АГРОХИМИЯ, 2015, № 8, с. 81-94
ОБЗОРЫ
УДК 63:54
СРЕДООБРАЗУЮЩИЕ ФУНКЦИИ ЗДОРОВОЙ ПОЧВЫ -ФИТОСАНИТАРНЫЕ И СОЦИАЛЬНЫЕ АСПЕКТЫ*
© 2015 г. М.С. Соколов1, А.П. Глинушкин1, Е.Ю. Торопова2
всероссийский научно-исследовательский институт фитопатологии 143050 Московская обл., Одинцовский р-н, р.п. Большие Вяземы, ул. Институтская, влад. 5, Россия
E-mail: sokolov34@mail.ru, glinale@gmail.com 2Новосибирский государственный аграрный университет 630039 Новосибирск, ул. Добролюбова, 160, Россия E-mail: helento@ngs.ru
Поступила в редакцию 02.04.2015 г.
Рассмотрены средообразующие функции здоровой почвы как неотъемлемого компонента агро-экосистем и селитебных территорий. Предложены фактологические и функциональные критерии, которые позволят количественно оценивать состояние здоровья почвы. Критерии учитывают содержание в почве вредных веществ, патогенных и фитопатогенных биоагентов, степень нарушения ее биогеохимических и самоочищающих функций. Изложены общие принципы и приемы, позволяющие управлять здоровьем почвы in situ.
Ключевые слова: средообразующие функции, здоровье почвы, фитосанитарные и социальные аспекты.
ВВЕДЕНИЕ
Продуктивность* современного земледелия во многом зависит от использования минеральных удобрений и пестицидов. Достижения мировой химической промышленности, производящей удобрения, выглядят впечатляюще: за последние 40 лет на ее долю относят 40% мирового прироста производства продовольствия [1]. Использование удобрений в мире за период 1960-2005 гг. возросло в 5 раз - с 30 до 154 млн. т [2]. Тем не менее, все чаще стала подвергаться сомнению корректность теории классика мировой агрохимии Ю. Либиха и ее сторонников, полагающих, что продуктивность агроценозов и качество урожая определяется лишь оптимизацией минерального питания растений, степенью обеспеченности почвы биофильными элементами.
Во второй половине ХХ в. интенсивное применение минеральных удобрений (точнее, переудобрение!) в странах Европы и Азии дорого обошлось экосфере: в этих регионах применяли самые высокие нормы их расхода, в силу чего возникли и наиболее серьезные проблемы, связанные с загрязнением среды [3]. В числе последних:
* Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ, грант 15-29-058893.
подкисление почв и вод, эвтрофикация поверхностных и загрязнение подземных водных источников, возросший выброс парниковых газов. В то же время доля удобрений, непосредственно используемая сельскохозяйственными культурами, по-прежнему невелика. В Китае коэффициент использования азота удобрений рисом, пшеницей, кукурузой составляет всего 26-28%, овощными культурами - менее 20%. Неиспользованный ве-гетирующими растениями азот иммобилизуется микроорганизмами в органическую форму или безвозвратно теряется [4].
По данным американских почвоведов [5], естественное плодородие почв США резко снизилось: за последние десятилетия они утратили до 75% своего углерода (гумуса). При этом ситуация из-за переудобрения - загрязнения поверхностных и подземных вод нитратами и фосфатами - существенно ухудшилась. Оценивая в целом современное состояние почв России, отечественные почвоведы справедливо полагают, что их деградация (дегу-мификация, истощение, загрязнение, патология) -это не только обострившаяся социально-техногенная проблема, но и реальная угроза национальной и экологической безопасности страны [6-8].
Проблема негативного действия остатков пестицидов в агроценозах уже многие десятилетия
ждет своего решения. Из-за индукции резистентности у целевых вредных организмов многие препараты за непродолжительное время утрачивают свою эффективность, что вынуждает увеличивать их нормы расхода. Остатки пестицидов загрязняют продукты урожая и сопряженные с почвой среды, под их действием из агроэкосистем элиминируется полезная биота, а вредная, напротив, заселяет освободившиеся экологические ниши. Почва территорий, смежных с промышленными зонами и автомагистралями, хронически загрязняется различными техногенными поллютанта-ми, опасными для здоровья. Инфицированная патогенными микроорганизмами почва агроценозов и селитебных территорий несет реальную угрозу здоровью человека и домашних животных [9]. Фитопатогенные микроорганизмы практически повсеместно (до 82%) заселяют почву агроцено-зов зерновых злаковых культур [10, 11].
Очевидно, что помимо потенциального и актуального плодородия - обеспечения культивируемых растений доступными формами биофильных элементов - качественная почва должна обладать и такой важнейшей имманентной характеристикой, как здоровье. Здоровье почвы (health of the soil) - это способность почвенной биосистемы (педоценоза) в заданных пространственных границах поддерживать продуктивность растений, животных, приемлемое качество урожая, воды и воздуха, а также обеспечивать здоровье людей, животных и растений [12, 13]. С учетом сказанного, изначально здоровыми (незагрязненными и неинфицированными) должны быть и повсеместно вносимые в почву местные органические удобрения. Наконец, действие на почву всевозможных стрессоров, ксенобиотических и природных продуктов - токсичных тяжелых металлов, радионуклидов, пестицидов, энтомотоксинов трансгенных растений и т. п. - также должно оцениваться с учетом их сопутствующего действия на состояние почвенного здоровья.
Очевидно, что традиционные модели оценки качества почвы только по показателям плодородия и технологическим характеристикам, обеспечивающим ее "максимальную продуктивность и прибыль", уже не отражают реальную ситуацию. Актуальны и востребованы новые концептуальные подходы. Инновационные критерии оценки качества почвы сегодня крайне необходимы для успешного производства высококачественной продукции для нужд лечебного и детского питания, объективной оценки санитарного состояния рекреационных территорий, а также для решения практических задач органического земледелия. Здоровая, чистая почва сегодня востребована и
как фактор комфортной среды социальных поселений, поскольку она выступает как атрибут здоровой экосферы - высококачественной социальной и производственной среды, обеспечивающей здоровье и благополучие человека.
ЗДОРОВАЯ ПОЧВА КАК КОМПОНЕНТ ЭКОСИСТЕМЫ
По современным представлениям, почва Земли - это не просто особое природное биокосное тело, а комплексная, многофазная, пара-живая система, включающая облигатную биотическую компоненту. В ХХ в. общепринято считать почву не только важнейшим средством производства и обязательным элементом ландшафта, но и незаменимым, уникальным компонентом биосферы [6, 14-18]. Природная и окультуренная почва -это атрибут биосферы, это верхний тонкий слой земной коры, естественно-историческое биокосное органо-минеральное образование, возникшее на поверхности Земли в результате изменения горных пород под влиянием климата, биоты, деятельности человека, характеризующееся экологическими и производительными функциями в природных биогеоценозах и агролесоценозах [19].
Ключевое понятие "качество почвы" применимо как к природным, так и к почвам агроэкосистем. Качество и бонитет почвы (характеризующий ее как средство агролесохозяйственного производства) реализуются посредством двух важнейших взаимосвязанных функций - продукционных (плодородие, продуктивность) и средообразую-щих (здоровье). Качественная почва - это почва плодородная и здоровая, со сбалансированной биотой, локализованная на территории, удобной и доступной землепользователю. К важнейшим характеристикам качества почвы агросферы относятся ее экологическая емкость и экологическая устойчивость [19-22].
Здоровье почвы агро- и социосферы - это ее способность реализовать присущие ей функции в качестве биокосной, пара-живой системы. По приоритетному определению американских почвоведов [23], здоровье почвы - это ее способность неопределенно долго функционировать в качестве компонента наземной экосистемы, обеспечивая ее биопродуктивность и поддерживая качество воды и воздуха, а также здоровье растений, животных и человека. Схожее определение можно найти и у отечественных почвоведов [24].
Здоровая почва (вследствие уникальных физико-химических свойств ее почвенно-поглощаю-
щего комплекса), поглощая вредные для биоты химические и радиоактивные вещества, в различной степени фиксирует и с разной скоростью нейтрализует и (или) инактивирует их. Биота здоровой почвы обеспечивает ее уникальные биологические и биохимические характеристики, в частности ее супрессивную активность. По последним данным, биомасса разнообразной микрофлоры здоровой, окультуренной почвы достаточно велика: в почве пастбища умеренной зоны величина бактериальной и грибной биомассы оценивается соответственно в 1-2 и 2-5 т/га [25].
Сообщества нативной микрофлоры здоровой почвы (микроорганизмы-супрессоры) подавляют развитие чужеродных и патогенных микроорганизмов. Находящиеся в такой почве практически все известные загрязняющие органические вещества (природные, ксенобиотические) успешно утилизируются микроорганизмами-деструкторами, трансформируются и разлагаются их ферментами, а также экзоферментами почвы. Образуя симбиотические ассоциации с корнями растений, микоризные, другие симбиотрофные микроорганизмы, свободно живущие азотфиксаторы мобилизуют питательные элементы, фиксируют молекулярный азот атмосферы, продуцируют гумусовые вещества, улучшают структуру почвы, повышают ее поглотительную способность и в конечном счете оптимизируют величину и качество урожая [26].
Здоровая почва функционирует и как постоянно действующий пурификатор экосферы. В глобальном масштабе она смягчает последствия изменений климата, выступая в качестве постоянного бассейна стока и аккумулятора атмосферного углерода [2, 27, 28].
О КРИТЕРИЯХ ЗДОРОВЬЯ ПОЧВЫ
Актуальнейшая проблема количественной диагностики состояния здоровья почвы пока не решена. Основная причина - это отсутствие объективных, общепринятых, научно обоснованных, высокоинформативных, экологически, социально и экономически значимых оценочных критериев. Они сегодня крайне необходимы для объективной оценки стоимостного статуса почв и земель, их экологического и социального состояния. Как продемонстрировано в
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.