Можно ли добиться высоких и устойчивых урожаев при полном отсутствии химических удобрений?

В принципе да. Если использовать органические удобрения, например навоз. Использовать систему сидератов (выращивание зеленой массы и запахивать ее, высевать бобовые (у них на корнях симбиоз с клубеньковыми азотфиксирующими бактериями)), севооборот грамотный вести .  Но дешевле будет использование минеральных удобрений