Пшеница продолжает играть ключевую роль в обеспечении продовольственной безопасности, однако традиционные методы её возделывания оказывают негативное воздействие на экологическую устойчивость агроэкосистем из-за чрезмерного использования минеральных удобрений. В условиях нарастающих глобальных вызовов, связанных с изменением климата и истощением природных ресурсов, научное сообщество активно разрабатывает инновационные подходы к повышению урожайности без ущерба для окружающей среды. В журнале Frontiers of Agricultural Science and Engineering опубликована статья, в которой ученые из Шаньдунского аграрного университета представили систему принципов для экологически устойчивого увеличения урожайности озимой пшеницы (зеленая интенсификация), пересмотрев фундаментальные основы агрономической науки.
Методологическую основу исследования составила "Трехэтапная теория" академика Сунли Юя, которая описывает эволюцию китайского земледелия и выявляет ключевые факторы, определяющие урожайность на различных этапах развития сельскохозяйственного производства. Согласно данной теории, повышение продуктивности агроэкосистем происходило последовательно: сначала за счет улучшения физических и химических свойств почвы, затем через оптимизацию пространственной структуры посевов и, наконец, путем сбалансирования биологических процессов в растениях. В современных условиях аграрии сталкиваются с рядом проблем, таких как конкуренция растений за свет и питательные ресурсы, дефицит биомассы после цветения, а также уплотнение почвы, ограничивающее развитие корневой системы и снижающее устойчивость агроэкосистем к стрессовым факторам.
Исследователи разработали комплексную систему управления взаимодействием компонентов "почва-растение", направленную на повышение экологической устойчивости и продуктивности агроэкосистем. Ключевым элементом данной системы является оптимизация плотности посевов: для крупноколосьевых сортов пшеницы рекомендуется высевать 330–375 растений на квадратный метр, а для среднеколосьевых — 225–270 растений. Это позволяет создать оптимальную пространственную структуру посевов, способствующую эффективному использованию ресурсов и минимизации конкуренции между растениями.
Для сохранения и восстановления плодородия почвы предложен цикл с возвращением соломы в почву и чередованием обработок: глубокая вспашка проводится один раз в три года, что способствует улучшению структуры почвы, снижению её плотности и увеличению содержания органического вещества. Это, в свою очередь, повышает биологическую активность почвы и её устойчивость к деградации.
Особое внимание уделено технологии посева, которая играет важную роль в формировании продуктивной агроэкосистемы. Широкорядный полосовой сев с шириной междурядий 6–8 см заменяет традиционный скученный посев, что позволяет корням растений развиваться более свободно и эффективно использовать ресурсы почвы. Это способствует извлечению азота из глубоких слоев почвы и повышает эффективность использования солнечной радиации в период налива зерна. Исследования показали, что данная методика позволяет увеличить урожайность пшеницы на 22,5%, эффективность использования азота на 49,2% и снизить углеродный след на 1,87 тонны на гектар, что свидетельствует о её высокой экологической и экономической целесообразности.
Результаты исследования имеют важное практическое значение, поскольку они трансформируют принципы экологического земледелия в конкретные рекомендации для аграрного сектора. Агрономы получают четкие указания по нормам высева и агротехническим мероприятиям, что позволяет снизить затраты на минеральные удобрения и повысить стабильность урожаев. Внедрение данной системы на национальном уровне может способствовать достижению экологических целей устойчивого развития без ущерба для продовольственной безопасности и долгосрочного контроля за плодородием почв.
Однако специалисты отмечают, что массовый переход на новые агротехнологии требует тщательной экономической и организационной оценки. Глубокая вспашка и специализированные методы посева могут потребовать модернизации сельскохозяйственной техники и изменения логистических цепочек. Окончательная экономическая эффективность будет зависеть от баланса между экономией на азотных удобрениях и дополнительными затратами на топливо и технику. Поэтому необходимо проведение дополнительных исследований в различных климатических условиях для оценки применимости данной методики и её адаптации к конкретным агроэкосистемам.