Одной из глобальных проблем, которая стоит перед человечеством на пороге XXI века, является ослабление антропогенной нагрузки на агроэкологические системы и биосферу в целом, в том числе повышение продуктивности сельскохозяйственных культур без чрезмерного внесения синтетических агрохимикатов. В научных лабораториях всего мира работают над созданием новых экологически безопасных препаратов.
Украинские ученые осуществили прорыв в этой области. Впервые в мире им удалось значительно усилить под влиянием новых агрохимикатов интенсивность процесса фиксации азота атмосферы ассоциативными и симбиотическими микроорганизмами, которые заселяют прикорневой слой почвы.
Повышенный интерес ученых к биологической азотфиксации объясняется в первую очередь важной ролью данного процесса в обогащении почв связанным азотом. Азотфиксирующие микроорганизмы могут ежегодно усваивать из воздуха от 30 до 200 кг азота на гектар. Биологический азот, в сравнении с азотом традиционных минеральных удобрений (аммиачная селитра и мочевина и др.), имеет значительные эколого-экономические преимущества. Азот, фиксируемый микроорганизмами, не загрязняет окружающую среду и в отличие от минеральных азотных удобрений не требует больших энергетических затрат на производство. Этой архиважной проблеме была посвящена конференция, состоявшаяся в Национальной академии наук совместно с Украинской аграрной академией, отраслевыми министерствами и другими научными организациями.
Если в области селекции, генетики и генной инженерии труды украинских ученых получили всемирное признание, то с «витаминами» для новых или улучшенных сортов растений совсем плохо. Не потому плохо, что отечественная агрохимия относится к разряду отсталых наук. Как раз наоборот. Теоретические разработки вызывают восхищение у зарубежных коллег, беда лишь в том, что с уменьшением финансирования работ увеличивается дистанция для перевода их в практическую плоскость. Кроме того, после распада Союза Украина лишилась фосфатных и калийных удобрений, бактериальные удобрения серийно не производятся, не налажено производство средств защиты растений и т.д. Производство же азотных удобрений чрезвычайно энергозатратно, что соответственно влияет на их стоимость. Но удобрения покупают, вытряхивая все из своей мошны, так как это первостепенные удобрения, без которых, к примеру, на плохих землях не сбережешь и того, что посеешь.
А можно ли вытеснить из аграрной практики эти традиционные минеральные удобрения, найти второстепенные источники и сырьевую базу, которая имеется в Украине?
Оказывается, можно. Для этого достаточно «расшатать» фосфор и калий, который находится в почве в трудноусвояемых соединениях. Его там накопилось за эпоху экстенсивного земледелия на 400-500 лет урожая, считают специалисты Национального аграрного университета.
- У нас разработана почвозащитная система земледелия, - говорит заведующий кафедрой университета, доктор сельскохозяйственных наук Н. Шикула, - основанная на минимизации обработки почвы и использовании нетоварной части урожая. Эти технологии потребляют в два раза меньше горючего и минеральных удобрений, в восемь раз уменьшается пестицидная нагрузка на почву, в три раза меньше времени требуется на ее обработку. Урожай же зерновых на 70-100% больше, чем при существующей системе подготовки почвы. На наши технологии уже ориентируется около 30 хозяйств Украины.
Но самое важное то, что есть пути вытеснения из практики чрезвычайно энергозатратных минеральных азотных удобрений биогенным азотом. И дело не только в том, что применение биогенного азота обусловлено уменьшением экономических затрат, оно и повышает урожайность сельхозкультур, при этом не нарушая экологического равновесия в природе. В НИЦ «АКСО» Института биоорганической химии и нефтехимии НАН Украины (директор кандидат химических наук О.Давыдова) совместно с другими научно-исследовательскими институтами был установлен новый научный факт. Аммонийно-карбонатные соединения, в частности углеаммонийные соли (УАС), при использовании в невысоких дозах оказывают стимулирующее влияние на азотфиксацию бобовых и злаковых культур. За последние два года было проведено широкое изучение их влияния на активность азотфиксации зерновых и кормовых культур, возделываемых в различных климатических условиях - в зоне Полесья, лесостепи и степи Украины. Было показано, что применение препарата в дозах 30, 45, 60 кг/га, в пересчете на азот, может усиливать активность азотфиксации, что позволяет снизить дозы минерального азота, вносимого в почву при получении равноценного урожая.
Кабинет министров утвердил программу об использовании углеаммонийных солей в сельском хозяйстве на 1995-2001 годы.
- В рамках работ по этой программе, - говорит руководитель темы кандидат технических наук Г.Вилесов, - мы идем другим путем, чем зарубежные коллеги. Причем заявляю об этом со всей ответственностью - это единственный наш приоритет в мировом сообществе. Мы идем путем химического воздействия на существующие микроорганизмы-азотфиксаторы, используя для этого комплексные азотуглеродсодержащие и биологически активные вещества (БАВ).
Для справки. На прошедшем X Международном конгрессе (Россия, С.-Петербург, 1995 г.), II Европейской конференции по азотфиксации (Польша, Познань, 1996 г.) микробиологи всех стран мира в своих докладах уделили большое внимание созданию новых, более активных штаммов микроорганизмов - бактериальных препаратов для использования их в сельском хозяйстве. Бактеризация, считают украинские ученые, приводит к активизации многих физиологических процессов в растительной клетке, приближая эти процессы к природному максимуму, когда уже упираемся, будем так говорить, в селекционные возможности растений. Поэтому с помощью других факторов сдвинуть и повысить продуктивность растений становится с каждым разом труднее. Но, как видим, не безнадежно.
Анализ научных публикаций, касающихся теории принципов использования БАВ в растениеводстве, позволяет утверждать, что в ближайшие десятилетия регуляторы роста растений (РРР) будут иметь не меньшее значение для производства, чем минеральные удобрения и средства защиты растений - пестициды. РРР уже в микродозах вызывают изменения в физиологических и биохимических процессах, росте, развитии и продуктивности растений. Только РРР позволяют регулировать формирование клеточной оболочки, процессы клеточного деления, влиять на состояние покоя и процессы старения в растениях.
В НИЦ «АКСО» под руководством кандидата химических наук П.Дульнева создан ряд синтетических препаратов, обладающих высокой биологической активностью. Препараты эффективны при низких нормах расхода широкого спектра действия, экологически безопасны. Они не аккумулируются в сельскохозяйственной продукции. За рубежом наблюдается постоянное расширение масштабов синтеза и практического использования РРР, причем следует отметить, что работы в данной области зарубежными фирмами засекречены. Укргосхимкомиссией сейчас зарегистрировано около десяти РРР. Два препарата из этой группы «Триман» и «Рост-3» (разработаны в НИЦ «АКСО») включены во временный список пестицидов - агрохимикатов, разрешенных к применению в Украине. О том, какой интерес представляют для хозяйственников данные препараты, свидетельствуют биологические исследования их организациями УААН, отраслевыми институтами и опытными станциями, институтами НАН Украины, а также научными учреждениями Российской Федерации, Казахстана, Молдовы и Белоруссии. По данным результатов этих исследований, оформлено более 20 авторских свидетельств в СССР, в т.ч. патенты Российской Федерации и Украины.
Использование данных препаратов как индивидуально, так и в сочетании с пестицидами при выращивании многих сельскохозяйственных культур, позволило существенно повысить их продуктивность и качество. Так, прибавка к урожаю зерновых достигала от 15 до 20%, бобовых - от 12 до 20%, кормовых культур - в пределах 20%, подсолнечника и сахарной свеклы - до 20%, овощных культур и картофеля - до 20%.
При совместном использовании препарата «Триман» с азотным удобрением, аммиачной селитрой и в особенности с углеаммонийными солями, при предпосевном внесении или внекорневой подкормке, наблюдаются как синергетическое, так и адитивное действия этих веществ в отношении продуктивности выращиваемых сельскохозяйственных культур. Причем синергизм (усиление эффекта одного препарата под влиянием другого) действия УАС и РРР очевиден. Так, исходя из результатов исследований активность азотфиксации при использовании аммиачной селитры была увеличена на 65%, а при использовании углеаммонийных солей с рострегулятором усиление азотфиксации возросло более чем в десять раз. И это неудивительно.
Специалистами НИЦ «АКСО» установлен еще один важный факт. Помимо того, что УАС можно использовать в качестве основного удобрения при корневой и внекорневой подкормках озимой пшеницы, ячменя и риса, они обладают и свойствами регулятора роста растений. УАС в отличие от аммиачной селитры, мочевины и сульфата аммония (традиционных азотных удобрений) значительно снижают полегание хлебов, потери от которого достигают 50% урожая. В Днепропетровской области, где проводился эксперимент, посевы ячменя и пшеницы стояли, как щетка, и выдержали натиск вихреобразных потоков воздушных струй над поверхностью почвы. Одновременно УАС способствуют сокращению сроков вегетации ряда культур на 2-9 дней, в частности кукурузы, льна, риса, что очень важно для работников сельского хозяйства в период уборочных работ.
- В вегетационных и полевых опытах с различными видами сельскохозяйственных культур, - считает кандидат биологических наук Н.Мальцева (НИЦ «АКСО»), - было показано, что углеаммонийные соли способствуют увеличению массы корней. Так, например, в полевых опытах с озимой пшеницей и ячменем было установлено, что в вариантах с углеаммонийной солью увеличение массы корней было на 33-44% выше по сравнению с контролем. В Институте зерновых культур УААН (г. Днепропетровск) при выращивании кукурузы на засоленных землях, а также в Институте микробиологии и вирусологии НАН Украины при проведении вегетационных опытов по выращиванию гороха в опытных образцах корневая система была мощнее в два раза.
Очень хорошие результаты были получены в Хотовском лесничестве при выращивании сеянцев сосны обыкновенной. Благодаря использованию УАС корневая система была в 2,3 раза мощнее, чем в контрольной группе, а при использовании УАС вместе с РРР - в 3,4 раза (см. снимок).
- Это явление можно объяснить тем, - продолжает доктор биологических наук А.Антипчук, - что азотфиксирующие микроорганизмы, наряду со связыванием молекулярного азота, оказывают влияние на растения в плане синтеза биогенных продуцентов азота. Поскольку под влиянием углеаммонийных солей усиливается их развитие как симбиотических, так и ассоциативных азотфиксирующих бактерий, представляется вполне вероятным образование ими ростактивизирующих веществ фитогормональной природы, которая способствует увеличению массы корней. В результате этого активно используются элементы питания, находящиеся в почве и повышается продуктивность растений. Следует сказать, что работами НИЦ «АКСО» живо заинтересовались специалисты «Чернобыльлеса» и их белорусские коллеги. Проблема залесения загрязненных радионуклидами зон Полесья стоит еще с 1986 года (впервые ее поднял директор Украинского НИИ водохозяйственно-экологических проблем А.Яцык), да не было подходящих разработок. Сейчас же, после неоднократных пожаров, проблема залесения назрела как никогда. Садить нужно немедленно, чтобы мощной корневой системой деревьев локализовать загрязнения и не дать им расползаться под действием природных факторов по территории, а затем и в р. Днепр.
Таким образом, на вопрос «Можно ли изменить практику использования в сельском хозяйстве традиционных минеральных удобрений, часть которых Украина закупает за рубежом, а часть - слишком энергозатратна, что влияет на стоимость выходной продукции?», ученые получили однозначный ответ. Да, можно! Даже нужно, чтобы опередить другие страны в производстве сельхозпродукции. Собственно, Украине грешно это не сделать, она всегда являлась житницей для огромного евразийского континента. Дело стоит за малым - возродить плодородие почв.