Нужны ли удобрения?

Решая сложные задачи индустриализации сельского хозяйства, человек не может забывать, что эта важная отрасль должна развиваться в рамках научно-технической революции, не вторгаясь в процессы, обеспечивающие устойчивость биосферы.

Ученые давно уже поняли, что в наше время среда, окружающая человека, страдает от внесения в почву азотных удобрений и от использования, нередко в огромных количествах, ядохимикатов. Для природы никакое вмешательство не проходит незамеченным. Все наши действия оставляют свой, чаще всего неизгладимый след.

А ведь во сколько обходится государству производство сотен, миллионов тонн удобрений и ядохимикатов в год? Просто подумать страшно. И если бы все это богатство шло на пользу! Однако специалисты подсчитали, что до двух третей удобрений и других агрохимических веществ вымывается из почвы в реки, озера, моря. Мало того, они уже навечно потеряны для сельского хозяйства, и затраченные на их производство деньги просто-напросто вылетели в трубу. Они еще и природе наносят огромный вред. Гибнет рыба в водоемах, гибнут питающиеся ею водоплавающие птицы, с бешеной интенсивностью начинают развиваться различные водоросли и микроорганизмы. Проходит два-три года - и вместо великолепного озера не то сточная яма, не то болото.

Никто не спорит, значение удобрений и ядохимикатов для сельского хозяйства очевидно. И многие считают, что с каждым годом их должно производиться и вноситься в почву все больше и больше. Например, футурологи Гудзонского института в США, прогнозируя следующие два века, планируют резкое возрастание использования азотных удобрений, пестицидов, инсектицидов, фунгицидов, дефолиантов и так далее.

На первый взгляд может показаться, что они и правы. Ведь население нашей планеты, как мы уже говорили, будет возрастать с каждым годом, а значит, и продуктов питания потребуется больше. Однако с подобным подходом к этой проблеме согласиться нельзя. Действительно, с вредителями сельского хозяйства бороться необходимо. Но ведь лучше попытаться, вместо того чтобы травить все вокруг, создать стойкие к вредителям сорта и породы, разработать методы биологической борьбы.

Уверен, что можно решить и проблему, как, не прибегая к всевозрастающему применению химических удобрений, накормить растения, хотя они и выносят из почвы нашей планеты ежегодно до 110 миллионов тонн азота. Ведь основа основ сельского хозяйства - плодородные почвы - дарованы нам микроорганизмами. В верхнем слое хорошей пашни на гектаре обитает столько невидимых работников, что их общий вес достигает нескольких тонн. Кроме того, мы знаем, что все живое на нашей планете окружено азотом атмосферы. Но, возразят мне, растения без посредников воспользоваться им не могут, и поэтому приходится вносить удобрения. А в природе такие посредники есть - азотофиксирующие бактерии. Правда, их мало. Ученые встали перед задачей - попытаться пересадить ген, обеспечивающий связывание молекулярного азота, другим видам обитающих в земле бактерий, которыми и заселить поля.

В отношении способности усваивать азот атмосферы через симбиоз с азотофиксирующими бактериями культурные растения можно разбить на две большие группы: зерновые, например, пшеница, рис и другие, не способные к симбиозу, обеспечивающему фиксацию азота, и бобовые, такие, как соя, люцерна, вступающие в симбиоз с азотофиксирующими бактериями.

Одно из направлений поиска новых форм азотофиксации - преобразование с помощью генной инженерии как зерновых растений, так и бактерий, с тем чтобы придать этому комплексу свойства азотофиксации. Наиболее реальны, на сегодняшний день, работы по повышению урожайности путем внесения генов из азотофиксирующих бактерий в другую почвенную микрофлору, не способную фиксировать азот, но образующую симбиоз с корнями растений. Делались попытки внести гены и непосредственно в растительные клетки. Однако, как показали первые эксперименты, а также теоретические соображения, это еще мало вероятно. И дело не только в сложности эксперимента. Сама идея введения генов из бактерий в растительные клетки пока не продумана.

Известно, что ферменты, обеспечивающие связывание азота, кислородочувствительны и совсем не функционируют в присутствии кислорода. Сами же растительные клетки обычно имеют богатую кислородом клеточную среду и поэтому не могут выполнять азотную фиксацию, если не создать для них какую-то анаэробную микросреду, то есть оградить от контакта с кислородом, что, конечно же, довольно сложно. Но если даже и решить данную проблему, у растений мало энергии на фиксацию азота.

По перечисленным выше причинам первоначальная уверенность некоторых ученых в возможность передачи бактериальных генов в растительные организмы была поколеблена.

Большинству специалистов стало ясно, что в работе по генетической инженерии необходимо попытаться расширить круг почвенных азотофиксирующих микроорганизмов. Этого, судя по всему, можно добиться созданием своеобразных клубеньковых бактерий. Сегодня успешные модельные эксперименты уже проводятся.

Значение проблемы фиксации азота исключительно велико. Ее решение поистине преобразит современное сельское хозяйство, повысив урожайность, значительно снизив затраты на производство и внесение удобрений и уменьшив отрицательное влияние на окружающую среду.

С развитием в нашей стране микробиологической отрасли появляется возможность выращивать в заводских условиях наиболее деятельные разновидности микроорганизмов, с тем чтобы, внося их в почву, умножать силу незримой армии плодородия. Речь, в частности, идет о выпуске бактериальных удобрений, которые не только обеспечивают фиксацию атмосферного азота, но и улучшают усвоение растениями минеральных солей. Уже сегодня налажено производство и таких микробов, которые, будучи безопасными для человека и полезных животных, способны надежно защищать от вредителей и болезней сельскохозяйственные культуры.