Қазақстандағы топырақ денсаулығы және экология

Қазақстан — тарихы бай алуан түрлі ландшафты бар ел. Кең дала, тау жоталары және құрғақ шөлдер флора мен фаунаның ерекше алуан түрлілігінің отаны болып табылады. Алайда, ауыл шаруашылығы әдістері мен елді индустрияландыру топырақтың денсаулығы мен экологиялық жүйелерге зиян келтірді. Бұл мақалада біз қазіргі ғылымның топырақты сауықтыруға және экологияны жақсартуға қалай ықпал ететінін айтамыз, осы саланың танымал қайраткерлерімен танысамыз және Қазақстанда агростартаптарды кім жасайтынын білетін боламыз.

Мәселе неде?

Біріккен Ұлттар Ұйымының Азық-түлік және ауылшаруашылық ұйымының (FAO) мәліметтері бойынша, ауру және деградацияланған топырақтың әлемдік ауданы 1,2 миллиард гектардан асты. Топырақтың шаршауынан (топырақ токсикозынан), соның ішінде гербицидтердің қалдықтарынан тікелей шығындар әлемдік өнімділіктің ~25%-ына бағаланады.

Қазақстанның қола дәуірінен бастау алатын ауыл шаруашылығының ұзақ тарихы бар. Алайда, 20 ғасырдағы Кеңес Одағының индустрияландыру саясаты кең ауқымды монокультураға, синтетикалық тыңайтқыштар мен пестицидтерді шамадан тыс пайдалануға әкелді. Бұл топыраққа зиянды әсер етті, нәтижесінде деградация мен эрозия пайда болды, осының салдарынан дақылдардың өнімділігі төмендеді.

Қазақстандағы белгілі ғылым қайраткерлері

Қазақстандағы топырақ денсаулығы мен экологияға үлкен үлес қосқан ғылым қайраткерлері бар. Солардың бірі — белгілі топырақтанушы және Қазақ ұлттық аграрлық университетінің профессоры және доктор, Марат Омаров. Ол топырақтың микробиологиясы мен биоремедиациясы бойынша ауқымды зерттеулер жүргізді және топырақтың құнарлылығын арттыру үшін бірнеше инновациялық биотехнологиялық шешімдерді шығарды.

Тағы бір көрнекті тұлға — әл-Фараби атындағы Қазақ ұлттық университетінің химигі, профессор және доктор, Жанар Секербаева. Ол цеолиттер мен саздар сияқты табиғи материалдарды топырақ денсаулығын жақсарту және ластаушы заттардың әсерін азайту үшін топырақ қоспалары ретінде пайдалану бойынша зерттеулер жүргізді.

Халықаралық тәжірибелер

Әлемде топырақ денсаулығы мен экологияны жақсарту үшін биотехнология мен табиғи материалдарды сәтті қолданудың мысалдары бар. Олардың кейбіреулері:

• Бразилиядағы биокөмір. Биокөмір — органикалық қалдықтардан жасалған көмірдің бір түрі. Ол Бразилияда топырақтың құнарлылығын арттыру үшін қолданылады. "Ауыл шаруашылығы, экожүйелер және қоршаған орта" журналында жарияланған зерттеуде зерттеушілер топыраққа биокөмірді қосу көміртегі мен азоттың мөлшерін көбейтетінін, яғни өнімділіктің жоғарылауына әкелетінін анықтады. Сонымен қатар, биокөмір топырақтан шығарылатын парниктік газдардың мөлшерін азайтады.

• Үндістандағы азотты бекіту. Азот өсімдіктердің өсуі үшін негізгі қоректік зат болып табылады. Көптеген өсімдіктер атмосфералық азотты өздері қолданыла алатын түрге айналдыру үшін бактерияларға сүйенеді. Үндістанда фермерлер топыраққа азотты бекітетін бактерияларды қосудан тұратын «биотыңайтқыш» деп аталатын әдісті қолданады. Crop Production журналында жарияланған зерттеу биотыңайтқыштардың өнімділікті 80% дейін арттыратынын көрсетті.

• Құрама Штаттарда компост жасау. Компосттау — бұл органикалық қалдықтарды қоректік заттарға бай топырақ қоспасына өңдеу үрдісі. АҚШ-та көптеген қалалар қоқыс жерлерінен органикалық қалдықтарды шығару үшін компосттау бағдарламаларын енгізді. Soil Science Society of America Journal журналында жарияланған зерттеуде ғалымдар компост қосылған топырақтың компостсыз топыраққа қарағанда қоректік заттардың деңгейі жоғары және топырақ құрылымы жақсы екенін анықтады.

• Қытайдағы зиянкестермен кешенді күрес. Зиянкестермен кешенді күрес (IPM, Integrated pest management) — зиянкестермен күресу үшін биологиялық бақылау мен химиялық пестицидтерді қоса алғанда, бірнеше әдістерді бірге қолданатын стратегия. Қытайда фермерлер химиялық пестицидтерді пайдалануды азайту және топырақтың денсаулығын қорғау үшін өсімдіктерді қорғаудың интеграцияланған жүйесін пайдаланады. Crop Protection журналында жарияланған зерттеу IPM өнімділікті арттыратынын және пестицидтерді пайдалануды 80% төмендететінін көрсетті.

• Австралиядағы микоризалы саңырауқұлақтар. Микоризалы саңырауқұлақтар — бұл өсімдік тамырларымен симбиотикалық байланыс түзетін, өсімдіктерге топырақтан қоректік заттарды сіңіруге көмектесетін саңырауқұлақтардың бір түрі. Австралияда зерттеушілер топырақтың денсаулығын жақсарту және химиялық тыңайтқыштарға деген қажеттілікті азайту үшін микоризалы саңырауқұлақтарды қолдануды зерттеп жатыр. Plant and Soil журналында жарияланған зерттеуде ғалымдар микоризалы саңырауқұлақтар өсімдіктердің өсуі мен қоректік заттардың сіңуін арттыратынын анықтады.

Қазақстандағы ғылыми әзірлемелер

Өсімдіктердің өсуіне ықпал ететін және топырақтың құнарлылығын жақсартатын микробтық инокулянт болып табылатын биотыңайтқыштар кең қолданыла бастады. Олар синтетикалық тыңайтқыштарды пайдалануды азайтуға мүмкіндік береді және ауыл шаруашылығының тұрақты дамуына ықпал етеді.

Сондай-ақ, бірнеше перспективалы әзірлемелер бар. Олардың бірі — қоршаған ортаға әсерді азайтатын дақылдарды өндіруді оңтайландыру үшін биотехнологиялық және химиялық өсімдіктерді қорғауды қолдануды қамтитын дәл егіншілік технологияларын пайдалану. Мұнда топырақтың күйін, егіннің өсуін және қоректік заттардың сіңуін бақылау үшін датчиктер, дрондар және басқа технологиялар қолданылады.

«Agro Innovation» қазақстандық агростартаптың кейсі

Олжас Жаныбеков, қазақстандық агростартаптың СЕО, олар топырақ денсаулығы мен экологияны жақсарту үшін биотехнология, химия және IT-технологияларды қалай қолданатыны туралы айтып берді. Олжас топырақ құнарлылығы мен топырақ денсаулығы ұғымдарын ажырату маңызды екенін атап өтті.

Топырақтың құнарлылығы — топырақтың өсімдіктердің қоректік заттарға, ылғалға және ауаға деген қажеттілігін қанағаттандыру қабілеті. Төмен құнарлылық мәселесі тыңайтқыштар, өсімдіктерді қорғау құралдары, өсу стимуляторлары, сондай-ақ агротехнологиядағы агрономдардың дағдылары арқылы шешіледі. Мұнда олар санаттар бойынша бағаланады: қанша өсім берді немесе егіннің қанша пайызын қорғады.

Топырақ денсаулығы — бұл тірі биологиялық жүйе ретінде топырақтың өз өнімділігін сақтау, егіннің, судың және ауаның қажетті сапасын қамтамасыз ету, сонымен бірге адамдардың, жануарлар мен өсімдіктердің денсаулығын қамтамасыз ету қабілеті.

Бір жағдайда бұл сипаттамалардың тізімі, ал екіншісінде адам денсаулығына ұқсас тірі топырақ жүйесі қолдайтын биологиялық, химиялық және физикалық қасиеттер тұрғысынан кешенді әл-ауқат болып табылады.

Минералды тыңайтқыштар мен пестицидтер денсаулық нашарлауын шеше алмайды. Қазіргі биологиялық шешімдер көпшілікке тым қымбат немесе іс жүзінде пайдалану қиын немесе екеуі де.

Фермерлер өз жерлерін, жұмысшыларын, жануарларын және қалдықтарын өзара байланысты желі ретінде қарастыруы керек. Ауыл шаруашылығының қызметі ресурстар айналымына, экологиялық тепе-теңдікке және биоәртүрлілікті сақтауға ықпал ететін биологиялық және механикалық әдістерді қолданатын біртұтас тірі организм ретінде қарастырылуы керек.

Көптеген фермерлер үнемі топырақтың құнарлылығын сақтауға тырысады, бірақ топырақтың денсаулығын сақтау туралы ойламайды. Сау топырақ әрқашан өте құнарлы және керісінше, ауру топырақта өндіріс үнемді емес екенін есте ұстаған жөн.

Мәселе мынада: планетадағы 624 миллион фермердің тек 8 мыңға жуығы экожүйені қалпына келтіретін регенеративті егіншілікпен айналысады. Қалғандары белгілі бір дәрежеде тек бар нәрсені пайдаланады. Егер фермер органикалық егіншілікпен немесе нөлдік өңдеумен айналысса, бұл оның регенеративті өндіріс екендігіне кепілдік бермейді.

Регенеративті өндіріс — бұл табиғатқа тән принциптерді жаңғырту. Бұл тиімді және пестицидтерді, тыңайтқыштарды, биологиялық заттарды қолдануды қажет етпейді, бірақ фермердің ой-өрісін түбегейлі өзгертуді қажет етеді. Планетаның барлық фермерлерінің ойлауындағы мұндай күрт өзгеріс мүмкін емес, бірақ біздің үйіміз — Жер планетасы қайтарылмайтын нүктеге тез жететініне келісуге де болмайды. Өйткені, ауыл шаруашылығы жыл сайын парниктік газдар шығарындыларының 10-12% құрайды.

«Бүгін бізде 2024 жылғы маусымға шығаруды жоспарлап отырған екі бірегей биотехнологиялық өнертабысты әзірлеу аяқталды. Тағы бір өнертабыс әзірленуде», - дейді Олжас Жаныбеков.

«Сондай-ақ бізде бірегей емес, бірақ маңызды және бай емес фермерлерге бейімделген тағы бес шешім бар. Біреуі қазіргі уақытта шығарылды, бірақ сатылым 2024 жылдың соңына дейін болады және біреуі қазір әзірленуде, бірақ біз оны биыл шығарамыз деп үміттенеміз», - жалғастырды ол.

«Стартаптың кейбір технологиялары жергілікті топырақ микроорганизмдерінің саны мен әртүрлілігін қорғауға, қалпына келтіруге және көбейтуге, басқалары топырақ биожүйесінің қоректенуі мен ылғалдылығын қамтамасыз етуге, ал басқалары минералды тыңайтқыштарды сіңіру коэффициентін арттыруға бағытталған. Сондай-ақ, біз топырақтың қазіргі денсаулығын анықтау үшін жедел тест жасаудамыз».

Стартап шешімдерінің барлығы дерлік планетаның егіс алқаптарының көп бөлігін құрайтын астық, май және бұршақ дақылдарының өндірушілеріне бағытталған. Мұндай фермерлерге, әсіресе олардың егістік алқаптары үлкен болса, топырақты сау ұстау өте қиын, бірақ бұл өте маңызды, өйткені олар экология мен адамзат денсаулығына әсер етеді.

Дәстүрлі ауыл шаруашылығы әдістерінен айырмашылықтар мен артықшылықтар

Стартап клиенті кез-келген егіншілік әдісімен айналыса алады: бұл дәстүрлі егіншілік, органикалық, топырақ өңдеусіз немесе регенеративті өндіріс болуы мүмкін. Біздің мақсатымыз — оның технологиялық процесіне бейімделу және топырақтың денсаулығы мен фермердің табысын жақсарта отырып, технологияларды енгізу.

«Зерттеулерде мен үшін топырақтың биоәртүрлілігін сақтауға және арттыруға әсер ететін көрсеткіштер маңызды, яғни бұл қалай бактерияларға, саңырауқұлақтарға, қарапайым ағзаларға, топырақ кенелеріне, құрттарға әсер етеді. Ағымдағы өнімділіктің артуына әсері — екінші кезекте», - деп бөлісті Олжас.

«Біздің тәсілдеме ұзақ мерзімді және бізбен ынтымақтастық оң жинақтаушы әсерге ие. Ағымдағы өсімді де шешеміз, өйткені фермерлерге тиімді болмаса, экологияны жақсарту мүмкін емес», - деп жалғастырды ол.

Стартап топырақтың сарқылуын қалпына келтіруге, топырақтың қазіргі өнімділігін сақтауға, климаттың өзгеруін азайтуға және өндірістің кірістілігін арттыруға көмектеседі. Өзіндік құнын төмендету және топырақтың беру қабілетін жақсарту арқылы стартап миллиондаған гектарға қызмет ете алады және атмосфераның беткі қабатында миллиондаған тонна СО2 ұстай алады.

Технологияны әзірлеу және енгізу кезіндегі агростартаптың проблемалары мен сын-қатерлері

Стартап 2017 жылдан 2021 жылға дейін Қазақстанда 65 мың гектардан астам жерге бөтен биопрепараттарды сатумен қызмет көрсетті және 120 000$ астам табыс алды. Қазақстанда бір гектарға тұтыну мәдениеті ТМД-да ең төмен болғанына қарамастан, олар енгізу проблемаларын шеше алатынына сенімді. Елдегі тұтыну мәдениеті Қырғызстаннан 4,5 есе, Өзбекстаннан 30 есе төмен.

«Қазір ең үлкен қиындық — қаржыландыру. Бізге ғылыми-зерттеу жұмыстарына инвестициялар қажет болды, ал Қазақстанның инвесторлары биотехнологиямен, ауыл шаруашылығымен және ғылыми зерттеулермен байланысты нәрселерге жақындағысы келмейді», - дейді кәсіпкер. «Бізге тіпті өз стартапымызды таныстыруға мүмкіндік берілмеді. Қазақстанның инвесторларын қазір IT-стартаптар, мейрамханалар салу, жылдам мәмілелер мен тендерлер қызықтырады», - деп түйіндеді ол.

«Біз сол кездегі ең қымбат, ең ұзақ және күрделі зерттеу процесін аяқтаған кезде де қаржыландыру қиындықтарына тап болдық. Оны Германияда жасадық, өйткені Қазақстанда серпінді технологияларды ойлап табу үшін қажетті инфрақұрылым жоқ», - деп қосты Олжас.

«Бұл ретте мемлекеттік гранттар әлі жарияланбаған, бірақ ондағы сомалар ештеңені шешпейді және шарттар қолайсыз немесе ғылыми аккредиттеуді талап етеді, сондықтан оларды алуға ұмтылыс бізге халықаралық патенттеу мүмкіндігін жауып тастайды және бұл ретте оларды алу мерзімі де біз үшін ештеңені шешпейді.

Біз технология іздеуде сәттілікке кепілдік жоқ кезеңнен өттік, қазір оның жұмыс істейтіндігінің дәлелі бар және өндірісті ұйымдастыру сатысында тұрмыз, енді инвесторлар бізді қолдайды деп үміттенеміз».

Табыс тарихы және топырақ денсаулығын жақсартудағы тәсілдің тиімділігінің мысалдары

«Бұл жерде өнімділік рекордтарының санаты емес, 1 гектардан түскен пайда кірістен маңызды болған кезде экономикалық орындылық категориясы туралы ойлану керек. Өйткені, ең дұрысы, фермер біздің шешімдерімізді ғана емес, сонымен қатар түрлі дәнді дақылдарды, бұршақ дақылдарын және басқа дақылдарды өсіру арқылы микроорганизмдердің қоректенуімен жұмыс істеуі керек, тамырлардың топырақта мүмкіндігінше ұзақ болуын қамтамасыз етуі керек, сонымен қатар регенеративті өндіріс принциптерін сақтауы керек. Сонда ғана ғажайып күтуге болады», - деп бөлісті Олжас.

«Өкінішке орай, Қазақстанның егіншілерінің көпшілігі жалға алушылардан қосалқы жалға алушылар болып табылады және олар мүмкіндігінше бәрін топырақтан сығып алуы керек», - деп жалғастырды ол.

Мысалы, соя. Азотты атмосферадан алып, оны өсімдіктердің өсуі мен дамуы үшін сіңімді және қажетті қосылыстарға айналдыратын азотты бекітетін бактериялардың мыңдаған түрлері бар. Бір қызығы, олардың 99,9% зертханада өсіру мүмкін емес.

Сондықтан, соя өсіру кезінде біз жергілікті азотты бекітетін бактериялардың, соның ішінде тамырларда өмір сүретіндердің өсуіне түрлі жолдармен әсер еттік және 1 гектарға 300 кг артық өнім алдық, бұл ретте 1 гектарға шамамен 2 500 теңге жұмсадық. Фермер тұқымдарды зертханалық азотты бекітетін бактериялардан тұратын арнайы ұнтақтармен өңдеді ме, жоқ па, бізге маңызды емес. Не болса да, біз өсім алдық, бірақ фермер ұнтақпен жұмыс істеген жерде нәтиже жоғары болды.

Пияз бен қауындарда метаболизмнің өсуіне және токсиндердің жойылуына байланысты фермер гектарына 3,5 және тіпті 25 тонна өнім алды. Дән мен жүгері үшін шағын инвестициялармен 1 гектарға 500 кг артық өнім шығару қиын болмады. Сондай-ақ, химиялық заттарсыз жүгерінің көпіршікті қаракүйесі ауруынан құтылу жағдайы болды. Бір қызығы, келесі маусымға әсер артады.

Қазір біз денсаулық жағдайына жедел диагностика жасаудан бастап топырақтың ылғалды сақтау қабілетін жақсартуға дейінгі шешімдер кешені үшін жұмыс істеудеміз. Алда бизнес-модельді шешімдер одан да қолжетімді болатындай, сондай-ақ, клиенттердің климаттық және топырақ сипаттамаларына бейімделетіндей етіп өзгерту жоспарлары бар.

Қорытынды

Жаңа технологиялар, оның ішінде биотехнологиялық та, Қазақстандағы топырақ пен экология жағдайының революциялық өзгеруінде шешуші рөл атқара алады. Елдің ауыл шаруашылығының бай тарихы және оның нарықтық экономикаға көшуі осы технологияларды қолдануға қолайлы жағдай жасады.

Өндірісті биологияландыру және қоршаған орта мәселелері — әлемдік тренд.

Бұған жарқын мысал Украина, онда биологияландыру 2017 жылдан 2020 жылға дейін 638%-ға өсті. Тіпті Syngenta сияқты химиялық алпауыт топырақ денсаулығы туралы ойланып, оқыту өткізеді.

Егер технология ақылмен қолданылса және әрдайым топырақ микроорганизмдерінің саны мен әртүрлілігі назарда болса, топырақ тірі өзгеретін экожүйе деп қарастырылся, онда ауыл шаруашылығы тұрақты болады.

Олжас Жәнібеков