Теоретические основыэколого-биосферного земледелия - Юрий Алексеевич Овсянников Страница 44

По общему мнению, самый эффективный способ повышения доступности химических элементов — обогащение почвы органическим веществом, которое служит вещественной и энергетической базой для процесса почвообразования. Его упрощенная схема имеет следующий вид (рис. 9).

После отмирания живой материи органическое вещество попадает в почву и подвергается постепенному разрушению, которое осуществляется сменяющими друг друга почвенными животными и микроорганизмами. Каждый вид живых организмов участвует (прямо или косвенно) преимущественно на определенном этапе деструкции органического вещества, поэтому существенное одностороннее увеличение или, наоборот, снижение численности живых организмов ведет к нарушению обменных процессов. В педоценозах с измененной структурой минерализация органики может происходить с высокими потерями углерода за счет выделения его из почвы в виде углекислого газа. Это является весьма нежелательным процессом, так как ведет к снижению коэффициента гумификации. Правда, трансформация веществ в почве на каждом этапе превращений имеет несколько возможных вариантов, но они осуществимы только при определенной температуре, влажности среды и наличии соответствующих организмов. Множественность путей преобразования органического вещества является одним из свойств, возникшим в процессе эволюционного развития почв, позволяющим им поддерживать свой гомеостаз на определенном уровне в относительной независимости от окружающих факторов. Однако еще раз подчеркнем, что это возможно только при условии наличия в почве большого разнообразия живых организмов.

Рис. 9. Упрощенная схема почвообразовательного процесса

На определенных этапах трансформации органического вещества за счет специфических физико–химических свойств гуминовых и фульвокислот, а также за счет деятельности живых организмов осуществляется вовлечение в почвообразовательные процессы газообразного азота и минеральных элементов, содержащихся в материнской породе. Детали этих процессов рассмотрены выше. Их интенсивность также, в конечном итоге, зависит от видового состава биогеоценоза. Поэтому изменение его структуры крайне нежелательно. И, наоборот, для того, чтобы активизировать обменные процессы в почве, следует добиваться повышения степени ее биогенности, а для этого необходимо увеличить поступление органического вещества.

Естественное накопление в почве доступных для растении элементов минерального питания возможно только в том случае, если биота активно вовлекает материнскую породу в почвообразовательные процессы. За счет "вгрызания" биоты в материнскую породу входящие в ее состав элементы минерального питания переводятся в доступную для растений форму, а сам гумусовый горизонт как бы постепенно погружается в подстилающую породу. Непрерывность этого процесса — залог сохранения и тем более повышения плодородия почвы.

При этом необходимо четко представлять, что повышенное содержание необходимых для живых организмов химических элементов в верхних горизонтах почвы объясняется, с одной стороны, их надежным биологическим закреплением, а с другой — геохимическим выносом из активной зоны больших количеств подвижных веществ и элементов, которые образовались в результате воздействия живой материи на грунт и которые не имеют значения для биоты. Последние, не задерживаясь в верхних горизонтах, включаются в геохимический поток, создавая тем самым повышенную концентрацию в почве биофильных элементов. Следовательно, активное преобразование материнской породы, осуществляемое комплексом живых организмов, позволит решить одну из главных проблем природоохранного земледелия — обеспечение нормального питания растений макро– и микроэлементами. Но это возможно только при поступлении в почву соответствующего количества энергетического материала.

Значит, проблема обогащения почвы органическим веществом остается по–прежнему актуальной. В индустриально–технологических системах земледелия ее нерешенность компенсировалась внесением минеральных удобрений. В эколого–биосферном земледелии должны использоваться другие способы, не наносящие ущерба окружающей среде.

Основным источником органического материала, участвующего в почвообразовательных процессах естественных биогеоценозов, служат отмирающие корни, стебли и листья. В агрофитоценозах поступление растительного опада резко уменьшается, что отрицательно отражается на интенсивности обменных процессов в почве. Сохранить объемы поступления органического вещества в почву агробиогеоценозов можно за счет использования физиологических свойств самих растений. Частично этот вопрос обсуждался в разделе 4.3. Но, по–видимому, его значение в земледелии не ограничивается уже рассмотренным аспектом. Очевидно, выделительная функция корней, сформировавшаяся в процессе эволюционного развития растений, служит не только обеспечению энергией ассоциативных азотфиксаторов, но и активизации почвообразовательного процесса. Основание для такого заключения дают результаты исследований С. А. Самцевича. Он определил, что корневые системы растений в течение вегетационного периода выделяют большое количество органических веществ. Их общий объем соизмерим с урожаем надземной массы. Ежегодно в результате физиологической деятельности корневых систем в переводе на сухую массу в почву поступает до 5—10 и более тонн корневых выделений [484]. Следовательно, если ранее мы считали, что основным источником органического вещества, попадающего в почву, являются растительные остатки (корни и надземные части растений), то теперь следует учитывать и его поступление с прижизненными корневыми выделениями.

Количественная характеристика выделительной функции корневых систем, полученная С. А. Самцевичем, позволила ему высказать предположение, что корневые выделения растений в не меньшей степени, чем растительные остатки, принимают участие в формировании почвенного плодородия. Однако его предложение не привлекло к себе внимания. Очевидно, это объясняется тем, что решающая роль в повышении плодородия почв в этот период отводилась минеральным удобрениям. Другие способы считались менее эффективными. Но поскольку средства химизации стали рассматриваться как фактор загрязнения окружающей среды, оставить без внимания тот факт, что поступление органического вещества в почву из корневых систем растений равноценно поступлению его при внесении органических удобрений, было бы непростительной ошибкой. Более того, усилив поступление в почву корневых выделений (селекционным или агротехническим путем), можно решить проблему обогащения почвы органическим веществом [399].

Всякое предложение, направленное на решение проблемы нетрадиционными способами, должно иметь методологическую основу. Под этим понимается отсутствие противоречий между содержанием идеи и сущностью процесса, в рамках которого предлагается ее использовать. Изучение выделительной функции корневых систем показывает, что это свойство растений сформировалось в результате длительной эволюции и направлено на снижение зависимости от внешних факторов. Так, минеральное питание растений существенно улучшилось после того, как часть продуктов фотосинтеза в виде корневых выделений стала попадать в субстрат. Как и любое другое органическое вещество, они, вовлекаясь в почвообразовательный процесс, в конечном итоге ускорили перевод необходимых для растений химических элементов в доступную для них форму. Благодаря корневым выделениям растения получили возможность регулировать уровень своего минерального питания.

Очевидность участия растений в активном преобразовании окружающей среды с целью придания ей необходимых для жизни параметров следует и из анализа роли живого вещества в формировании биогеохимических круговоротов в биосфере [147].

Выделительная функция корневых систем имеет значение и для улучшения азотного питания растений. Корневые выделения служат прекрасной средой для микроорганизмов, осуществляющих ассоциативную азотфиксацию. Ее интенсивность находится в прямой зависимости от количества корневых выделений, поступающих в почву. Так, максимум азотфиксации совпадает по времени с максимальным поступлением в ризосферу корневых выделений [178], на образование которых направляется до 1/3 всех продуктов фотосинтеза [545]. То есть между интенсивностью