Вальков В.Ф., Денисова Т.В. Плодородие почв и сельскохозяйственные растения: экологические аспекты

Подождите немного. Документ загружается.

221

Замена естественных биоценозов агроценозами нарушает

существовавшее равновесие между свойствами почвы и биоло-

гическими объектами. В результате образуются разной степе-

ни несоответствия почвенных свойств и культурных растений.

Противоречия, связанные с неодинаковыми экологическими

особенностями сельскохозяйственных растений и естественных

биоценозов, возникают всегда. На первых этапах возделывания

культурных растений при освоении целинных земель многие

свойства почв оказываются неустойчивыми к новым условиям,

не соответствующими новому набору растительных сообществ

севооборота. Поэтому, как следствие докучаевского закона по-

стоянства соотношений между почвой и окружающей средой, в

почвенном теле возникают процессы, основное направление ко-

торых – привести почвенные свойства в равновесие с культурной

биологической средой. Значительна здесь также роль вмешатель-

ства человека во взаимоотношение почвы и растений. Внесение

удобрений, применение различных мелиоративных и агротех-

нических приемов способствует изменению почвенных свойств,

приводя их в соответствие с экологией культурных растений.

Такое изменение почв, их окультуривание есть особая антропо-

генная стадия развития почв.

При окультуривании свойства почв меняются до определенно-

го уровня равновесия в соответствующей системе земледелия или

севооборота. Разные системы земледелия и севообороты формиру-

ют разные уровни плодородия. Изменение состава культур в сево-

обороте приводит к изменению почвенного плодородия. Практики-

земледельцы всегда констатируют разное плодородие почв в про-

пашных и травопольных севооборотах, под огородами, в поливных

и прифермерских севооборотах.

Степень смещения (изменения) естественных свойств почв

при окультуривании зависит от экологического сходства или

отдаленности биоценозов и агроценозов. Почвы черноземно-

го типа, темно-каштановые, темно-серые лесные претерпевают

меньше изменений, так как агроценозы по своему воздействию

на почву приближаются к травянистой лугово-степной расти-

тельности. Наоборот, подзолы, красноземы, сероземы и близкие

к ним другие почвы значительно изменяются в процессе окуль-

туривания.

В субстантивно-генетической классификации почв России (2004)

предусмотрено выделение самостоятельных таксономических еди-

ниц для почв агроценозов.

222

Таежная зона: агроторфяно-подзолы глеевые, агродерново-под-

золы глеевые, агроторфяно-подзолистые глеевые, агродерново-под-

золистые глеевые.

Лесостепная зона: агросерые, агросерые глеевые, агрочернозе-

мы иллювиально-глинистые.

Черноземная зона: агрочерноземы, агрочерноземовидные, аг-

рослитые темные.

Интразональные почвы: агрорендзины, агросолонцы темные,

агросолонцы светлые, агросолоди, агролитоземы, агроземы, агро-

аброземы и т. д.

6.2.Культураземледелияиуровень

социально-экономическогоразвитияобщества

Закон соответствия культуры земледелия уровню социаль-

но-экономического развития общества впервые сформулировал

А. Х. Шеуджен (2001): культура земледелия определяется уров-

нем социально-экономического развития общества. Это функция

научно-технического прогресса и социальных отношений. Еще

К. А. Тимирязев четко определил: «культура поля всегда шла рука

об руку с культурой человека».

Плодородие почв с культурными биоценозами развивается вме-

сте с развитием производительных сил. Каждому уровню разви-

тия производительных сил соответствует своя продуктивность

агроценозов. Обусловлено это тем, что объем биологического кру-

говорота определяется интенсивностью сельскохозяйственного ис-

пользования. Это важнейшая черта антропогенного почвообразова-

тельного процесса.

Почва-земля является основным средством производства в сель-

ском хозяйстве, выполняя одновременно две функции: орудия труда

и предмета труда. При их помощи человек возделывает необходи-

мые ему растения, получает разнообразную сельскохозяйственную

продукцию. А поскольку почва участвует в процессе производства,

она сама изменяется под влиянием многосторонней деятельности

человека, становится продуктом труда, результатом производствен-

ной деятельности.

Все это увязывается с научно-техническим прогрессом общест-

ва и его социально-экономическими условиями, что обеспечивает

соответствующий приток веществ и энергии в почвенную массу в

виде органических и минеральных удобрений, обработки почв и

223

ухода за растениями, подбора культурных растений и т. д. В свя-

зи со многими антропогенными факторами изменяются почвенные

характеристики, их количественные значения до определенного

экологического оптимума конкретных растений. Под научно-тех-

ническим прогрессом понимается широкий круг проблем: уровень

развития промышленного потенциала, производства удобрений,

селекция растений, транспорт и многое другое в сфере производи-

тельных сил общества. Социально-экономические условия прежде

всего затрагивают производственные отношения: организация про-

изводства, земельная собственность, культурно-техническая под-

готовленность конкретных производителей сельскохозяйственной

продукции, рыночные отношения и т. д.

В связи с социально-экономическими проблемами необходимо

отметить, что всеобщность закона убывающего плодородия почвы,

несмотря на многие возражения на всех уровнях, не подлежит со-

мнению: «Каждое добавочное вложение труда и капитала в землю

сопровождается не соответствующим, а уменьшающим приращени-

ем количества добываемого продукта; каждая последующая прибав-

ка урожая достигается с большими затратами, чем предыдущие»

(А. Р. Тюрго и Э. Вест, XVII в.). Слова «убывающего плодородия» сле-

дует расценивать как словесное недоразумение. Правильно говорить о

законе убывающих прибавок урожая. Тем более абсурдно связывать

этот закон с так называемой «теорией перенасыщения» Мальтуса,

которую Д. Н. Прянишников назвал «недоразумным учением».

В то же время не стоит абсолютизировать и представлять

как «Закон возрастающего плодородия почвы», что делается

А. Х. Шеудженом (2006), высказывание В. Д. Паннакова (1972):

«В самой природе почвообразовательного процесса, совершающе-

гося при ведущей роли живых организмов, заложено неизбеж-

ное возрастание со временем плодородия почвы».

Многовековые природные биоценозы квазиравновесны как по био-

логической продуктивности, так и по особенностям почвенной массы.

Также квазиравновесно состояние почв агроценозов при определенной

социально-экономической структуре общества. Сама же продуктив-

ность растений определяется коэффициентом использования солнеч-

ной энергии при фотосинтезе, который имеет определенный предел.

Явления возрастающего плодородия почв прослеживаются в ус-

ловиях:

– для биогеоценозов при сукцессионной смене состава биогео-

ценоза до входа его в квазиравновесное состояние, зональное

или интрозональное состояние;

224

– для агроценозов многолетнего использования при развиваю-

щихся средствах производства в определенной системе соци-

альных отношений также до соответствующих этим отноше-

ниям квазиравновесного состояния.

Почвенное плодородие после освоения целинных угодий под паш-

ню находится в резком несоответствии с возникшими новыми усло-

виями, новым соотношением компонентов биогеоценоза. Имеющийся

фактический материал позволяет констатировать при современной

системе земледелия резкий сдвиг почвенных характеристик:

а) в сторону уменьшения потенциального плодородия – черно-

земы (дегумификация, структурная деградация и др.);

б) в сторону повышения потенциального плодородия – подзоли-

стые почвы, сероземы, светло-каштановые (повышение содер-

жания гумуса и элементов питания и др.).

При освоении целинных почв скорость преобразования свойств

почв во времени неодинакова. С годами она меняется.

При окультуривании почв можно различать следующие стадии:

1. Стадия резкого несоответствия почвенных свойств и агроцено-

зов. Развивается в начальный период освоения почв. Происходит

весьма интенсивное изменение почвенных характеристик, на-

пример, запасы гумуса или резко уменьшаются, или резко воз-

растают (интенсивные сукцессионные изменения).

2. Стадия постепенных изменений почвенных свойств наступа-

ет по мере уравнивания несоответствия почвенных свойств и

агроценозов (медленные сукцессионные изменения).

3. Стадия равновесия: почвенные свойства – агроценозы. На

этой стадии обогащение почвы за счет растительных остат-

ков, вынесения удобрений и жизнедеятельности агроценозов

компенсируется минерализацией и отчуждением веществ с

урожаем (квазиравновесное состояние агроценоза).

Несомненно, несмотря на однотипность воздействия агроцено-

зов на почвы, последние не теряют черты предшествующих есте-

ственных стадий развития. Каждый почвенный тип в равновесном

окультуренном состоянии будет иметь свои неповторимые черты.

Судить о свойствах окончательно окультуренной почвы трудно, так

как системы земледелия неравноценны по воздействию на почвы, а

смена системы земледелия происходит раньше, чем почвы успеют

прийти в равновесие. Почвенные процессы имеют цикличность по-

рядка 100–1000 лет. Системы воздействия на почву меняются зна-

чительно быстрее. Почвы, не успев вступить в равновесие, вновь

обретают способность к движению.

225

В то же время каждая почва в зависимости от биоценотическо-

го или агроценотического воздействия приобретает свои специфи-

ческие особенности. Например, чернозем типичный будет нерав-

нозначным при его использовании под лесом, виноградниками, в

севообороте под разными культурами и, конечно, будет значитель-

но отличаться от естественной картины луговой степи. Эта общая

закономерность, характерная для всех биоценотически значимых

почв, закономерность, которая до настоящего времени находится в

начальных стадиях своего экспериментального подтверждения.

Всякое отклонение количественных характеристик от нормы

содержания свидетельствует о начале деградационных процессов.

Опять же отметим, что деградационные процессы в утилитарном

прагматическом плане могут быть положительными (антропогенное

и естественное окультуривание и т. д.) и отрицательными (снижение

эффективного плодородия, опустынивание и т. д.). Отклонение от

нормы содержания компоненты может быть связано как с недостат-

ком (уменьшение количества), так и с избытком (увеличение содер-

жания). В экологическом почвоведении, агрохимии, наконец в эко-

логии, принято устанавливать определенные границы таких откло-

нений, от слабых изменений до деградационно-катастрофических.

Такая действенная попытка сделана в учебнике «Агропочвоведение»

(Муха В. Д., Картамышев Н. И., Муха Д. В., 2003).

Факты временной стабильности почв агроценозов в настоящее

время являются предметом изучения многих исследователей в раз-

ных регионах России и за рубежом. Например, исследованиями

В. А. Кузнецова (2005) для ЦЧО установлено, что наиболее значи-

тельные неблагоприятные изменения физических свойств черноземов

происходят в течение первых 45–50 лет распашки. При последующем

пятидесятилетнем использовании черноземов в пашне их основные и

водно-физические показатели приобретают относительно устойчивое

(квазиравновесное) состояние на достаточно высоком уровне в соот-

ветствии с новым режимом круговорота веществ и энергии в сформи-

ровавшихся агроценозах. Основной причиной произошедших измене-

ний является трансформация гумусного состояния при длительной

распашке черноземов (снижается лабильность и вррррозрастает ус-

тойчивость сохранившегося гумуса, а общее содержание сохраняется

на относительно постоянном уровне в течение длительного времени).

Конечный результат, интересующий человека, – это получение

сельскохозяйственной продукции большей по массе и экологически

чистой по качеству, что интегрально выражается в эффективном или

экономическом плодородии почвы. Поэтому свойство почвы произ-

226

водить биологическую продукцию зависит не только от ее особенно-

стей, но и от многих других факторов, действие которых распростра-

няется далеко за сферу почвенного покрова (погодные условия, тех-

нологические процессы, вредители и болезни растений, продуктив-

ность животноводства, деятельность промышленных предприятий,

транспорта и т. д.). В то же время урожай растений непосредственно

оказывает различное качественно-количественное влияние на свой-

ства почвенного покрова, на те его особенности, которые определяют

уровень плодородия, зависящий от свойств почвенной массы (агро-

химические и физические особенности, содержание в почве эколо-

гически неблагоприятных химических соединений антропогенного

происхождения, биологическая загрязненность и др.)

Процесс окультуривания почв, заключающийся в изменениях

почвенных свойств, при одной и той же системе земледелия может

приводить как к уменьшению, так и к повышению потенциального

плодородия, определяемого богатством почв. Безусловно, все освоен-

ные черноземы менее богаты, чем целинные почвы, и окультурива-

ние, вероятно, не даст того обогатительного результата, какого может

достигнуть луговая черноземная степь. Остальные почвы (в зависимо-

сти от культуры земледельца) становятся при освоении в пашню:

• окультуренными – более плодородными, чем естественные

почвы;

• культурными – глубоко преобразованными с утратой неко-

торых природных свойств и приобретением новых благотвор-

ных качеств;

• ухудшенными – выпаханными, истощенными, менее плодо

родными, чем естественные почвы.

Высокая культура земледелия и интенсификация сельскохо-

зяйственного производства способствует охране почв, возрастанию

их плодородия, улучшают химический состав и физико-химиче-

ские свойства почв. При высоких урожаях объем органического

вещества, оставляемого в почве, становится близким к объему, соз-

даваемому в естественных условиях луговыми степями, т. е. таки-

ми сообществами растений, которые формируют в природе самые

плодородные почвы – черноземы.

Свойства высокоплодородной почвы должны соответствовать высо-

ким урожаям. Согласно данным физиологов, при условии обеспечения

растений всем необходимым по закону оптимума можно считать уро-

жай пшеницы в 60 ц/га удовлетворительным, 80–90 ц/га – нормаль-

ным, 120 ц/га – высоким. Эти цифры вполне реальны. На Северном

Кавказе в ряде случаев уже получают сборы зерна 50–70 ц/га.

227

Следовательно, существенная особенность почвы как основного

средства сельскохозяйственного производства заключается в том,

что почва при правильной агротехнике и научно-обоснованных

системах земледелия не снижает, а увеличивает свое плодородие.

Высокая культура земледелия способствует охране почв, возраста-

нию их плодородия и оптимизации экологического состояния.

6.3.Ретроспективныйанализурожайностизерновых

культурнаСеверномКавказе

Вопрос должен ставиться, в первую очередь, о получении вы-

сокого и качественного урожая, и только высокая урожайность

восстанавливает естественное и экономическое плодородие почв.

Нельзя забывать, что в начале века богатейшие и высокогумусные

черноземы Дона и Кубани давали повсеместно урожайность зерно-

вых менее 10 ц/га, тогда как сейчас на «истощенных» черноземах

средней обычной нормой считается 30–40 ц/га (на Кубани даже 50,

на Дону меньше). И росла бы урожайность, если бы не экономиче-

ский спад в стране, да дожди бы выпали вовремя.

Проанализируем детальнее эту проблему. В середине XIX в.

урожайность зерновых была очень низкой. В Воронежской губер-

нии в Области Войска Донского она составляла: яровая пшени-

ца – 4,9–5,1; озимая пшеница – 5,1–6,2 ц/га. Сейчас урожайность

возросла в 10–15 раз!

За сравнительную веху, за год отсчета, одинаково можно при-

нимать как 1913, так и 1940 г. Само собой разумеется, что и по-

слереволюционные годы, и годы коллективизации, и военные, и

послевоенные годы до примерно середины 50-х в объективные эко-

номические расчеты не могут приниматься. По ним можно судить

только о закономерностях неразумности развития общества!

При анализе развития сельскохозяйственного производства

(Гончаров, Чешев и др., 1986; Чешев, Сухомлинова, 2005) предво-

енный, 1940 г., отмечается как знаковый год победившего социа-

лизма. В этом году валовый сбор зерновых достиг 8,7 млн т., а уро-

жайность составила 12 ц/га, что на 57 % больше, чем в 1928 г., ко-

гда урожайность зерновых составляла 4,6 ц/га, а их сбор 5,4 млн т.

Однако даже в 1940 г. показатели по зерновым культурам не дости-

гали 1913 г. Вот вам и победивший социализм! Производство зерна

в 1950 г. было ниже на 19 %, чем в 1940 г. Все годы развития СССР

до 60-х – это неимоверные усилия достигнуть уровня производства

228

зерновых и урожайности зерновых культур 1913 г. Резкий перелом

наступает только в начале 60-х годов.

Производство зерна и урожайность зерновых культур измени-

лись следующим образом (табл. 6.3, 6.4).

Таблица 6.3

производствозернанаСеверномКавказе

Годы млн т % к 1913 г.

1913

1925

1926

1927

1928

10,1

7,1

6,3

5,3

5,4

100

Среднее за период

1925–1928

1933–1934

1940

1961–1965

1966–1970

1971–1975

1976–1980

6,2

8,1

8,9

14,9

16,6

18,3

20,6

149

166

183

206

Таблица 6.4

УрожайностьзерновыхкультурнаСеверномКавказе

Годы ц/га % к 1913 г.

Северный Кавказ в целом

1861–1870

1913

1928

1940

1961–1965

1966–1970

1971–1975

1975–1980

5,5

13,6

11,5

12,0

16,0

20,0

23,0

–

100

117

146

168

Краснодарский край

1940

1961–1965

1966–1970

1971–1975

1975–1989

2002

15,0

25,0

28,0

30,0

34,0

42,1

–

Ростовская область

1940

1961–1965

1966–1970

1971–1975

1976–1980

1991–1995

1996–2000

2002

10,3

14,0

16,0

18,0

20,0

30,0

19,8

25,4

–

229

6.4.агрохимическаяизеленаяреволюции–

основарезкогоподъемаплодородияпочв

Какими же темпами шла интенсификация сельскохозяйст-

венного производства? Советская власть в наследство от цар-

ской России получила технически отсталое сельское хозяйство.

Общепризнанным считалось, что лошадь и соха – главные орудия

производства. Подъем сельского хозяйства многие годы, вплоть до

60-х, связывался с увеличением производства тракторов, комбай-

нов, плугов и т. д. Их количество неуклонно росло, но не было оп

ределяющим в объеме уровня производства в сельском хозяйстве, а

главное – в подъеме урожайности. Многие социально-исторические

катаклизмы препятствовали этому.

Экономический анализ 20-х предколлективизационных и 30-

послеколлективизационных годов указывает только на сдвиги в

техническом перевооружении сельского хозяйства. Практически

нет данных о применении в эти годы минеральных удобрений. А

именно этот фактор был на Западе решающим. До 60-х годов хи-

мимизация сельского хозяйства в нашей стране не влияла в це-

лом на производство зерновых. Селекционная наука в этот период

также не имела достижений, преобразующих производственные

силы сельского хозяйства. Несмотря на рост индустриализации,

урожайность культур оставалась низкой.

Подъем продуктивности сельского хозяйства во всем мире и в

нашей стране объективно связан с двумя революционными преоб-

разованиями производительных сил, сопровождающихся неуклон-

ным ростом технической перевооруженности сельского труда:

1) агрохимическая революция, начало которой в Западной

Европе приходится на середину XIX в., а в России – на

60-

е годы XX в., что хронологически связано с организаци-

ей Агрохимической службы в СССР;

2) зеленая революция, научный индустриально-технологиче-

ский переворот в селекции сельскохозяйственных культур,

выведение новых сельскохозяйственных сортов. В СССР этот

переворот уместно связать с именами академиков Пустовойта

(подсолнечник), Лукьяненко и Ремесло (пшеница), Тхагушева

(кукуруза) и многих других.

Необходимо отметить, в России сортовые преобразования в зем-

леделии намного опережали агрохимическую обеспеченность их

производительности, т. е. в начале генетические возможности новых

сортов не подкреплялись агрохимической обеспеченностью их пи-

230

тания. Пожалуй, полная гармония и расцвет сортового обновления

и применения минеральных удобрений пришлись на 70–80-

е годы,

когда при благоприятных погодных условиях целые районы Кубани

показывали урожайность озимой пшеницы около 60 ц/га.

Объем вносимых минеральных удобрений резко возрастает, на-

чиная с 1960-х годов. В 1965 г. внесено 282,4 тыс. т, а в 1980 –

962,7 тыс. т, или в 3,4 раза больше. В этот же период резко возрас

тает производство зерна и его урожайность, наконец, значительно

преодолевая уровень 1913 г.

Уместно ли в данном случае говорить о гумусовом богатстве

черноземов, которое якобы спасло Россию? Не гумусовое состояние

черноземов обеспечило значительный рост урожайности и произ-

водства зерна, а интенсификация сельскохозяйственного произ-

водства. Здесь же главную роль сыграла химизация сельского хо-

зяйства (применение удобрений и пестицидов) и внедрение новых

высокопроизводительных сортов пшеницы, кукурузы, ячменя и

других культур.

6.5.осоотношенииколичестваикачестваурожая

В растительном мире, в том числе и среди культурных расте-

ний, много примеров, которые поражают воображение и достойны

восхищения. Вот некоторые из них, зафиксированные в «Книге ре-

кордов Гиннеса». Самое массивное дерево на нашей планете – ги-

гантская секвойя «Генерал Шерман» (штат Невада). Ее вес при

высоте 83 м составляет 6100 т. Самые длинные корни, уходящие

вглубь земли на 110–120 м, имеет южно-африканская смоковница.

Весовые рекорды овощей, выращенных в разных странах, таковы:

арбуз – 90,7 кг, капуста – 51,8 кг, кабачок – 47,5 кг, редис – 11,3 кг,

лимон – 3,7 кг. Больше всего любят говорить о тыкве – рекорд здесь

485 кг. Существуют даже международные объединения тыквоводов,

устраивающие регулярные конкурсы. Особенно отличаются канад-

ские овощеводы (провинции Новая Шотландия и Онтарио).

Н. И. Вавилов в книге «Пять континентов» восхищается сира-

кузской редькой в Японии, которая достигала веса 16 кг. Также

отмечен необычный вкус и размер корейской хурмы.

Следует отметить, что гигантизм в природе – явление до-

вольно частое. Как отражение особенных почвенно-климатиче-

ских условий растения принимают необычно крупные размеры

в высокогорных условиях. В Африке на горах Кения, Рувензори,