Селекция сортов для биологического земледелия.
За последние годы в странах Западной Европы и США сформировалось новое направление ведения сельского хозяйства — биологическое или альтернативное земледелие. В 1995 году в странах ЕС по оценкам специалистов, удельный вес площадей на биологических фермах составил около 0,9% от площади пашни.
Основные цели биологического земледелия сформулированы Г. Кантом (1988):
- экономия энергии,
- активизация круговоротов веществ,
- улучшение качества продукции,
- защита окружающей среды,
- повышение плодородия почв.
Различные варианты биологического земледелия основаны на следующих принципах:
- преимущественное использование органических удобрений (навоз, компосты, сидераты) и биологического азота в результате азотфиксации бобовыми растениями;
- использование севооборота и поверхностной обработки почв;
- отказ от применения синтетических пестицидов, использование интегрированной защиты растений (растительные инсектициды, био метод, внедрение устойчивых сортов и др.);
- снижение энергозатрат в 2 - 3 раза;
- оптимальный баланс питательных веществ;
- контроль за качеством продукции и накоплением в ней поллютантов.
Как правило, продукция биологического земледелия используется для детского и диетического питания и реализуется по цене выше на 40 — 100% и более (Жарикова, 1993). Урожай на таких фермах снижается в 1,4 — 1,8 раза в зависимости от культуры (Минеев и др., 1993). Продукцию, получаемую таким путем, обычно называют экологически чистой.
Близки к концепции биологического земледелия идеи "устойчивого сельского хозяйства" (sustainable agriculture) и "вечнозеленой революции" (evergreen revolution). M. S. Swaminathan (1996), R. S. Paroda (1996) отмечают, что интенсификация сельского хозяйства повлекла за собой много экологических (эрозия почвы, истощение природных ресурсов), экономических (разорение мелких фермеров) и социальных проблем. Решение этих проблем может быть найдено на пути экологизации сельского хозяйства как нового этапа зеленой революции.
Идеи "вечнозеленой революции" основаны на синтезе экологии, экономики, рационального использования энергии, социального равенства, занятости населения, этики. Главная роль в достижении устойчивого развития сельского хозяйства отводится внедрению экотехнологий, которые объединяют биотехнологии, информационные и региональные технологии, использование возобновимых источников энергии (энергия солнца, ветра, биогаза). При этом рост продуктивности сельского хозяйства должен сочетаться с охраной и рациональным использованием почвы, воды, лесных ресурсов, биоразнообразия и атмосферы.
Возникает вопрос, могут ли интенсивные или полуинтенсивные сорта растений с успехом выращиваться по технологии биологического земледелия или необходимо специальное направление селекционной работы с целью получения сортов, пригодных для таких технологий.
На наш взгляд, такое направление селекции вполне оправдано в связи со спецификой агротехники и требований к возделываемым сортам.
Одними из первых начали пересматривать концептуальные модели сортов с позиций экологии М. Dambroth, N. E. Bassam (1983). Они пришли к выводу, что целью селекции должны быть эффективные сорта, подходящие для данных экологических условий с повышенной стабильностью урожая (low input variety), а не сорта, обеспечивающие высокий урожай независимо от уровня вклада.
При этом важными являются три аспекта:
- получение сортов с высокой эффективностью использования локальных условий роста (свет, питательные вещества, вода), устойчивых к биотическим и абиотическим стрессам;
- сохранение почвы и ее естественного плодородия от эрозии и засоления;
- низкий вклад антропогенной энергии.
G. Kleijer et al. (1989) провели испытание шести современных сортов озимой пшеницы и их смесей на биологических и традиционных фермах в сравнении со старым сортом. Прибавка от современных сортов была отмечена на обоих типах ферм, однако при традиционном земледелии она была выше в сравнении с биологическим. Ранги сортов на различных фермах существенно не менялись.
Особый интерес представляют результаты, полученные H. StoppIer. E. Kolsch, H. Vogtmann (1989) по изучению эффективности селекции и вклада генотипов в прирост урожая при биологическом земледелии. Авторы в течение двух лет исследовали на двух фермах при биологическом земледелии продуктивность 24 генотипов озимой пшеницы различных периодов создания (с 1900 по 1983 г.). Выявлена тенденция к более высокому урожаю современных сортов в сравнении со старыми при биологическом земледелии, однако темп улучшения урожая был ниже в сравнении с традиционным земледелием.
При экологическом земледелии более высокие урожаи сортов получены от увеличения уборочного индекса при неизменной биомассе, боль шей массе колоса и улучшении устойчивости.
Короткостебельность современных сортов, вероятно, имеет негативные эффекты при биологическом земледелии. Отмечено повышение качества в процессе селекции. Дальнейшее генетическое улучшение урожая озимой пшеницы при биологическом сельском хозяйстве, по мнению авторов, должно быть получено от увеличения биомассы при постоянном или увеличенном уборочном индексе, улучшении устойчивости растений, увеличении их высоты и массы колоса.
А. Л. Зозулей (1990) была поставлена задача отбора исходных форм кукурузы, которые обеспечили бы исключение средств защиты растений при экологически чистых технологиях. Выделены линии холодостойких кремнистых и зубовидных форм, не поражающиеся грибковыми болезнями, устойчивые к пузырчатой и пыльной головне, гельминтоспориозу, бактериозу, стеблевым и корневым гнилям, а также практически не повреждаемые шведской мухой и стеблевым мотыльком. Впервые автору удалось отобрать линии кукурузы, листовые пластинки которых ориентируют свое расположение в свободное пространство, т.е. при оптимальном и равномерном размещении растений в посевах затеняется поверхность почвы и угнетаются сорняки. Такой подход к селекции позволяет создавать гибриды кукурузы, выращиваемые без применения химических средств защиты. Новые гибриды, полученные автором, проходят станционное испытание.
Важное значение для производства экологически чистой продукции имеет возделывание овощных, плодовых культур и картофеля по принципам биологического земледелия.
В Республике Беларусь более половины овощей и картофеля производится на приусадебных участках. На наш взгляд, выращивание овощей, плодов и картофеля в этом случае должно максимально приближаться к биологическому, особенно в зонах, подверженных действию радионуклидов. В последнем случае речь идет не о производстве экологически чистой продукции, а о минимизации поступления поллютантов в пищу с овощами, плодами и картофелем. Это не исключает необходимости выращивания экологически чистой продукции в зонах, чистых от загрязнения радионуклидами, тяжелыми металлами.
Сорта для биологического земледелия должны соответствовать тем требованиям, которые обеспечат выполнение задачи получения экологически чистой продукции при возделывании в "чистых" зонах и минимизировать накопление поллютантов в загрязненных зонах. В связи с этим они должны отличаться способностью эффективно использовать условия культивирования (свет, тепло, плодородие почвы, вода), обеспечивать экологически стабильный урожай за счет комплексной устойчивости к биотическим и абиотическим стрессам, отличаться высоким содержанием питательных веществ и не накапливать поллютанты (радионуклиды, тяжелые металлы, нитраты) в продукции.
Особый интерес будут представлять признаки, позволяющие преодолеть "узкие места" биологического земледелия: возможный отрицательный баланс накопления в почве фосфора, калия, микроэлементов, а также трудность борьбы с сорняками. В связи с этим будут иметь преимущество генотипы, способные угнетать сорняки и эффективно использовать дефицитные питательные вещества.
