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. Ещё в I в. римский ученый-философ Плиний Старший отмечал:

Почва, которую украшают высокие и стройные деревья, далеко не самая лучшая, если не считать её пригодность для самих деревьев.

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, бахчёвые 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 чернозёмные почвы – лучшие пшеничные земли, на лёгких почвах хорошо растёт картофель и бахчёвые культуры, тяжёлые 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 сорго 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 теплоёмкостью и теплопроводностью, быть достаточно тёплой 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-климатических 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 (ямс, батат, таро), растения широкого спектра лесных поясов (яблоня, груша, слива, абрикос, мандарин, манго) и т. д. В последние годы даже такое типично таёжное растение, как брусника, и типично болотное, как клюква, становятся объектами сельскохозяйственного возделывания. Это свидетельствует о бесконечном 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 плодородияу получения максимальных урожаев необходимо достигать такого же единства между сельскохозяйственными растениями и культурными почвами.

Приведём несколько примеров. Родина арбуза – Южная Африка, где распространены красно-бурые и красно-коричневые почвы сухих саванн. Ожелезненносгь 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 чернозёмах 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 лёгким почвам объясняется мощным развитием корневой системы, её высокой способностью использовать большие объёмы 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, лёгкие опесчаненные почвы с слабовыветренными минералами, обогащённые 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 чернозёмах. 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 чернозёмам. В них достаточно высокое содержание гумуса и зольных элементов, нейтральная реакция среды, рыхлое структурное строение, хорошие физические свойства при умеренно тяжёлом гранулометрическом составе. Именно этим характеристикам отвечают лучшие пшеничные земли мира – чернозёмы Евразии, чернозёмовидные почвы североамериканских прерий и руброзёмы Аргентинской пампы. Произошла лишь некоторая эколого-климатическая 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 её формы не встречаются.

Субтропики со средиземноморским типом климата, в силу исторически сложившегося развития агрокультуры, стали главным мировым центром 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. Именно селекционеры из вида Nicotiana tabacum создали вид Nicotiana ructica с его особыми экологическими требованиями.

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, далёких 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 всё 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, влаголюбивосгь, 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, pH, 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 и 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 своём 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.