Земледелие Восточной Сибири

 
РАЗДЕЛ I. НАУЧНЫЕ ОСНОВЫ ЗЕМЛЕДЕЛИЯ

ГЛАВА 1
ОБЩЕБИОЛОГИЧЕСКИЕ ЗАКОНЫ ЗЕМЛЕДЕЛИЯ И ИХ ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗНАЧЕНИЕ

Тысячелетиями земледелие велось на накоплении и передаче опыта от одного поколения к другому без каких-либо теоретических обобщений. Накопленный опыт описывали и рекомендовали для практического использования новым поколением земледельцев [ 1 ].

Первобытному земледельцу не было известно, что зеленое растение имеет основой превращение кинетической солнечной энергии в потенциальную энергию органического вещества. Первые попытки выяснить взаимосвязь растений с окружающей средой были сделаны за несколько столетий до нашей эры. В III-I в. до н.э., когда был достигнут высокий уровень сельскохозяйственной практики, впервые в трудах Катона, Варрона, Вергилия, Колумеллы, Плиния-старшего и других авторов подведен теоретический итог накопленным знаниям по земледелию и животноводству.

Примитивные представления о жизни растений господствовали в течение многих столетий - до конца ХVIII - начала XIX столетия. Агрономической науки в современном понимании не было, опыты, как правило, не проводились, а гипотезы и теории выдвигались на основе чисто умозрительных или недостаточно проанализированных фактов. Таковы были теории флогистона, гумусного питания и других. К началу XIX века во всех отраслях стали широко применяться экспериментальные исследования. Было сделано много открытий в биологии, химии, физике, механике. Совершенствовались и изобретались приборы, которые позволяли проводить точные анализы и измерения, развивались материалистические взгляды на природу. Земледелие на научной основе достигло больших успехов. Рост урожаев и общая продуктивность сельского хозяйства в XIX-XX столетиях во много раз превысили показатели предыдущих тысячелетий. На той площади, с которой в XVII-XVIII столетиях с трудом мог прокормиться один человек, в настоящее время во многих странах производится такое количество продуктов питания, которое достаточно для 8-10 человек и более. Затраты труда на получение одинакового урожая в XVIII столетии в современном правильно организованном и обеспеченном техникой хозяйстве оказываются в десятки раз меньшими [ 2 ].

Технический прогресс "...дает возможность, - писал В.И. Ленин, - уменьшающемуся относительно (а иногда даже абсолютно) сельскому населению производить увеличивающееся количество земледельческих продуктов на увеличивающуюся массу населения" [ 3 ].

Наука о развитии сельскохозяйственного производства имеет особое значение. Обусловливается это многими факторами, прежде всего многообразием и сложностью процессов, обеспечивающих фиксацию солнечной энергии и превращение ее в органическое вещество. Процесс создания урожая связан с наличием определенных внешних условий, с их динамикой во времени, с различной способностью растений использовать почвенные и климатические условия и противостоять неблагоприятным воздействиям. Важнейшее условие для получения высоких и устойчивых урожаев культурных растений - это обеспечение их одновременно и в оптимальном количестве всеми факторами жизни. Для жизнедеятельности любого зеленого растения необходимы следующие условия (факторы жизни): свет, тепло, вода, питательные вещества (в том числе зольные элементы и углекислота), воздух и рН среды. Согласно общебиологическим законам земледелия, продуктивность растения зависит от их наличия и оптимального сочетания. Одним из таких законов является закон незаменимости и равнозначимости факторов жизни.

Закон незаменимости и равнозначимости факторов жизни сформулирован В. Р. Вильямсом: "Растения для своей жизни требуют одновременного и совместного наличия или такого же притока всех без исключения условий или факторов своей жизни" [ 4 ]. Часто закон выражается иначе: "Ни один из факторов растений не может быть заменен другим". Вторая часть закона: "Все факторы жизни растений равнозначимы". При этом имеются в виду как земные, так и космические факторы. Факторы жизни независимо от количественной потребности в том или другом физиологически одинаково необходимы растению. Если потребность растения не будет удовлетворена в каком-либо факторе жизни, будь то тепло, вода или какой-то микроэлемент, то растение погибнет. В.Р. Вильямc писал: "До сих пор еще не угасли мечты о каком-то таком средстве, которое может помочь во всех случаях, и по большей части стремятся видеть такое средство или в каком-либо искусственном удобрении, или в каком-либо улучшенном сорте семян"[ 4 ].

Этот закон является основополагающим. При большом разнообразии почвенных и климатических условий и неодинаковой потребности возделываемых культур создаются различные сочетания факторов жизни, которые, например, удовлетворяют потребности растений в воде, но не обеспечивают в элементах пищи. Поэтому необходимо заботиться об удовлетворении потребности растений в первую очередь в факторах жизни, находящихся в минимальных количествах.

Закон минимума, оптимума, максимума. Смысл обобщенного закона заключается в том, что наиболее высокий урожай может быть получен при оптимальном наличии фактора, уменьшение (минимум) или увеличение его (максимум) ведет к снижению урожая [ 5 ]. Закон минимума открыт Ю. Либихом. "...Веществом, находящимся в минимуме, управляется урожай и определяется его величина и устойчивость во времени" [ 6 ]. На основании опытов Г. Гельригеля, Ю. Сакса, Э. Вольни доказано, что закон минимума действителен для всех факторов жизни растений. Опытами установлена зависимость величины урожая от фактора, находящегося в относительном минимуме. В настоящее время этот закон трактуется так: "По мере удовлетворения потребности растения в недостающем факторе урожай повышается до тех пор, пока не будет ограничен другим фактором, оказывающимся в минимуме". Например, если в почве достаточно питательных веществ, но мало воды, то урожай будет ограничиваться влагой.

В условиях Восточной Сибири в лесостепной и степной зонах в первом минимуме находится влага, поэтому рекомендуется применять в этих зонах в первую очередь влагонакапливающие и влагосберегающие агромероприятия. Максимальное насыщение почвы водой (максимум) приводит к резкому снижению урожая или к полной гибели растений (например, использование полива "затоплением" на орошаемых землях при выращивании яровой пшеницы). Только при оптимальном наличии каждого фактора жизни растений формируется наибольший урожай. В.Р. Вильямc дал конкретное определение закона: "Наибольший урожай осуществим при среднем (оптимальном) наличии фактора, при наименьшем (минимальном) и наибольшем (максимальном) наличии фактора урожай неосуществим (равен нулю)" [ 4 ].

Каждое растение имеет оптимальные границы, в пределах которых обеспечение каждым фактором жизни оказывает наиболее благоприятное воздействие на урожай. Это отчетливо наблюдается по отношению растений к температуре, свету, воде и другим факторам. Так, точки оптимума, минимума и максимума для температуры были установлены Ю. Саксом. Следует отметить, что положение точек минимума, оптимума и максимума не является постоянным, оно резко меняется в зависимости от наличия и соотношения других факторов: "Граница, с которой начинается вредное действие того или иного фактора, так же, как и известного сочетания их, тоже не является постоянной. В зависимости от сочетания факторов жизни растений, от степени обеспечения потребностей растений одновременно во всех факторах положение этой точки будет меняться" [ 8 ]. Таким образом, оптимизация в обеспеченности каким либо одним или несколькими факторами не приведет к полному успеху. Наибольший урожай возможен при одновременном наличии в оптимальном количестве всех факторов жизни растений.

В результате изучения реакции растений на отдельно взятые условия жизни при неизменном количестве всех остальных установлено, что каждая последующая одинаковая доза испытуемого фактора приносит меньшую прибавку урожая, чем предыдущая. В буржуазной экономической науке полученные результаты использованы для обоснования так называемого "закона убывающего плодородия почвы". Согласно этому "закону", каждое добавочное вложение труда и капитала в землю сопровождается не соответствующим, а все уменьшающимся количеством добываемого продукта. В качестве доказательства неопровержимости "закона убывающего плодородия почвы" выдвигается довод, что "земледелие всего земного шара можно было бы уместить на одной десятине" (Булгаков С.Н., 1900).

Английский экономист и священник Т.Р. Мальтус в своей работе "Опыт о законе народонаселения", вышедшей в 1798 году, высказал положение, что население земного шара растет быстрее, чем производство средств существования. Для преодоления этого он считал возможным применение таких "естественных" регуляторов, как война, голод, эпидемии. Буржуазные теоретики, современные неомальтузианцы, исходя из "закона убывающего плодородия почвы" пытаются обосновать и теорию закономерности войны, якобы необходимой в развитии человеческого общества и призванной периодически уничтожать миллионы людей.

Обстоятельную и всестороннюю критику этого закона дал В.И. Ленин. В произведении "Аграрный вопрос и "критики Маркса" доказательства, приведенные Булгаковым, он назвал "бессознательной абстракцией", которая оставляет в стороне самое главное: уровень техники, состояние производительных сил. В сущности, ведь само понятие "добавочные (или: последовательные) вложения труда и капитала" предполагает изменение способов производства, преобразование техники. Чтобы увеличить в значительных размерах количество вкладываемого в землю капитала, надо изобрести новые машины, новые системы полеводства, новые способы содержания скота, перевозки продуктов и пр.

Итак, "закон убывающего плодородия почвы" вовсе не применим к тем случаям, когда техника прогрессирует, когда способы производства преобразуются; он имеет лишь весьма относительное и условное применение к тем случаям, когда техника остается неизменной [ 3 ].

Несостоятельность этого "закона" доказана трудами К.А. Тимирязева [10], В.Р. Вильямса [ 4 ], Д.Н. Прянишникова [11], А.Г. Дояренко [12] и других ученых.

Практика передовиков земледелия подтвердила выводы российской сельскохозяйственной науки о том, что если применять научно обоснованную зональную систему агротехнических и мелиоративных мероприятий, то плодородие почвы увеличится, возрастут урожаи всех сельскохозяйственных культур. Например, имеется реальная возможность получать с каждого гектара 9-10 т пшеницы, 10-12 т кукурузы, 8-9 т риса.

Закон совокупного действия факторов жизни растений. В научной литературе этот закон часто называют законом совокупного действия факторов роста (Э.А. Митчерлих, А.Г. Дояренко и др.). В.Р. Вильямc так сформулировал этот закон: "Наибольшая эффективность всякого фактора осуществляется только при полной обеспеченности растения другими факторами" [ 4 ]. Действие закона проявляется в том, что все факторы жизни растений неразрывно связаны друг с другом в единое целое. Воздействие на один из них влечет за собой изменение других.

Академик В.Д. Панников отмечает: "Основной же вывод из закона совокупного действия факторов - это тот, что наивысшую эффективность в земледелии нельзя обеспечить одним каким-либо агрономическим приемом, даже весьма сильным, ее можно достичь лишь применением всего комплекса агротехнических мероприятий" [13]. Каждый специалист должен быть убежден в том, что без учета действия этого закона нельзя получать высокие и устойчивые урожаи сельскохозяйственных культур.

Совместное действие факторов жизни растений проявляется не только в лучшем, но и в худшем сочетании. "Закон находит свое выражение в явлениях взаимного усиления, или синергизма, и взаимного подавления, или антагонизма..."[14].

Очень важной практической особенностью закона является то, что положительные результаты его проявляются лишь тогда, когда количественное изменение действующих факторов подобрано правильно, в соответствии с потребностями и особенностями выращиваемых культур. Это позволяет земледельцу воздействовать на любой фактор растений не только прямо, но и косвенно, через другие связанные с ним факторы, добиваясь, таким образом, формирования высоких урожаев. Например, внося доступные формы питательных веществ в почву в виде минеральных удобрений, можно экономнее расходовать влагу, особенно в засушливые годы.

Закон возврата веществ в почву был открыт одним из основоположников агрохимии Ю. Либихом в середине XIX века. Суть закона: все, что отчуждается из почвы с урожаем, должно быть возвращено, иначе неизбежно падение плодородия [ 5 ]. К. Маркс по этому поводу писал: "Выявление отрицательной стороны современного земледелия, с точки зрения естествознания, представляет собой одну из бессмертных заслуг Либиха" [15]. К.А. Тимирязев назвал закон возврата величайшим приобретением науки [10].

В настоящее время этот закон следует понимать так, что "все биологически важные (элементы питания, взятые урожаем из почвы или потерянные другими путями, должны возвращаться в нее с некоторым превышением, чтобы обеспечивать непрерывный рост урожаев и компенсировать возможные потери в результате смыва, выщелачивания, денитрификации и по другим причинам. Это достигается внесением удобрений, запашкой пожнивных остатков, а также путем возделывания бобовых культур, способствующих накоплению в почве азота. Только в этом случае обеспечивается круговорот веществ и повышается плодородие почвы" [ 2 ].

Закон плодосмена - это чередование культур разных биологических групп. В основе закона лежит общебиологический закон единства и взаимосвязи растительных организмов (фитоценоза) и условий среды. Закон плодосмена требует, чтобы на данном поле как можно чаще чередовались культуры, отдаленные по биологии и технологии возделывания. В природе он проявляется в виде смены перелогов (бурьянистого, пырейного и т.д.), смены растительных формаций (деревянистой, луговой, степной, пустынной). Необходимость периодической смены различных культур (плодосмена, севооборота) по сравнению с бессменной культурой доказана наукой и мировой практикой земледелия. Многолетние опыты, проводившиеся в Англии (г. Ротам-стед), Дании (г. Астков), России и др. (ТСХА, Харьковской, Полтавской опытными станциями, Северо-Западным НИИСХ), свидетельствуют о том, что любое агротехническое мероприятие в севообороте более эффективно, чем при бессменной культуре.

Закон возрастания плодородия почвы В.Д. Панников формулирует так: "...в самой природе почвообразовательного процесса, совершающегося при ведущей роли живых организмов, ...заложено неизбежное возрастание со временем плодородия почвы" [16]. В результате жизненных процессов увеличиваются запасы солнечной энергии на Земле, происходит накопление в почве органических веществ и всех биологически важных элементов питания, создаются новые, более благоприятные условия для жизнедеятельности растений и микроорганизмов. Поступательное развитие земледелия в нашей стране будет высокоэффективным при соблюдении основных законов земледелия.