Экологическая конкретность плодородия почв

Главный парадокс плодородия заключается в том, что все почвы обладают плодородием, и в то же время нет вообще плодородных земель. Их плодородие очень конкретно. Еще в I в. римский ученый-философ Плиний Старший отмечал: «Почва, которую украшают высокие и стройные деревья, дале­ко не. самая лучшая, если не. считать ее пригодность для самих деревьев».

В естественной природной обстановке существует тесная взаи­мосвязь между почвенным и растительным покровами. В резуль­тате длительного естественного отбора на той или иной террито­рии формируется определенный биоценоз. Биологическим требо­ваниям такого биоценоза соответствуют экологические условия среды обитания, создаваемые совокупностью свойств и режимов почвы. Даже почвы, характеризующиеся целым комплексом отри­цательных агрономических свойств и в естественном состоянии совершенно непригодные для выращивания сельскохозяйствен­ных культур, могут быть благоприятными для произрастания при­родной растительности. Так, например, на болотных почвах хоро­шо растут осоки, рогоз, сфагновые и зеленые мхи, на солонча­ках—солянки, на солонцах — полыни, камфоросма, кермек. Из этого следует, что одна и та же почва может быть плодородной для одних растений и малоплодородной или совсем бесплодной для других.

Это обстоятельство имеет важное значение в условиях сельскохозяйственного производства, поскольку культурные рас­тения предъявляют неодинаковые требования к почвенным усло­виям. Так, например, овощные культуры более требовательны к почвенному плодородию, чем зерновые, а среди последних овес и рожь имеют более высокий адаптивный потенциал, чем пшеница, так же как и сорго по сравнению с кукурузой. Причем даже в пре­делах одного вида растений разные экотипы и сорта могут суще­ственно различаться по устойчивости к экологическим условиям. В частности, если для люпина синего наиболее благоприятны по­чвы с реакцией среды от очень кислой до нейтральной, то для лю­пина белого — от кислой до слабощелочной. В то же время рапс и сераделла хорошо растут на почвах с реакцией среды от очень кис­лой до шелочной. Поэтому при размещении сельскохозяйствен­ных культур в первую очередь нужно учитывать соответствие их биологических требований почвенно-зкологическим условиям. В дальнейшем почвенные условия оптимизируют, последовательно устраняя лимитирующие факторы. Благодаря такому подходу можно не только с наибольшей эффективностью использовать по­чвенное плодородие конкретного агроландшафта, но и увеличить его воспроизводство.

Различные почвы не могут быть одинаково хороши для всех рас­тений. Экологические особенности растительных организмов крайне разнообразны в отношении требований к почвенным условиям: к ре­акции среды, физическим свойствам, гранулометрическому составу и даже к богатству органическим веществом и элементами питания. Например, чай и люпин растут только на кислых почвах, а люцерна предпочитает нейтральные и слабощелочные почвы. Для зерновых культур оптимальны тяжелые структурные почвы, а картофель, бах­чевые культуры и черешня лучше растут на легких почвах. На бога­тых в отношении элементов питания и органического вещества почвах не размещают плантации виноградников и табака из-за резкого ухуд­шения качества продукции, а конопля и овощные культуры требуют очень богатых почв. Поэтому на практике почвы всегда разделяются на более благоприятные для полевых культур, для садов, для вино­градников, для картофеля, для огородов, для чайных плантаций и т. д. Так что одна и та же почва для одних растений может быть плодородной, для других — малоплодородной.

В этой особенности почвенного плодородия заложена основа раци­онального, т. е. в наибольшей степени отвечающего почвенным усло­виям, размещения сельскохозяйственных растений, направленного на оптимальную специализацию сельскохозяйственного производства. Изучение почвенного покрова, почвенное районирование позволяют выделить территории с наиболее благоприятными природно-почвенными условиями для разных направлений сельского хозяйства, для разных культурных растений. С особенностями почвенного плодоро­дия связано развитие зернового хозяйства, льноводства, хлопковод­ства, виноградарства, табаководства, садоводства, субтропического плодоводства и др.

Учитывая экологические особенности культурных растений, пло­дородная почва должна обладать следующими качествами:

- Соответствовать по своим свойствам экологическим особенностям возделываемых культур. Например, богатые черноземные почвы — лучшие пшеничные земли, на лег­ких почвах хорошо растет картофель и бахчевые культуры, тяжелые пойменные земли оптимальны для риса, чай и люпин растут только на кислых почвах, а люцерна предпочитает нейтральные и слабощелочные, и т. д.

- Обеспечивать растения минеральными веществами. Доступность и количество этих веществ неравнозначны для разных культур. Овощи и конопля требуют почв, богатых ор­ганическим веществом и легкодоступными азотом, фосфором и калием, хорошо гумусированные почвы оптимальны для зерновых культур и подсолнечника, в то же время виноград, табак, гречиха отрицательно относятся к богатству почвы гумусом, снижая урожайность и качество продукции.

- Обладать оптимальным и устойчивым запасом влаги. И здесь экологический оптимум отличается широким разноо­бразием. Рис возделывают при затоплении, для овощных куль­тур необходимо хорошее, но не избыточное увлажнение, а виноград и copго нормально вегетируют при влажности почвы, которая для большинства растений означают их гибель от за­сухи.

- Быть достаточно рыхлой и иметь комковато-зерни­стую или ореховатую структуру, что обеспечивает свободное и глубокое развитие корневой системы растений. Черешня, яблоня, груша хорошо плодоносят только на рыхлых почвах, слива же может нормально плодоносить на плотных почвах, а для кукурузы, подсолнечника, люцерны плотные поч­вы не только препятствие, а наоборот, они их улучшают, мелиорируют.

- Обладать оптимальной теплоемкостью и теплопрово­дностью, быть достаточно теплой для обеспечения жизнедея­тельности соответствующих растений. Здесь также характерно экологическое разнообразие. Холодные условия необходимы для картофеля, брюквы, турнепса, а яблоня, груша, слива и виноград не переносят высоких температур тропиков. Человек отбирал растения для культуры во всех природно-климатичееких зонах, за исключением, по-видимому, только полярного по­яса.

В сельскохозяйственном производстве возделываются злаки из субтропических и умеренных широт (пшеница, сорго, просо, рожь), клубнеплоды относительно прохладных территорий (картофель, то­пинамбур) и тропиков (батат), растения широкого спек­тра лесных поясов (яблоня, груша, слива, абрикос,, мандарин, ман­го) и т. д. В последние годы даже такое типично таежное растение, как брусника, и типично болотное, как клюква, становятся объекта­ми сельскохозяйственного возделывания. Это свидетельствует о 6eсконечном разнообразии почв, которые были первоначально родными для ушедших в культуру растений. Учение Н.И. Вавилова о центрах происхождения культурных растений становится теоретической осно­вой исследований в области почвенной экологии сельскохозяйствен­ных растений.

Культурные растения сохранили в своем генетическом фонде, пусть даже измененном многовековым воздействием человека, адап­тивную реакцию к первоначальной природной среде, первоначаль­ным почвам, с которыми когда-то эти растения составляли опти­мальное почвенно-экологическое единство. Данное единство опре­деляло максимальную биологическую продуктивность. Поэтому для эффективного использования почвенного плодородия, получения максимальных урожаев необходимо достигать такого же един­ства между сельскохозяйственными растениями и культурными почвами.

Приведем несколько примеров. Родина арбуза - Южная Африка, где распространены красно-бурые и красно-коричневые почвы сухих саванн. Ожелезненностъ этих почв создает эффект опесчаненности. Особенностью почв саванн является также наличие длительных пе­риодов почвенной засухи, сменяющейся влажными периодами, куль­тура арбуза во многом унаследовала экологические особенности сво­ей родины. Арбуз практически безразличен к содержанию в почве гумуса, высокие урожаи этой культуры получают и на многогумусных черноземах, и на малогумусных сероземах, светло-каштановых, серо-бурых пустынных и бурых полупустынных почвах при условии обеспечения их влагой.

При достаточной рыхлости и структурности почв растения ар­буза дают неплохие урожаи на почвах тяжелосуглинистого и легкоглинистого гранулометрического состава, например на черноземах различных подтипов. Однако экологическая особенность арбуза — давать высокую продуктивность и хорошее качество на почвах лег­кого гранулометрического состава, в том числе и на слабогумусированных песках. Эти почвы малоценны для большинства других сельскохозяйственных растений, и использование их под бахчи наи­более эффективно. Нечувствительность арбуза к бедным легким по­чвам объясняется мощным развитием корневой системы, ее высокой способностью использовать большие объемы почвы и материнской породы. Корни арбуза проникают на глубину 4—5 метров и охватывают объем 7-10 м³ почвенной массы. Мощная корневая система обеспечивает относительную засухоустойчивость этой культуры, однако арбуз положительно реагирует резким возрастанием урожайности и на достаточную влажность почвы. Чередование сухих и влажных се­зонов характерно для саванн Южной Африки.

Родина картофеля - горные районы Чили и Перу. Здесь прохладный климат, легкие опесчаненные почвы с слабовыветренными минералами, обогащенные калием. Это и обусловило формирование определенных экотипов картофеля, находящих оптимальные условия в нежарком влажном климате, на легких почвах (серые лесные, дерново-подзолистые, черноземы оподзоленные и др.) при повышенном калийном питании.

Родина гречихи - высокогорные влажные районы Азиатского материка (Индия, Гималаи) с промытыми небогатыми почвами. Поэтому гречиха — влаголюбивое растение, корневая система которого, выделяя различные органические кислоты, способна разлагать ми­нералы и обеспечивать себя элементами минеральной пищи и, главным образом, фосфатами. Нетребовательна гречиха и к гумусовому содержанию почв. Наоборот, урожайность зерна гречихи снижается на богатых гумусом черноземах. Требует гречиха для своего разви­тия также легких почв.

Наконец, главная наша культура полей — пшеница — имеет не­сколько близких по природным условиям центров происхождения. Это Передняя и Средняя Азия, Средиземноморье с умеренно влаж­ным и умеренно сухим климатом. Здесь распространены коричневые почвы, которые по всем своим характеристикам очень близки к чер­ноземам. В них достаточно высокое содержание гумуса и зольных элементов, нейтральная реакция среды, рыхлое структурное строе­ние, хорошие физические свойства при умеренно тяжелом грануло­метрическом составе. Именно этим характеристикам отвечают лучшие пшеничные земли мира - черноземы Евразии, черноземовидные почвы североамериканских прерий и руброземы Аргентинской пампы. Произошла лишь некоторая экологоклиматическая переориентация пшеницы: из субтропического растения она стала типичной сельско­хозяйственной культурой суббореального пояса, сохранив, однако, все экологические требования периода вегетации. Субтропическим прибежищем пшеницы стали пампасы Южной Америки, где, кстати, дикие ее формы не встречаются.

Субтропики со средиземноморским типом климата, в силу истори­чески сложившегося развития агрокультуры, стали главным мировым центрам типичных субтропических многолетних растений: цитрусо­вые, маслина, инжир, гранат и др. Попытки вывоза этих культур за пределы более прохладные или более теплые не принесли положи­тельных результатов.

Такие примеры характерны практически для всех культурных рас­тений, разве, пожалуй, исключая только рожь, которая вошла в куль­туру, будучи сначала сорным растением. А махорка стала культур­ным растением благодаря селекции.

На протяжении тысячелетий происходила миграция культурных и дикорастущих растений. Часто культурные растения переселяются из стран их вторичного освоения. Иногда их дикорастущие формы встречают на значительных площадях в странах, далеких от аборигенного происхождения, если экологические условия климата и почв почти идентичны первоначальным. Такое явление, в частности, на­блюдается в отношении абрикоса, грецкого ореха и других растений в лесах Кавказа и Средней Азии, а также цитрусовых культур в Юж­ной Америке.

Экологически оценивать отдельные характеристики почв и почвен­ный покров в целом в отношении плодородия для растений следует весьма осмотрительно. Почва — целостная система, где все взаимо­связано и взаимообусловлено. Одно качество, положительное для тех или иных растений, может быть отрицательным для других.

С экологических позиций все растения можно объединить в три группы:

- растения широкого экологического оптимума,

- растения ограниченного экологического оптимума,

- растения узкого экологического оптимума.

Оптимум имеет очень конкретное содержание и разделяется, преж­де всего, на биоклиматический и почвенный.

Биоклиматические условия произрастания растений предусматривают отношение их к следующим показателям: температура, тепло, хладостойкость морозоустойчивость, жароустойчивость, продолжи­тельность вегетационного периода, необходимость периода покоя, во­доустойчивость, засухоустойчивость, влаголюбивость, продолжительность светового дня, интенсивность инсоляции и др.

Почвенный оптимум для растений широк и разнообразен и являет­ся основным содержанием учения о плодородии почв. Основные со­ставляющие почвенных условий, которые для разных растений имеют широкий, ограниченный или узкий оптимум, таковы: органическое вещество, мощность корнеобитаемого слоя, рН, гранулометрический состав, физическое состояние почвы, почвенная влага, элементы ми­нерального питания растений и т. д. Это отдельные частные характеристики почв, которыми обладает любая почва в разном количествен­ном, проявлении. Практик и исследователь имеет дело с конкретными почвами, разнообразие которых велико ц зависит от притока на поверхность Земли тепла и влаги. Центры происхождения растений в преобладающем большинстве насыщены конкретным биоклиматическим и почвенным содержанием.

Как бы далеко ни ушли культурные растения в своем внешнем со­матическом проявлении, созданном творчеством человека, они сохранили практически неизменным свой генетический фонд. Этот фонд закрепил в себе экологическую приспособленность к условиям внеш­ней биоклиматической и почвенной среды, к условиям обитания да­леких предков. Однако обширность биоклиматического ареала от­дельных растений не гарантирует им всеобщий почвенный экологи­ческий оптимум.