О чем говорят и молчат почвы: читать книгу онлайн полностью и бесплатно

Число примеров можно увеличить (качественное разнообразие и целебность природной биопродукции, накопление гумуса в почве под естественной растительностью и т. д.).

Конечно, не сегодня и не завтра великая, исторически инерционная система сельского хозяйства выйдет на новые пути, но на пороге третьего тысячелетия сельскому хозяйству неизбежно придется свою стратегию менять.

Радикальный подход к стратегии современного сельского хозяйства не должен содержать только критическую оценку его состояния. Как бы ни была научно объективна критика, она мало что значит без выдвижения хотя бы самых общих суждений позитивного характера. Вот несколько таких замечаний.

Во–первых, стратегию сельского хозяйства необходимо пересмотреть с точки зрения ее соответствия, а не противоречия природным биосферным процессам. Во–вторых, перевод сельского хозяйства на научную основу будет связан с созданием агросистем с оптимальной структурно–временной организованностью, с многокомпонентными сообществами организмов, включая высшие растения, с высокой стабильностью, минимизированной в агротехническом аспекте, но максимизированной в биологическом смысле.

На этом пути, по–видимому, возможно улучшение не только количественной, но и качественной структуры биопродукции (аминокислотный состав, витамины, целебные вещества, сведение к минимуму содержания в биопродукции промышленных компонентов и др.). А мы надеемся, что в дальнейшем предпочтение будет отдаваться именно качеству биопродукции, а не ее количеству.

Уже в далеком прошлом стихийно–эмпирически сельское хозяйство ощутило неизбежность введения некоторых биогеоценотических элементов, например, севооборота, ротации (круговращения) которого представляют собой некое подобие биогеоценоза, растянутого в пространстве и во времени (3‑х — 9-польный севооборот). Введение севооборота объяснялось не только экономическими, но и биологическими мотивами (утомление почвы, борьба с фитопаразитами и др.). Больше того, как обязательный компонент в севооборот включались поля с многолетними травосмесями. А ведь именно в травосмесях можно увидеть прообраз агроценозов будущего. Мы уже говорили о запасах мировой флоры, из чего следует, что при должной селекции — многоплановой, а не однобокой, ориентированной только на весовую, а не на белковую урожайность, — возможно создание многокомпонентных агросистем будущего. В образцовом луговодстве и лесоводстве мы также видим прообраз агроценозов будущего. Это должны быть надежные следящие системы, обеспечивающие максимальную плотность и постоянство зеленого покрова планеты. Битва за зеленый покров планеты будет генеральным направлением всей стратегии сельского хозяйства будущего. Таким образом, создание агроценозов будущего как высокоорганизованных и управляемых человеком систем, оптимизированных по количеству и качеству биопродукции, — одно из позитивных решений проблемы “Биосфера и человечество”.

При решении вопросов, касающихся биопродуктивности, следует особо выделить два аспекта, внешне непосредственно не связанных с проблемой биосферы. Это, во–первых, вопрос о перевариваемости пищи и кормов человеком и животным и, во–вторых, вопрос о неизбежности частичной смены структуры рационов.

Сейчас накоплен большой материал по биогеоценотическому и химическому составу продовольствия и кормов (аминокислотный состав, каротин, протеин, жир, углеводы, зольные элементы и т. п.), издана не одна “телефонная книга” аналитических данных, проведены многочисленные исследования по перевариваемости пищи и кормов и структуре рационов. В результате всех этих работ мы приходим к выводу, что резервы кпд перевариваемости пищи и кормов достаточно велики. Иными словами, при достаточно высоком уровне селекции животных, всестороннем учете биохимической структуры пищи и кормов, оценке энергетических достоинств рационов и строгом выполнении зоотехических и ветеринарных требований, перевариваемость пищи и кормов может быть реально повышена в количественном и качественном отношении, что даст возможность уменьшить посевные площади, которые можно будет использовать для повышения общей биопродуктивности.

Проблема питания населения необычайно многопланова. Во многих странах существуют институты питания. Пищевая индустрия достигла больших высот. Обозначаются контуры индустрии биосинтеза — микробного, дрожжевого, низших растений. Витаминные препараты стали обычным явлением. Большие возможности открывают биоорганическая химия, химия физиологически активных веществ и химия экстрактивных процессов. Не стоят на месте кормороизводство и консервирование кормов. Широкие транспортные связи позволяют совершать крупные перевозки пищевых продуктов из разных в биогеохимическом отношении провинций: морская биопродукция поступает в глубины континентов, а прибрежные страны потребляют значительные количества континентальной продукции.

Общая тенденция решения продовольственной проблемы, наметившаяся за последние десятилетия, связана с той или иной степенью интенсификации исторически сложившихся систем сельского хозяйствования на фоне непрерывного расширения посевных площадей. Это ведет к наращиванию технической мощи в сельском хозяйстве и к значительным затратам труда для получения того или иного количества биопродукции.

Распашка новых территорий, ранее занятых природными лугами, степями, саваннами, лесами и болотами, неизбежно ведет к ухудшению водного режима территорий и во многих случаях к эрозии почв. По–видимому, с этим связан великий процесс аридизации суши. И какие бы ни были обнаружены планетарные механизмы, роль антропогенного воздействия на этот процесс весьма значительна.

Таким образом, современные тенденции развития сельского хозяйства не содержат ничего принципиально нового. В управление сельским хозяйством еще не проникли биосферно–биогеоценотические подходы. Несмотря на нарастание технического оснащения сельского хозяйства, крестьянский труд по–прежнему остается тяжелым, а коренных сдвигов в повышении уровня биопродуктивности, в особенности ее стабильности, не отмечается ни на одном континенте.

Вместе с тем наметилась тенденция к повышению потребления мяса и молока в развитых странах, а это значит, что должно увеличиться производство кормов для животноводства, в особенности травяных. Многолетние травосмеси, как мы уже говорили, больше всего соответствуют понятию агроценоза будущего. В этом смысле расширение площадей, занятых травами, не противоречит природному биогеоценотическому процессу, а это уже много значит в аспекте воссоздания зеленого покрова планеты, повышения хозяйственной биопродуктивности ландшафтов и частичного решения проблемы качества биопродукции.

К сожалению, мировая статистика кормопроизводства далека от совершенства. Нет четких различий в источниках кормов. Используются травы из лесов, лугов, саванн, полей, пойм и других ландшафтов. Поэтому о структуре кормовой базы судить трудно.

Однако существенной ее особенностью, способствующей резкому увеличению продуктивности животноводства, можно считать использование фуражного зерна, что, кстати, по силам только развитым странам. Но интенсивная распашка земель под фуражное зерно приводит к эрозии почв и другим бедам, о которых говорилось выше. Таким образом, интенсификация животноводства, основанного на фуражном зерне, дает определенный эффект приращения животноводческой биопродукции, но дорогой ценой: растратой основного капитала — почвенного плодородия.

Повышение почвенного плодородия за счет минеральных удобрений приводит к повышению урожайности, однако серьезной экономической оценки результатов применения минеральных удобрений, по–видимому, сейчас нет нигде в мире. Капиталистические страны, в особенности европейские, имеют источники минеральных удобрений, как правило, на территории стран Африки, Азии и Латинской Америки, во взаимоотношениях с которыми они до сих пор действуют по принципам, характерным для системы “метрополия — колония”.

В применении минеральных удобрений есть несколько ограничивающих обстоятельств: во–первых, их относительно высокая эффективность при исходных низких урожаях снижается при повышении урожайности; во–вторых, необходима специальная селекция новых сортов с высокой отзывчивостью на удобрения, а сорт, как известно, в один год не создается; в-третьих, растения не полностью используют вносимые удобрения; в-четвертых, удобрения выносятся в грунтовые воды или атмосферу. Все эти обстоятельства в совокупности резко снижают кпд применяемых минеральных удобрений, а значит, сводят к минимуму работу многих рудников и заводов.

В научно–исследовательской и опытной практике применения минеральных удобрений установилась тенденция вносить на поля неограниченные дозы удобрений. Это, к сожалению, опасная тенденция, ибо применение удобрений в супердозах создает новые, дотоле не виданные биогеохимические провинции, опасные для здоровья и, по–видимому, для генетики человека. К тому же сносимые с полей удобрения и пестициды неизбежно попадают в водоемы, нарушая нормальное функционирование “кровеносной системы” территории, каковой являются реки. Например, азот усваивается всего лишь на 15—25 процентов, все остальное уходит в почву на глубину до 3 метров и водоемы.

Такому безудержному применению удобрений должна быть противопоставлена научно обоснованная концепция, которая бы включала в себя не только компоненту “оптимальных доз”, но и компоненту “охраны окружающей среды”.

Специального внимания заслуживают генетикоселекционные аспекты биопродуктивности, особенно вопросы, связанные с управлением иммунитетом растений и животных. Здесь заключен огромный ресурс биопродуктивности, скрыты факторы, стабилизирующие ее во времени. Весь природный комплекс конкретных ландшафтов, обладающих высокой биопродуктивностью (большая биомасса организмов, многообразие их видов, сбалансированная во времени и пространстве работа разных биологических групп, оптимальный режим почв и др.) нуждается не в пассивной охране, а в поддержании и управлении ими со стороны человека.

В наши дни эмоционально–наблюдательное отношение к охране природы заменяется на активно планируемую и управляемую деятельность людей, заботящихся о высокой биопродуктивности ландшафтов с биосферно–биогеоценотических позиций.

Повышение биопродуктивности ландшафтов будет связано и с созданием специальной природоохранной системы земледелия, существенный момент которой — в кратковременном или долговременном введении на части территории заповедно–переложного режима. Не надо считать это изъятием или списанием земли, скорее, это ее ремонт для дальнейшей жизни и работы. Думается, к месту будет напомнить слова В. В. Докучаева:

Из всего сказанного следует, что сельскохозяйственная наука и практика не могут развиваться вне проблемы “Биосфера и человечество”. На пороге третьего тысячелетия с неизбежностью встанет вопрос о коренном пересмотре и переоценке всех исторически сложившихся тенденций в сельском хозяйстве планеты. Основной мотив такого пересмотра — поиски путей соответствия сельскохозяйственных процессов природным, биогеоценотическим. На биосферно–биогеоценотическом подходе к сельскому хозяйству будет базироваться стратегия сельского хозяйства будущего, основанного на повышении общей биопродуктивности без подрыва производительных сил Земли с обеспечением высокой стабильности сельского хозяйства вообще и кормовой базы в частности.

Глава третья. С чего начинаются почвы

В самом деле, в почве есть все, что присутствует и в так называемых “факторах почвообразования”. Есть минералы и воздух, вода, корни и микроорганизмы. Однако и вода “не та”, и воздух “не тот”, и минералы “не те”. Например, в обычном воздухе содержание углекислого газа составляет 0,03 процента, а в почвенном воздухе — от 0,3 до 1 процента. Обычная вода замерзает при 0 °C, а почвенная гигроскопическая влага — при минус 70 °C.

В первичных кристаллических породах нет глинистых минералов, тогда как в почвах они присутствуют в значительных количествах, не говоря уже о типично почвенном веществе — гумусе. Окислительно–восстановительный потенциал почв варьирует в пределах 1 вольта, точнее, в пределах 300—400 милливольт в год на одном месте. Считают, например, что самовозгорание торфов связано именно с изменением окислительно–восстановительного потенциала при его высыхании. Подобно тому, как сплав двух металлов имеет свойства, отличающиеся от свойств слагающих его металлов, почва представляет собой уникальный “сплав” всего сущего на планете, причем “сплав”, образование которого происходит в течение весьма длительного времени. Естественно, возникает вопрос: с чего же начинаются почвы? Мы постараемся ответить на этот вопрос.

Анализ первичного почвообразовательного процесса как начального процесса всего почвообразования на планете связан с именами выдающихся советских ученых — академиков Василия Робертовича Вильямса и Бориса Борисовича Полынова. В последние годы имена этих замечательных людей незаслуженно замалчиваются, хотя их роль в становлении почвоведения огромна. Работы академика Вильямса имели и, что особенно важно, имеют сегодня большое значение для развития почвоведения и земледелия. Он стремился вывести из общей теории почвообразовательного процесса следствия и законы, пригодные для внедрения в земледельческую практику. Ему чужд был снобизм многих ученых, разделявших в начале нашего века науку на чистую и прикладную. Более тридцати лет этот уже очень больной человек не покидал своего рабочего места в Тимирязевской академии, проводя многочисленные опыты над гумусовыми веществами почв, работая над теоретическими проблемами почвоведения, луговедения и другими разделами биосферного земледелия. Кроме анализа первичного почвообразовательного процесса, В. Р. Вильяме разработал общую схему единого почвообразовательного процесса на Земле, выделив в нем периоды и стадии. Ему принадлежат идеи об абсолютном и относительном возрасте почв, о ведущей роли биологического фактора в почвообразовании, именно он ввел понятия о большом геологическом и малом биологическом круговоротах веществ и стал основоположником травопольной системы земледелия в нашей стране. Его труды — существенный вклад в познание гумусовых веществ почв, а также закономерностей пойменного почвообразования, луговедения и луговодства в поймах рек. Время делает свое дело. Многое в судьбе работ Вильямса жизнь изменила по–своему, но широта подхода к проблемам земледелия и оригинальность мышления позволяют считать его наряду с такими классиками, как Юстус Либих, А. В. Советов, И. А. Стебут, Д. Н. Прянишников, Н. И. Вавилов, крупнейшим ученым по проблеме “Биосфера и земледелие”.

В череде классиков естествознания, работавших в области почвоведения и своим творчеством подготовивших и создавших современное биосферное мировоззрение, стоит имя Б. Б. Полынова. Человек твердой воли и кристальной честности, абсолютно преданный науке, Полынов был неутомимым почвоведом–географом и замечательным натуралистом. Участник двух войн — русско–японской и первой мировой — он и на фронте в окопной обстановке находил время для научных раздумий. Опубликованные им статьи имели пометки: “Из действующей армии”. Работая на Дону, на Амуре, на Урале, Полынов сделал очень много научных открытий, касающихся в основном процессов выветривания горных пород и первичного почвообразования. Он создал учение о геохимии ландшафтов, которое в наши дни легло в основу охраны природы от различных загрязнений (техногенных, радиационных, транспортных, сельскохозяйственных, военных и т. д.), а также поисков полезных ископаемых. Он не дожил до триумфа своей концепции, но благодаря ученикам и последователям — А. И. Перельману, М. А. Глазовской, В. В. Добровольскому, Э. Б. Тюрюкановой и другим — учение Бориса Борисовича Полынова стало достоянием и подлинным украшением естествознания в нашей стране и за рубежом. Мы еще вернемся к изложению этой концепции, а сейчас сосредоточим внимание на анализе процессов выветривания и первичного почвообразования, проведенном в работах В. Р. Вильямса и Б. Б. Полынова.

Итак, выветривание горных пород рассматривается как необходимое условие для начала почвообразовательного процесса. Твердые массивные кристаллические магматические, метаморфические и осадочные породы, созданные или захороненные в глубинах Земли, при выходе на земную поверхность подвергаются активному воздействию физических, химических и биологических факторов. Говоря другими словами, эти породы попадают из одного термодинамического поля в другое, существенно отличное от первого. Амплитуды воздействия факторов выветривания на исходные породы достаточно велики. Абсолютная амплитуда температур воздуха у поверхности Земли составляет почти 150 °C, на широте Москвы эта величина в два раза меньше — 75—80 °C, а суточная — в пределах 15—20 °C. Нагрев или охлаждение поверхности пород зависит от их экспозиции, цвета, теплоемкости и состава. Так, на Карельском перешейке, где на поверхность выходят гранитные скалы, их южная сторона получает столько же тепла, сколько северные склоны холмов или береговых откосов на Украине, под Харьковом или Полтавой. Белый цвет горных пород (известняки, меловые горы) обладает высокой способностью отражать тепловые лучи, черный (базальты, порфириты, лабродариты, шунгиты Карелии, сланцы, угли) — поглощать тепло. Так, известный памятниками деревянного зодчества знаменитый остров Кижи, расположенный на Онежском озере, был первым освоен поселенцами, потому что его черные шунгитовые сланцы хорошо прогревались в летнее время, что в северных широтах крайне существенно для земледелия.

Теплоемкость пород выражается в количестве тепла, необходимого для нагрева 1 килограмма породы на 1 °C. Наивысшей теплоемкостью в природе обладает вода — ее теплоемкость принята за единицу. Теплоемкость же горных пород, массивных или разрыхленных, изменяется в пределах 0,15— 0,30. Значит, породы с большим содержанием воды имеют большую теплоемкость, на их нагрев идет больше тепла.