БЛОГ #44

Регенеративное сельское хозяйство: За пределами устойчивости

Практика устойчивого сельского хозяйства (УСХ) была введена как неотъемлемая часть системы растениеводства для достижения долгосрочной цели - удовлетворения потребностей человека в пище, волокне и топливе, обеспечения экономической стабильности хозяйств и улучшения качества окружающей среды для целостного укрепления социально-экономического статуса фермерского сообщества. Концепция устойчивого сельского хозяйства возникла как необходимый подход к борьбе с негативными последствиями изменения климата для сельского хозяйства и как способ укрепления продовольственной безопасности для растущего населения планеты без ущерба для окружающей среды.

Регенеративное сельское хозяйство (РА) - это относительно новый термин, который не имеет жесткого определения, скорее это концепция земледелия, построенная на идее "не подходит для всех" и представляет собой системный, целостный подход. Практика РА схожа с практикой SA, но инструменты и методы отлажены для конкретной агроэкосистемы и основаны на почве, а не на семенах.

В общем, это подходы, которые восстанавливают почву, сокращают использование синтетических средств защиты растений и удобрений, а также оказывают положительное влияние на окружающую среду.

Рисунок 1- Принципы, практика, преимущества и механизмы РА (регенеративного сельского хозяйства) для улучшения здоровья почвы (Khangura et al. 2023)

Основной упор делается на улучшение круговорота питательных веществ в почве путем улучшения состояния органического вещества почвы (SOM) и создания положительного бюджета углерода (C), используя почву в качестве поглотителя C в наземном пуле C, что обеспечивает усиление функций почвы и минимальную эксплуатацию природных ресурсов. Термин "регенеративный" по своей сути отличается от термина "устойчивый". В то время как SA направлено на поддержание желаемого или улучшенного уровня функций экосистемы, RA нацелено на регенерацию, обновление и дальнейшее улучшение функций почвы и возможностей экосистемы в постоянно совершенствующемся процессе. На самом деле, мы не должны стремиться просто поддерживать деградирующую почву, если у нас есть возможность ее улучшить.

Потенциальные преимущества РА для здоровья почвы

Межправительственная техническая группа по почвам (ITPS) определила здоровье почвы как "способность почвы поддерживать продуктивность, разнообразие и экологические услуги наземных экосистем". Здоровье почвы связано с ее желательными физическими (текстура, водоудерживающая способность), химическими (pH, органическое вещество почвы (SOM)) и биологическими (микробное разнообразие, минерализация азота и дыхание почвы) свойствами, которые поддерживают здоровые продуктивные культуры.

Потенциальная польза РА для здоровья почвы заключается в следующем:

• Увеличение содержания углерода в почве за счет применения нескольких методов, таких как минимальная/без обработки почвы, покровные культуры, сохранение стерни, севооборот и внесение органических удобрений.
• Повышение биоразнообразия почвы и микробиологических функций. Биоразнообразие почвы, охватывающее широкий спектр живых организмов, включая микробы и мезо-, макро- и мегафауну, играет важную роль в функционировании экосистем. Почвенная микробиота необходима для расщепления органических веществ, круговорота питательных веществ и удобрения почвы. Почвенные микробы также необходимы для формирования здоровой структуры почвы. Почвы с более высоким микробным разнообразием более устойчивы и выносливы к нарушениям, чем почвы с более низким микробным разнообразием.

Роль биостимуляторов растений

Удобрения используются практически во всех системах земледелия для удовлетворения потребностей растущих растений в питательных веществах. Все большее беспокойство вызывает тот факт, что чрезмерное использование удобрений способствует деградации почвы, загрязнению почвы и воды, а также выбросам парниковых газов. В настоящее время глобальные исследования направлены на разработку микробных и немикробных решений, которые помогут сократить использование синтетических удобрений и средств защиты растений. В связи с растущей обеспокоенностью по поводу воздействия сельскохозяйственных химикатов на здоровье человека, в последние годы все чаще используются биостимуляторы в сельском хозяйстве. Кроме того, растет спрос потребителей на чистые, безопасные и насыщенные питательными веществами продукты. Считается, что биостимуляторы растений являются экологически безопасной и инновационной альтернативой химическим/неорганическим удобрениям для увеличения производства сельскохозяйственных культур путем изменения физиологических процессов, таких как эффективность использования питательных веществ и устойчивость к абиотическим стрессам.

Как биостимуляторы растений положительно влияют на здоровье почвы и тем самым способствуют переходу на РА?

1. Микробные биостимуляторы содержат такие микроорганизмы, как арбускулярные микоризные грибы (AMF - Rhizoglomus irregulare, Funneliformis mossae), ризосферные бактерии (Plant growth promoting rhizobacteria - PGPR), Trichoderma spp:

• • непосредственно увеличивают биоразнообразие почвы, выделяя в нее микроорганизмы.
  • Микробная биомасса и некромасса вносят значительный вклад в стабильный органический углерод (SOC) почвы
  • увеличить доступность питательных веществ для растений, повысить эффективность использования питательных веществ, оптимизируя количество вносимых с удобрениями питательных веществ и избегая их перерасхода.
    Пример с азотом: Азотфиксирующие бактерии преобразуют атмосферный азот в фиксированный азот (неорганические соединения, пригодные для использования растениями). Они могут быть симбиотическими и специфически относиться к растениям-хозяевам. Они заражают корни растений и образуют узелки, как Rhizobia у бобовых растений. Или они могут быть несимбиотическими: свободноживущие (неспецифические) бактерии, такие как Azospirillum, Azotobacter, Pseudomonas и Bacillus, могут фиксировать значительное количество азота (от 0 до 60 кг N/га/год).
    Пример с фосфором: Несмотря на обилие фосфора, его дефицит часто встречается в почвах по всему миру из-за низкой концентрации легкодоступного фосфора в форме ортофосфата. Взаимодействие растений и микроорганизмов способствует поглощению доступного P или доступу к ранее недоступным источникам P в условиях его дефицита. AMF, а также различные бактерии и грибы, могут солюбилизировать нерастворимые минеральные фосфатные комплексы. Было доказано, что микоризные грибы отвечают за 75 % ежегодного поглощения P растениями. Несколько родов бактерий, включая Pseudomonas, Burkholderia, Bacillus, Rhizobia и Micrococcus, способны солюбилизировать неорганический P. Многие почвенные грибы, такие как Penicillium, Trichoderma и Aspergillus, могут солюбилизировать нерастворимые фосфаты или помогать растениям получать P и поэтому используются в коммерческих препаратах.

Кроме того, AMF увеличивают площадь поглощения корней. Фактически, экстрарадиальный мицелий распространяется в почву гораздо дальше, чем корневая система растения, тем самым увеличивая способность к поглощению важных минеральных питательных веществ, таких как фосфор, азот, калий, кальций, медь, цинк.

2. Некоторые немикробные биостимуляторы:

• • стимулирует активность почвенной микрофлоры и увеличивает разнообразие и богатство бактерий;
  • повышают биодоступность питательных веществ в почве и стимулируют ризогенез растений, усиливая процессы поглощения и усвоения питательных веществ корнями;
  • снижение поступления в почву загрязняющих и химических веществ. Например, выделенные растительные пептиды могут использоваться в качестве "зеленой" технологии и решений из 100% биоразлагаемых материалов для обеспечения микроэлементами.
  • повысить эффективность использования питательных веществ, оптимизируя количество вносимых удобрений. Повышение эффективности использования удобрений важно для удовлетворения растущих мировых потребностей в продовольствии, решения проблемы сокращения предложения таких важных питательных веществ, как P, и ограничения экологических рисков, вызванных чрезмерным использованием удобрений.

Рисунок 2 - Положительные и отрицательные практики, влияющие на здоровье почвы (Khangura et al. 2023)

РА набирает обороты в ответ на вызовы, связанные с изменением климата и ростом стоимости производственных ресурсов. Внедрение климатически умных сельскохозяйственных подходов, включая РА, предлагается для снижения воздействия экстремальных погодных явлений и борьбы с выбросами парниковых газов. РА - это не совершенно новая система земледелия; скорее, она включает в себя особенности сложившихся устойчивых сельскохозяйственных систем с главной целью - восстановить здоровье почвы, чтобы оживить деградировавшие земли и принести экологические, экономические и социальные выгоды широкому сообществу. Кроме того, эта система может способствовать связыванию углерода при соблюдении рекомендованных методов управления.

Использование микробных и немикробных биостимуляторов входит в число практик РА благодаря преимуществам, которые они могут принести здоровью почвы, увеличивая биоразнообразие, активность микрофлоры, доступность и эффективность использования питательных веществ, способствуя снижению потребности в химических веществах, таких как синтетические удобрения.