мире к 2015 г. до 6,6 млрд т, и этот прирост в 3,3 млрд т за предстоящий период равен увеличению за 10 тыс. лет, прошедших от возникновения земледелия. Это удвоение производства продуктов питания, если учесть современную мировую урожайность зерновых культур 1,85 т с 1 га, потребовало бы ежегодного увеличения общей площади под ними на 16 млн га и под другими культурами  -  на 24 млн га. Это невозможно. Следовательно, единственный путь для обеспечения пищей населения планеты  -  повышение урожайности». Трудно у нас на Земле! Поэтому мировое практическое земледелие имеет принципиальную установку, направленную на рациональное и выгодное размещение сельскохозяйственных культур на имеющихся площадях с учетом особенностей ландшафтов, рельефа на них и водных ресурсов, а также, конечно, и почв (фактически все это экологические факторы). Можно выделить следующие случаи для выращивания различных растений.

• Равнинные участки с плодородными почвами следует использовать для сельскохозяйственных культур в севооборотах.

• Не очень крутые склоны надо обрабатывать ограниченно, выращивая преимущественно многолетние культуры (виноградники, сады и др.).

• Сырые низины и крутые склоны непригодны для возделывания обычных культур, поэтому надо использовать их под постоянные, долголетние пастбища, засаживать деревьями или оставлять в естественном состоянии, например, с лесом, кустарником  -  с птицами, дикими животными.

• Крутые склоны с тощей почвой продуктивны только в естественном состоянии, как местообитания охотничьей дичи и промысловых зверей; такие участки могут давать лесные продукты (например, орехи, лесные и грецкие, съедобные каштаны и др.) или использоваться для отдыха, создания красивых видов и пейзажей и для других целей (занятий зимним спортом и пр.)  -  все это лучше, чем любой «урожай» искусственно возделываемых культур (к этому типу местообитаний можно отнести и болота, которые можно использовать как хранилища воды, места для диких животных, но все же часть болот осваивается и для сельского хозяйства).

Разработаны и практикуются несколько систем растениеводства и земледелия, в которых разными способами реализуются требование увеличить масштабы производства продуктов питания для людей. Учитываются в них и требования экологов к качеству производимой продукции, а также требования, касающиеся сохранения и возобновления ресурсов и красот природы. Три такие системы, или направления:

• адаптивное растениеводство  -  возделывание наиболее приспособленных к конкретным природным условиям и выгодных культур;

• ландшафтное земледелие  -  привязка полей севооборотов, луговых и других угодий к конкретным элементам ландшафтов для достижения наилучшего результата хозяйствования;

• альтернативное, или экологическое, растениеводство и земледелие  -  выращивание сельскохозяйственных культур без химикатов, в том числе без минеральных удобрений.

Хороший пример последнего направления  -  деятельность ; Международного благотворительного фонда и института Роберта Родейла (США). Основоположник этого института был пропагандистом органического (organic) земледелия, восстановления почвенного плодородия без применения минеральных химических удобрений и выпуска экологической продукции. Для достижения поставленных целей:

• здоровая почва;

• здоровая пища;

• активный образ жизни;

• здоровый человек.

В основе работы с почвой на показательных фермах института Р. Родейла лежат такие приемы: севообороты  -  чередование культур, обработка почвы с помощью активных культиваторов, применение навоза (органических удобрений) и бобовых культур (биологического источника азота), борьба с вредителями культур без гербицидов: вместо этих химических препаратов используют, например, вакуумные жуков и других насекомых (подобие пылесосов). И еще из американского опыта: там более 90% молочного скота породы, и эти коровы занимают первое место в мире по показателю «доходы от молока»  -  за счет рационального использования кормов. Эта порода показала свое превосходство в более чем 60 странах. В США масштабно выращивают бобовые культуры: они там занимают 27,5% площади пашни, а у нас в России такие посевы составляют только 11,2% пашни. Надо и нам больше сеять бобовые культуры, увеличивать площади с ними.

Очень изобретательно вынужден действовать человек, внедрившись в природу, изменив ее естественное состояние на значительной площади планеты и создав свое беспокойное хозяйство.

В наше время пропагандируются два принципиально разных, но при этом научно обоснованных направления такого балансирования в сельском хозяйстве. Научные установки ориентируют на выполнение главной задачи: обеспечивать пищей население планеты, но не за счет расширения площадей, а за счет увеличения интенсивности возделывания сельскохозяйственных культур на уже имеющихся площадях. Интенсификация  -  это все большее удовлетворение потребности растений в экологических факторах (питании, влаге, тепле, свете и воздухе); имеет значение борьба с вредителями и болезнями растений. На все это требуются значительные затраты средств (новые сорта, препараты, работы по мелиорации земель, удобрению почвы и др.). Вместе с тем, практически параллельно практикуется второе, альтернативное, направление в сельскохозяйственном производстве: выращивание чистой в экологическом смысле продукции, так называемой продукции organic. Подразумевается, что при таком производстве исключается применение каких-либо химических препаратов и удобрений (иногда отвергаются даже органические удобрения, так как и в них могут содержаться самые различные загрязнители, попавшие в свое время из почвы и воды в кормовые растения и затем  -  в организмы животных; все взаимосвязано в природе). В этом направлении альтернативный способ увеличения плодородия почвы  -  применение бобовых растений как источников важнейшего элемента питания для растений  -  азота. Но при производстве продукции без удобрений получают обычно меньшую урожайность у большинства культур. Как же быть? Как балансировать между такими двумя противоположными направлениями? Думать и действовать  -  лучшего совета не найти! Оценивать возможности, плюсы и минусы двух этих направлений и практиковать и то, и другое, на разных площадях. Мы уже знаем, что объективно необходима интенсификация, но требуется и чистая продукция  -  производство organic; такая продукция всегда будет более дорогой, так как имеет лучшее качество и безопасна экологически.

Познакомимся с таким производством поближе. В петербургском журнале «Витрина» (2004. № 8) автор рубрики «Натуральные продукты» Ольга Картамышева представила основные понятия и черты organic в алфавитном порядке, по начальным буквам терминов. Познакомимся с выборкой из этого алфавита.

Генетически модифицированные организмы (ГМО) полностью исключают из биопроизводства. В естественный набор генов с помощью генной инженерии введен чужеродный ген; чаще это делается для получения суперустойчивости растений к огромным количествам химическим препаратов, поэтому может представлять серьезную опасность для здоровья человека и для окружающей среды.

Дикоросы: грибы, ягоды, лечебные травы и другие дикорастущие растения. Их использование является перспективным направлением для экологического производства. Животноводство экологическое: запрещается использовать ГМ-корма, гормональные препараты роста, антибиотики при выращивании животных; полностью исключаются корма нерастительного происхождения, пастбища должны располагаться на чистых (в экологическом плане) землях.

Земля и почвы на ней должны быть свободными от каких бы то ни было загрязнителей и химических удобрений. Инспекторы сертификационных органов следят за тем, чтобы фермеры не использовали химические удобрения для биопроизводства.