Глинушкин А.П., Соколов М.С., Торопова Е.Ю. Фитосанитарные и гигиенические требования к здоровой почве.
Генеральная Ассамблея ООН определила 2015 год как Международный год почв. Генеральный директор организации по продовольствию и сельскому хозяйству (FAO) при ООН подчеркнул важную роль здоровой почвы в мировой продовольственной безопасности. В литературе достаточно давно накапливаются данные об определяющем значении почвенного плодородия в развитии аграрной цивилизации, в социальной стратификации городов, государств, их эволюции и благополучия. Несмотря на ключевое значение благополучия почв для биоразнообразия как критического фактора существования биосферы, до сих пор большинство его исследований не выходит за рамки частных проблем. Рецензируемая монография в определенной степени заполняет этот пробел. Подчеркнем, что и в отечественной, и в мировой научной литературе системному и систематическому анализу понятия «здоровая почва» практически не уделялось внимания, и именно эта проблема — центральная в рассматриваемой монографии. Хотя в ХХI веке используется определение здоровой плодородной почвы как уникальной средообразующей, продукционной и биоресурсной экосистемы, его содержание оставалось достаточно условным. Обычно под здоровьем почвы понимается функциональная биологическая категория почвенной экосистемы, характеризуемая метаболизмом и катаболизмом соединений биофильных элементов, самоочищением от вредных для биоты веществ и чужеродных биоагентов. В то же время плодородие почв остается определяющим для продовольственной безопасности. С возможностью обеспечить население качественной и безопасной пищей, замедлить сокращение собственных биологических ресурсов, сохранить биосферу как среду, обеспечивающую глобальное выживание на Земле, здоровье и качество жизни человечества, связана необходимость и актуальность системного изучения здоровья почвы. Здоровая почва — основной природный ресурс. Необходим постоянный контроль состояния и качества почв, влияния на него разных факторов, развитие методов рационального использования. Здоровая почва — один из основополагающих принципов органического сельского хозяйства. В интенсивном земледелии химические удобрения уже не дают необходимого эффекта, но снижают разнообразие микробиоты почв, критически влияя на их плодородие. Обеспечение общей безопасности почв — одна из важнейших глобальных задач современности наряду с продовольственной и энергетической безопасностью, чистотой воды.
Здоровая почва — постоянно действующий фактор, обеспечивающий биологическую продуктивность природных и антропогенных биогеоценозов, разнообразие и эволюцию почвенной биоты; аккумулятор стабильной энергии и биофильных элементов для наземных экосистем как постоянного глобального источника (и резервуара) биофильных элементов и разнообразной биоты; связующее звено биологического и геологического круговорота веществ и энергии; уникальная среда, в широком смысле влияющая на условия, стабильность и оздоровление биосферы. Все эти функции, обусловленные непрерывно происходящими биологическими, биохимическими, физико-химическими и информационными процессами, создают экологичностьсред, сопряженных с почвой, но утрачиваются при ее деградации и различных антропогенных нарушениях. При этом около трети используемых в мире почв подвержены эрозии, загрязнению, антропогенному прессу, опустыниванию, в них происходит потеря органического вещества, что особенно драматично ввиду безальтернативности биосферы для человечества, в которой почва представляет собой ограниченный ресурс: только 22 % суши по эколого-географическим условиям пригодно для ведения сельского хозяйстве.
Одна из важных черт рассматриваемой монографии — подробный анализ и систематизация факторов, определяющих здоровье почв (soil health). Отмечается, что оно в основном обусловлено структурой и функциями геобионтов. Их активность существенным образом зависит от флористического разнообразияназемной экосистемы, величины и качества перманентно поступающей в почву фитомассы и экссудатов растений. Гетеротрофные геобионты завершают биогеохимическую деструкцию и минерализацию веществ, продуцируемых автотрофами. Обсуждаемый авторами гетеротрофный функциональный параметр — один из важнейших показателей здоровья почвы, учитываемый при оценке ее состояния, а также при ремедиации. Здоровая почваспособна неопределённо долго функционировать в качестве компонента наземно-почвенной экосистемы, поддерживать качество воды и воздуха, обеспечивать почвенную биопродуктивность, здоровье растений, животных и человека.
Незагрязненные и неинфицированные референтные почвызаказников, целинных и залежных участков должны служить эталонами для разных почвенно-географических регионов. В первую очередь должны обследоваться почвы водоохранных территорий, детских, учебных и оздоровительных учреждений, хозяйств по выращиванию семян, лекарственного сырья, сырья для производства лечебно-профилактического и детского питания. Здоровые почвы обеспечивают снижение плотности популяций вредных организмов ниже гигиенических, биологических и(или) экономических порогов вредоносности. Обоснование подобных порогов — актуальнейшая задача медицины и служб защиты растений. Управление здоровьем почв агроценозов и урбаносферы предусматривает оценку этой важнейшей почвенной характеристики по функциональным параметрам и фактологическим критериям. Их нарушение свидетельствует о снижении компенсаторных свойствпочвы. В полном объеме показатели здоровья почвы пока не разработаны. Этой проблемой в последние годы интенсивно занимаются отечественные и зарубежные специалисты, что подробно рассматривается в монографии.
Основные научно-практические материалы, посвящённые здоровью почвы, изложены во введении и девяти главах рецензируемой книги. Во «Введении» авторы кратко, но емко характеризуют основные причины, приводящие к патологии (деградации почв), процессы, характеризующие появление больных почв, формулируют экспертное определение здоровья почвы.
В первой главе («Почва как параживая система») обсуждаются такие важные показатели состояния российских почв, как степень их деградации и патологии. Здоровая почва рассматривается как облигатный компонент агро- и урбаноценоза. Описаны показатели почвоутомления и токсикоза и вызывающие их причины. Даны определения ряда понятий (здоровье и качество почвы, экологическая емкость и устойчивость почвы), охарактеризовано состояние природной почвы.
Вторая глава («Экотоксикантная нагрузка и здоровье почвы») посвящена рассмотрению общих положений поведения почвенных поллютантов, в основном тяжелых металлов и гербицидов. Приводятся определения таких понятий, как почвенно-экологический мониторинг, глобальные системы мониторинга окружающей среды и др. Большинство современных исследователей рассматривают почву и как природный продукт, и как источник жизни на Земле, то есть как результат вековечных процессов в неживой и живой природе и условие для их развития. Почвы многофункциональны (произрастание растений для производства продовольствия и энергии, участие в круговороте воды, в регулировании количества и качества водных ресурсов и т.д.), и рациональное управление этим ресурсом необходимо для сохранения прежде всего таких его функций, как продукционная и средообразующая.
В третьей главе («Вредные организмы, ухудшающие санитарное состояние почвы») излагаются проблемы заселения почв вредными организмами, ухудшающими ее санитарный статус. Ценность этих данных заключается, в первую очередь, в их общепознавательном характере. Дано определение антипатогенной способности почвы, кратко описаны качественные и количественные методы и показатели антипатогенных (супрессирующих) свойств почвы. Уделено внимание санитарно-энтомологическим характеристикам, важности выявления видов патогенов и паразитоидов. Их наличие и распространение предложено использовать как наиболее доступный индикатор санитарно-эпиде-миологического неблагополучия почвы и сопряженных объектов, что, в первую очередь, представляет интерес для эпидемиологов и санитарных врачей.
В четвертой главе («Особенности современного анализа санитарно показательных микроорганизмов») описаны конструкция и способ лабораторного использования петрофильмов (тест-пластины со стандартной питательной средой на подложке) для количественного определения различных групп сапротрофных и патогенных микроорганизмов. Их важная особенность в том, что качество селективной питательной среды и сроки ее активности гарантирует фирма-производитель. Подробно и доступно описаны виды бактерий, дрожжей, плесневых грибов, образцы воды и почвы, подлежащие исследованию на петрофильмах согласно официальным рекомендациям. Кратко рассмотрены технологии молекулярного выявления патогенных бактерий — изотермическая амплификация ДНК, биолюминесцентное детектирование продуктов реакции, иммуноферментный анализ (ИФА) с указанием на ограничения их применения.
Пятая глава («Фитопатогенная микрофлора и здоровье почвы») посвящена биоэкологическим и фитосанитарным свойствам фитопатогенной микрофлоры. Описаны вредоносность возбудителей корневых инфекций зерновых злаковых культур и ограничения традиционных методов в ее минимизации. Особое внимание обращено на необходимость проведения фитосанитарного мониторинга почв агроценозов. К сожалению, теория и практика фитосанитарного мониторинга применительно к почвенным фитопатогенам разработаны пока недостаточно. В качестве важного показателя здоровья почвы широко используется эмиссии CO2. Как подчеркивают авторы, скорость эмиссии CO2 почвой — важный индикатор напряженности биологических процессов как результирующей деятельности геобионтов и корневой системы растений. Почва — не просто агломерат диспергированного органического вещества и вторичных минералов с биофильными ионами. Это живое целое и как бы мегабиотоп для бессчетного числа организмов-геобионтов, чье видовое обилие выше разнообразия организмов, живущих вне почвы. Идея применить понятие здоровья к экосистемам, в том числе почвенным, не нова, но она с трудом признается, так как до настоящего времени отсутствуют четкие критерии оценки такого здоровья. Одно из обобщающих понятий в экологии — конкурентное исключение и иерархия ниш, организованных по принципу перекрывания. В сложных сообществах виды занимают частично перерывающиеся ниши. Почвенные системы — одна из наиболее разнообразных совокупностей организмов на Земле, где отсутствует абсолютное доминирование. Геобионты имеют разные размеры тела, разные трофические стратегии и требование к экоресурсам. Их размеры колеблются от нанообразований-вирусов, крошечных одноклеточных бактерий, водорослей, грибов и простейших до более сложных нематод и микрочленистоногих, а также мезофауны (земляные черви, насекомые, мелких позвоночные).
Главы «Здоровая почва и её воспроизводство в альтернативных системах земледелия» и «Управление здоровьем почвы агротехническими приемами» дают представление о социально-экологическом значении здоровой почвы — основе альтернативных систем, в частности в сфере органического земледелие. Последнее представляет большой интерес для создания беспестицидного растениеводства, получения высококачественных органических продуктов лечебного и детского питания. Масштабы таких производств в мире растут быстрыми темпами: например, в Италии 50 тыс. компаний с этой специализацией владеют почти 19 % всех сельскохозяйственных угодий. Для агроценозов авторы предложили и обосновали восемь основных агротехнических и фитосанитарных приемов управления здоровьем почвы. При этом особое внимание уделено оздоровлению от почвенных фитопатогенов, повышению конкурентоспособности культурных растений и их устойчивости к вредным организмам, а также конструированию фитосанитарных севооборотов.
В рамках конвенции по сельскохозяйственному биологическому разнообразию была начата работа по обеспечению обилия видов опылителей, почвенного и иного биоразнообразия в связи с проблемой полноценности, качества и количества продуктов питания. Замедление процесса сокращения биоразнообразия в XXI веке рассматривается как подход, способный весомо повлиять на стабильность, устойчивость и производительность агропроизводства, что необходимо для обеспечения мировой продовольственной безопасности.
В главе 8 («Оздоровление загрязненной почвы in situ») кратко приведены основные особенности оздоровления загрязненной почвы, принципы ее лечения. Центральная роль отводится различным приемам ремедиации при искусственной очистке от поллютантов, в чем накоплен значительный мировой опыт. Используется выщелачивание, обработка химическими веществами, иммобилизация поллютантов углеродными сорбентами, вносятся микробы-деструкторы и препараты, усиливающих их деструктивные свойства, используются биофильные элементы, различные окислители и сурфактанты. Необходимо помнить, что массовому распространению вредных видов, кроме монокультуры, как правило, способствовали высокие дозы азотных удобрений, орошение, загущение посевов, минимальные и нулевые системы обработки почвы. В то же время такие методы, как внесение биологически трансформированных органических отходов, умеренное применение удобрений, севооборот, орошение в засушливых и дренаж во влажных и орошаемых районах, в целом положительно влияют на структуру, численность и активность почвенных организмов. Во многих случаях эти методы можно усовершенствовать для повышения эффективности использования ресурсов. Однако при введении изменений в агросистемы надо учитывать не только биофизические, но и социально-экономические факторы. Традиционные трудности в использовании разных методов биологического регулирования качества почв — ресурсозатратность и дефицит необходимого инструментария.
Несомненный интерес представляет заключительная глава («Актуальные исследования по оздоровлению почв России, обучение будущих экспертов стратегии и тактике управления почвенным здоровьем»). Здесь авторы подробно рассматривают предлагаемый агроэкологический мегапроект и формулируют основные научно-практические задачи, особенности преподавания предмета в программе основ экологического почвоведения (в средней школе, в учебных программах бакалавриата, магистратуры и аспирантуры).
Очевидно, что биологическая и даже общественная жизнь человека зависит от способности человечества к диалогу с почвой. Разнообразие геобионтов существует и взаимодействует на генетическом межвидовом и экологическом уровнях как система организмов, которые проводят в почве или непосредственно на ее поверхности часть жизненного цикла. Региональный тип почвы диктует особые правила ее возделывания. Интересные возможности для оздоровления почв дают современные ДНК-технологии. Так, получены растения, способные экстрагировать или разрушать поллютанты. Например, в симбионт люцерны Rhizobium meliloti введены гены, обеспечивающие разложение бензина, толуола, других углеводородов. Глубокая корневая система люцерны позволяет очищать загрязненную нефтепродуктами почву на глубину до 2,0-2,5 м. Использование ДНК-технологий уникально тем, разработка комплекса научных методологий дает мощный импульс в понимании структурно-функциональной организации живой материи и ее эволюционного развития. В этой связи рецензируемая монография представляет важный источник системной информации для выделения ключевых мишеней, наиболее актуальных для применения ДНК-тех-нологий применительно к вопросам сохранения почвенного здоровья.
Монография отличается от многих других тем, что хорошо издана, текст подан логично, с забытым типографским качеством. Она будет весьма полезна сотрудникам аграрных, медицинских и биологических научно-исследователь-ских учреждений, профессорско-преподавательскому составу университетов, магистрантам и аспирантам, специалистам агрохимической службы и пр.
Оформление электронного оттиска
