Экодача – безопасный урожай. Курс органического земледелия для начинающих - читать онлайн

Биоценология почвы

Как метко сказал основатель функциональной экологии академик РАН А.С. Керженцев, рассматривать почву отдельно от растительного сообщества (фитоценоза) – то же, что изучать отдельно верх и низ человека: верх только ест, а низ только испражняется. Оказывается, это понимание пришло в науку давно. С начала 1970-х до конца 80-х в нашем ВНИИ физиологии растений работала лаборатория почвенной ценологии. Эти ребята смотрели на почву именно как на сверхорганизм.

Рис. 1. Микробиоценоз размножается на границе почвы и органики

Рис. 2. Любая живность активнее размножается на границе разных сред

Они понимали: почва – прямой продукт растений, и её свойства определяются именно видовым составом фитоценоза. В почвах нет ничего, кроме неделимого, цельного, общающегося и генетически взаимосвязанного МИКРОБИОЦЕНОЗА, и его расщепление на отдельности мало что даст для практики. Они не изучали отдельные виды микробов – они искали способы управлять их ценозом, как целым. И они точно знали: этот ценоз управляем, причём очень простыми воздействиями.

Вот одно из их открытий: микробиоценоз взрывообразно размножается именно на границе почвы и органики (рис. 1 и 2). Там, где есть пороговая разница по органическому углероду. Дёрн, лесная подстилка, лепёшка, трупик. Оказалось, что и тут работает общий закон экологии: любая живность в разы активнее на границе разных сред. От сгустков органики волна активности и растущей биомассы микробов расходится радиально. От мульчи – волна вниз. При этом в определённых условиях численность азотофиксаторов временно растёт в сотни, даже в тысячу раз.

Ещё одно открытие ценологов: не всякий богатый видами микробный ценоз проявляет активность – включается. Его включают простейшие: амёбы, инфузории, жгутиковые. Хищники, волки среди зайцев. Гоняя и лопая бактерий, они кардинально стимулируют их размножение. Вот почему многие проблемы почвы решаются не просто массой растительных остатков, но грамотно приготовленным компостом: в нём ещё достаточно органики, но уже сформирован готовый, активный микробный биоценоз с простейшими.

И таких открытий было немало. Увы, в конце 80-х лабораторию закрыли. Но ребята работали не зря. В России появились новые многовидовые биопрепараты – по сути, модели микробных ценозов. И мы теперь знаем, почему и как они работают. Я о них ещё расскажу. Но они – для полей. А как нам, соточникам, быстро восстановить почвенные ценозы?

Огородное плодородие

Напомню: естественное плодородие – это активный круговорот органического вещества. В огороде мы создаём избыточный круговорот органики. Мы не просто возвращаем сюда всё, что тут выросло + навоз от урожая. Мы сеем сидераты, добавляем компосты и перегной, кухонные отходы, листву и ветки деревьев – всё что есть.

Да, сеять сидераты и вносить органику, поливая биопрепаратами – уже не просто природа, а наш труд. Но как иначе? Нам ведь нужны не мелкие горькие дички, а центнеры особо сладких и крупных плодов! Потому и плодородие нужно не обычное, а усиленное. И круговорот органики – усиленный. Но, получив органику, всё остальное почва сделает сама, причём бесплатно. Такой вклад нашего труда – только на пользу.

Два слова о гумусе. Гумус – то есть стабильный, старый гумус – исключительно ценная часть почвы. Он разуплотняет почву, повышает влагоудержание и воздухоносность, создаёт наилучшую среду для жизни почвенных организмов. Он фиксирует в себе токсичные вещества и тяжёлые металлы. Он умеет удерживать растворы, накапливать азот, ежеминутно поглощать и отдавать разные ионы и вещества.

Но подчеркнём жирной чертой: не гумус – их источник. Новые вещества поступают в обменный гумусовый комплекс из новой органики. Стабильный гумус – лишь свидетель и осадок бурной растительной деятельности и высокого плодородия. Опыты И.Ю. Мишиной (Тимирязевка) доказали: если тщательно выбрать органику растительных остатков, плодородность гумуса падает в 7–9 раз, и даже минералка её не восстанавливает. Что мы исключили, удалив органику? Её живой распад. Мы прервали круговорот жизни.

Но и на грядки нельзя валить сколько есть чего попало!

Оказывается, в почве работают две закономерности.

1. УСТОЙЧИВОЕ микробное сообщество, ОПТИМАЛЬНОЕ ДЛЯ ДАННОЙ ПОЧВЫ, использует энергию и вещество в разы эффективнее: из меньшей массы поступающей органики оно извлекает более активный углеродный обмен. Они берут качеством. Меньше органики, но больше плодородия – вот чем отличается нормальный микробиоценоз от мёртвой пахоты, заваленной соломой и залитой разными ЭМ и вытяжками непонятно чего. Вот почему, завалив грядки органикой, мы часто не видим соответствующего эффекта, а часто и наоборот.

2. Чем разнообразнее такое микробное сообщество, тем выше ЕГО СОПРОТИВЛЯЕМОСТЬ ВОЗДЕЙСТВИЯМ, СТРЕССАМ И ПАТОГЕНАМ. Именно поэтому так важно вводить в посев разные пожнивные, подпокровные культуры, сеять сидераты – у каждой культуры своя микрофлора. Почвенная экосистема страхуется на все случаи жизни.

И вот два вывода, стимулирующие мозги органиста.

Первый: дело не просто в огромной массе органики – дело ещё и в качестве, в правильности микрофлоры.

Второй: для обеднённой почвы навоз или свежий сидерат – не «глюкоза», а грубое сырьё и огромный трудовой фронт. Чтобы довести это сырьё до ума, даже при наличии всех нужных микробов нужен целый сезон. А микробов порой не хватает – к примеру, на бывших полях. Вот почему хороший компост более удобоварим и эффективен, чем навоз или солома: он не вызывает перекосов и сбоев в микробной системе, не «взрывает» процесс динамического плодородия.

Итого: плодородие, способное к сверхотдаче – круговорот не любого, а именно микробного углерода. И не абы каких микробов, а именно полезных и активных в данном конкретном случае. Задачка совершенно иного уровня!

Но нам, огородникам-любителям, спешить некуда. И кредиты над головой не висят, и почвы у нас далеко не самые плохие – нормальные микробы есть. В нашей ситуации «холь и лелей живность почвенную» – вполне себе работающий принцип. И лишняя органика нам не повредит – если её не хоронить лопатой, не закапывать солому, не сажать корнями в навоз. Давайте посмотрим, что и как с ней делать.

Сначала – взгляд и опыт садовода-природника, эколога и микробиолога А.И. Кузнецова.

Почвенная жизнь: очевидное невидимое

Факт Природы: на этой планете есть всего одна система земледелия, способная вечно воспроизводить устойчивые растительные сообщества: природная, или углеродно-круговоротная. Факт земледелия: или мы грамотно копируем природную систему, воссоздавая процветание биоценоза – или теряем почвы, пищу, здоровье и среду для жизни.

На самом деле, почва – это буквально: растение-минерало-микробо-грибо-черве-несекомо-растения, бесконечно и циклично использующие друг друга. Абсолютно неразделимая живая реальность: непрерывное общение, обмен информацией, постоянный обмен генами и веществами. Всё здесь влияет на других; фактически, все состоят друг из друга. И только раздробленный ум учёного делит это на части. И мы, начитанные огородники, увлечённо спорим о типе почвы, о минералах, потом о корнях, об органических удобрениях, о червях, о микробах – и никак не можем увидеть почву и её обитателей целиком!

Давайте попробуем. Глянем с высоты самого высокого дерева, прожив несколько лет за полчаса. Проследим от начала до конца путь упавшего листа – всё, что из него родилось и чем закончилось.

Начало начал жизни – зелёные листья. Тут, начавшись с глюкозы, готовится пища для всех обитателей Земли. Годовой «урожай» биосферы – около 240 миллиардов тонн сухой растительной биомассы! Такова растительная жизнь: она кормит. Животная жизнь, разложив органику обратно на воду и углекислый газ, высвобождает энергию Солнца и пользуется ею для всеобщего радостного шебуршания. Все остатки подбирает микробная жизнь – и разобрав всё на молекулы, возвращает растениям 99 % всех изначальных веществ, прибавив ещё и новые, из воздуха и горных пород. И растения снова их поглощают, создавая всё разнообразие органических веществ.

Но как именно они питаются? Это – главный вопрос агрономии. И представьте, он всё ещё открыт!

Читая учебники, мы просвещённо верим: всё просто, как в гидропонной теплице. Мол, в растворе есть всякие соли, всосал, как насос – и вся премудрость. Это было бы здорово! Увы, практика удобрений вовсе не так однозначна. Во-первых, одни элементы тут же вымываются, а другие прочно связываются и уже нерастворимы. Во-вторых, растворённые соли конфликтуют и конкурируют – одни блокируют усвоение других. В-третьих, и главное: отнюдь не солями едиными живо растение! Из плодородной почвы оно получает кучу органических веществ: углеводы, аминокислоты, органические соли и разные БАВ, вплоть до гормонов. Где и как всё это взять?

В природе этих проблем нет. Все растения сами производят сырьё для своего питания – органику. Но «в сыром виде» усваивать её не могут. А вот в «варённом» – ещё как! Варят, то есть переваривают, органику почвенные обитатели. Окончательно готовят её, сервируют и подают грибы и микробы. А растения не просто едят, но и заказывают, платят и управляют этим сервисом. Это – основной, динамический способ питания растений. По сути, каждый корешок в естественной почве – единый живой «корне-микробо-гриб». Этому симбиозу столько же миллионов лет, сколько самой флоре. И пока симбиоз активен, продуктивность растений оптимальна и бесконечна.

Кладовщики. Кислый и сладкий гумус

Не только мы отмечаем Праздник Урожая. Осенью вся накопленная органика – листья, стебли, часть веток – падает на землю, а в почве отмирает столько же старых корней. Потеплело – налетай, кто может, энергию дают!!! И начинается пир сапрофитов – потребителей мёртвой органики.

ПОЧВЕННОЕ ПИЩЕВАРЕНИЕ. Способ питания сапрофитов – сама суть плодородия. Все сапрофиты всасывают питательные органические растворы. Животные, в том числе и мы с вами – поверхностью кишечников, а микробы и грибы – всей поверхностью клеток и грибниц. Но чтобы всосать, надо сперва приготовить «усвояемый суп». Для этого существуют ферменты.

Микробы с грибами выделяют их прямо наружу, буквально напитывают ими всё вокруг себя. Растворилось – прошу к столу, супчик готов! Прочая почвенная живность не отстаёт: выдаёт с помётом и ферменты, и новых микробов. Представьте себе этот живой «бульон из желудочного сока»: в каждом грамме почвы под мульчой – миллиарды едоков, и все, кто может, переваривают всё, что доступно!

Вот тут, во время пира, растения и получают свою законную долю – массу питательных и биоактивных веществ. И получают изрядно! Специально для этого созданы поверхностные, питающие корни – половина, а у деревьев, злаков и прочих мочковато-корневых – три четверти корневой системы. Эти корни распластаны под мульчой, простираясь далеко за пределы крон. Их задача – быстро всосать пищеварительный микробный «бульон», ухватив каждую росинку, любой дождик. В это же время глубинные, или водяные корни достают из подпочвы воду и толику минералов – их растворила и сохранила в гумусе, опять-таки, поедаемая органическая мульча.

Итого: плодородие – это активное почвенное пищеварение, поедание и переваривание. Почва ест – растения питаются и процветают. Кончилась еда – плодородие исчезает. И корни вынуждены довольствоваться «запасными консервами», в которых почти нечего есть – гумусом. Выживание и какую-то урожайность он обеспечит. Но ведь нам нужна высочайшая продуктивность!

ГРИБЫ И БАКТЕРИИ. 80–95 % всей природной органики разлагают грибы. Это самые древние, многочисленные и удивительные существа планеты. До сих пор мы изучили дай бог 5 % их видового разнообразия! Самый мощный ферментный аппарат – у них. Самые приспособляемые и изменчивые, самые устойчивые к холоду и жаре – они. Питаться могут чем угодно, живут везде, где есть хоть какая-то влага. Там, где освоился гриб, микробам достанутся только «объедки». Разные грибы пронизывают почву и древесину, создают симбиозы и паразитируют, развивают многотонные грибницы… Но как раз те, что нужны растениям, живут только в естественной среде – плугов и удобрений не выносят.

Бактерии проигрывают в мощности, зато берут числом и уменьем. У них больше разных способов питания: окисляют и органику, и минералы, могут и азот воздуха фиксировать, и фотосинтезировать. Больше разных сред обитания: многие живут без воздуха. Чуть не половина сапрофитных бактерий получает сигнальный корм от растений, напрямую сотрудничая с корнями.

По ходу пира наши опавшие листья трансформируются в пространстве и времени.

Прежде всего едоки сменяют друг друга по мере съедания и «переваренности» корма. На свежачок опада сразу накидываются любители растворимых сладких «компотов» – компания дрожжей, бактерий-азотофиксаторов и низших грибов. За ними следуют едоки крахмала, пектина, белков – более сильные грибы, бактерии и актиномицеты. Съев удобоваримое, они уходят, оставив «за столом» более медлительных, но более мощных разлагателей грубой клетчатки и лигнина. В основном это сенные палочки, грибная «плесень» типа триходермы, да разные шляпочные грибы типа опят. Они работают на границе подстилки с плотной почвой. Тут уже одна труха, прожилки, но и они будут съедены и просеяны ещё ниже.

В это же время в почве поедаются миллионы отмерших корней. У них двойная роль: и пища, и структура. Именно их каналы – первые квартиры и дороги для почвенной фауны, быстрые пути для новых корней, дрены для воды и «трахеи» для газов. Эта сеть вкупе с ходами червей – та самая истинная, функциональная, многолетняя почвенная структура, которую невозможно создать с помощью машин.

Разлагая органику, сапрофиты располагаются послойно: чем глубже слой, тем труднее переваривать его остатки. Едоки строго распределили зоны кормёжки, и каждый знает свою часть работы. А корни знают структуру едоков. Вот откуда столько неувязок, когда органику закапывают или запахивают. И так мало пользы, когда её компостируют в кучах.

КИСЛЫЙ ГУМУС. В самом нижнем слое подстилки – самые несъедобные «объедки». Да и кислорода тут меньше. Грубые остатки органики, сама грибница, продукты микробов, их ферменты – всё «выпадает в осадок», уплотняется, полимеризуется и темнеет. Это – первичный гумус микробно-грибного происхождения, или «кислый гумус», «мор». Он связывается с минералами, создавая тот самый «обменный», или «поглощающий почвенный комплекс» (ППК), что описан в агрохимии, как основа плодородия.

Реальный гумус – огромное вольное разнообразие полимеров. Гуминовые кислоты, фульвокислоты, гуматы, фульваты – их выделяют весьма условно. Для практики это совершенно не важно. Важнее вот что: количество и качество гумуса зависит не от состава микробов, а от климата, исходного «корма» и минеральной части почвы. Гумус накапливается только в умеренном и холодном климате: здесь сапрофиты и растения не успевают усвоить всю органику – зимой спят. В сухих степях её оседает больше всего: там ещё и в засуху органика почти не усваивается. В дождливых лесах Нечерноземья гумуса меньше: изрядная его часть вымывается водой. В тропических лесах гумуса нет вообще – всё разметается и переходит в тела и древесину, не успев осесть.

В почве гумус живёт тысячелетиями – если, конечно, почву не перелопачивать. Разлагать его прочные соединения могут только «специалисты» с особо мощными ферментами – грибы (шампиньоны, зонтики, навозники, говорушки, дождевики и пр.) и некоторые бактерии. Но энергии тут уже почти нет, есть почти нечего, и охотников крайне мало.

Фактически гумус – не источник пищи, а её осадок, «отстойник». Не причина, а следствие, свидетель плодородия. Признак того, что здесь долго разлагалась органика растений. Плодородие родится не в гумусе. Наоборот, гумус родится в плодородии!

Гумусный слой – по сути, огромная многолетняя общая «какашка» червей, грибов и микробов. Запасной, резервный, буферный – но не плодородный слой. Для почвы это – общий буфер, склад-накопитель и среда обмена минералов и некоторых БАВ. Растения получают из гумусной кладовой очень немного. Гумус – такая же «пища» для них, как для нас сухая трава: теоретически есть можно, но лучше в чай.

Но родившись в эволюции, гумус стал незаменимым для жизни. Сейчас на планету сыплются «какашки человечества» – около десяти миллионов видов токсичных веществ. Мы давно уже должны были бы отравиться, задохнуться в собственных отходах. Но, к счастью, есть гумусный слой. Именно он связывает и удерживает соли тяжелых металлов, радионуклиды, нефтяные производные, пестициды и прочие яды. Гумус – биологический фильтр земной суши. Не уничтожать, не расходовать – создавать его надо!

А настоящая пища для корней – продукты переваривания органики, поставляемые «кухней» сапрофитов. Наглядное доказательство – влажные тропические леса. Здесь грибы и микробы активнее на порядок, органика разлагается круглый год, и гумус просто не накапливается – не успевает. Самая буйная на планете растительность – результат бесконечного пира сапрофитов, а вовсе не гумусных запасов!

Итак, роль сапрофитов проста: расщеплять и поедать то, что дали растения. Мульча – «откормочный цех» почвы, а в целом – система возврата. Микробов и грибов тут плодится тьма-тьмущая. В лесу их больше, чем червей: до 400 г на кв. метре, а в степи ещё вдвое больше! Выделяя свои продукты и углекислый газ органики, сменяя друг друга и сами становясь пищей, они постепенно отдают растениям всё, что от них получили. И лишь крохотные остатки этой органики переходят в состояние стабильного гумуса.

Кстати, давайте уточним кое-что о сапрофитах.

КУДА ДЕВАЕТСЯ МЁРТВЫЙ МИКРОБ? Судьбу «откормленных» микробов агрономы разумеют по-разному. Например, Ю.И. Слащинин пишет, что они массово гибнут, а их трупы – «перегной» – достаются растениям. Другие пишут, что микробы массово поедают друг друга. Кто же прав?.. На самом деле, в природе нет ни массовой гибели микробов, ни массового взаимопожирания.

Не могут микробы просто взять и умереть. В природной почве такое немыслимо. Здесь, при любом ухудшении условий, микробы уходят в анабиоз: превращаются в споры, собираются в микроколонии, окукливаются в цисты. В таком виде им нипочём десятилетия засухи или бескормицы.

Съев весь корм, колония сначала растворяет своих же (ауто́лиз), и на их продуктах откармливает элитную зондеркоманду – продолжателей рода. Те наелись – и опять же в цисты, в споры. Кстати, именно так многие микробы-симбионты помогают корням: отработав, частично аутолизируются – ешьте наш азот! А мы снова в «спорах» переждём. Так и ждут разные микробы нового «приказа»: стоит появиться корму, ффух! – и вот вам новая колония, как огонь вспыхнул.

Конечно, микробы-антагонисты часто травят друг дружку ядами, но это скорее предупредительный контакт: корм отбить, территорию удержать. Массовая гибель тут – большая редкость. В основном, микробы одного типа питания сотрудничают, создавая дружественные ассоциации. Есть в микромире и направленный паразитизм: одни могут поедать других, чтобы впитать их сахара или белки. Однако и этого в почве совсем немного: сапрофиты умеют отлично защищаться, а сами друг друга не едят.

В общем, «труп микроба» в почве – раритет. Ну, конечно, если вывернуть пласт плугом, многих бактерий убьёт ультрафиолет. Или шарахнуть почву ядом типа нитрафена – тут уж сдохнет всё, что попалось под руку с опрыскивателем. Но и тут, как только жизнь оклемается, «трупы» будут кем-то съедены. В почве никакая органика не лежит дольше минуты – всё тут же съедается! И микробные клетки в первую очередь.

Растения, как уже упомянуто, «есть микробов» не могут: у них ферментов для этого нет. Есть, правда, хищные растения – те и насекомых переваривают, и даже лягушек. Но в наших садах они не водятся.

Видимо, больше всего живых микробов поедает почвенная фауна. Главные хищники микробов – инфузории, жгутиковые, амёбы и прочая микрофауна. Этих жрут всякие ногохвостки и коловратки. Под мульчой всё это перерабатывают разные черви, и большинство микробов пройдёт через их кишечник. Часть, конечно, усвоится. Именно микробы – главный азотный, то есть белковый, корм червей, основа почвенного белкового обмена. Однако большинство выйдет наружу мало что живыми – ещё и в компании новых сотоварищей.

В общем, в почве всё время пульсирует, целенаправленно множится и тухнет постоянное сообщество микробов, их спор и цист. Нам важно, что численность активных кадров и активность их ферментов зависит от корма, влаги и тепла на данный момент. Это и есть главные условия пищеварения. Они же – условия возврата азота и углерода. Эти же условия определяют, в биологическом смысле, скорость общей гумификации. Иными словами – активность динамического плодородия.

ПОЧВЕННАЯ ЖИВНОСТЬ. Итак, с микрофлорой ясно. Довершим картину: есть ещё почвенные животные, и они – не последние гости на пиру. Их вклад в распад органики в лесу – 10–15 %, в степи – до 25 %, а в органических грядках ещё больше.

Главные животные почвы – черви. Затем насекомые, моллюски, многоножки, мокрицы и всякая мелочь – клещи, ногохвостки, коловратки и прочая мизерность, вплоть до инфузорий и амёб. Работают они так же последовательно и живут так же послойно. Их кишечники – свёрнутая внутрь наружная среда: здесь также работают микробы-сапрофиты, но во многом свои. Свои у них и ферменты, и свой конечный продукт.

Представьте: миллиарды подвижных тварей постоянно запихивают и пропускают через себя свою «внешнюю среду» – почву с органикой, обогащая её микробами, ферментами и БАВ, а заодно перемешивая, растаскивая и распределяя по норам. Вот она – живая архитектура плодородия! Без этой «механики» почва не смогла бы ни дышать, ни накапливать подземную росу, ни поддерживать и питать юные корни.

Наевшись, почвенная живность радостно ползает, лазает и роет километры всяких ходов. И все выполняют одну главную задачу: ³/₄ съеденного выдают в виде помёта, старательно обогащённого микробами. То есть поддерживают белковый обмен почвы. Особенно преуспели в этом черви. Фактически, они рассеивают микробов и по-своему гумифицируют органику. Помогают им и мокрицы, и разные личинки. После них образуется «сладкий гумус» – «мулль». Он намного питательнее и биологически активнее, чем мор. Тут ещё много энергии и питания для микробов и грибов – а значит, и для корней. Поэтому его и называют «биогумусом».

Итого. Полноценное питание растений – это пищеварение почвы в буквальном смысле этого слова. Оно же и есть плодородие.

«ГНОЙ». Странно, но факт: большинство учёных, да что там – даже сами земледельцы-органисты до сих пор путаются с органической частью почвы. Гумус, компост, перегной и даже навоз для них – как бы одно и то же: «органика». Их отношение: «органика хороша любая, и нечего тут усложнять». Это верно лишь в том смысле, что хоть какая-то органика лучше, чем никакой. Однако в естественном плодородии органика органике – рознь. Внесём ясность.

Гумус – конечный продукт ферментативного распада органики, естественный предел её распада.

Компост (в переводе – «смесь, смешанный») – продукт естественного, ферментативного, микробно-черве-грибного процесса гумификации. При правильном компостировании получается аэробный продукт – органика разлагается в присутствии воздуха. Углерод органики биологически окисляется. Отсюда химический и микробный состав дёрна и подстилки, комфортность для корней, и главное – санитарная чистота, отсутствие патогенной микрофлоры. Кислород – главное условие нормального почвенного пищеварения.

Навозы и помёты – совсем иное дело. Нигде в природе вы не найдёте больших навозных куч!

Перегной, то есть навоз, перегнивший в куче – в основном продукт анаэробного процесса: гниения или брожения. В анаэробной среде совершенно иной состав микробов. Сначала куча «загорается» – разогревается до 60–70 °C: работают термофильные бактерии, которым, как и многим плесеням, жар не страшен. Мы радуемся: куча обеззараживается! Да, многие патогены гибнут, но далеко не все – большинство спор остаётся. Зато аэробные сапрофиты вымирают массово. Гибнут и кишечные бактерии – защитники организма от патогенов. Остаются плесени и гнилостные бактерии – поедатели белков навоза. При этом выделяются токсичные и зловонные продукты бескислородного полураспада органики: сероводород, метан, индол, скатол и пр.

Конечно, потом, когда куча уже перестаёт «пахнуть», она начинает постепенно дышать, и в неё прорастают сапрофитные грибы – с поверхности начинается аэробный процесс. Но гнилостные микробы никуда не делись. А среди них тьма всяких бацилл и кокков – возбудителей раневых инфекций, гангрен и прочих бед. Буквально – создателей «ГНОЯ». И возбудители грибных болезней – плесени и гнили – тоже сохранились, потому что не было сапрофитов с их антибиотиками.

В природе такое бывает редко и недолго – в трупах, в ямах с водой, в болоте. Но для почвообразования гниение не характерно. И «переГНОЯ» там нет и быть не может. Почва пахнет почвой – это запах аэробных актиномицетов.

Конечно, слово есть слово. Обычно «перегноем» называют уже полностью выветренный навоз, отлежавший минимум года два. Видимо, главное тут не «гной», а «пере», в смысле «уже давно, с избытком перегнил». Но и такой перегной, по сути, мало полезен: вся «кухня», вся энергия и работа органики уже пропали даром! Есть один способ природного внесения навоза: в виде мульчи, тонким слоем на почву, как это делают все животные.

…Итак, чтобы произвести питательные вещества и гумус, нужны сапрофиты и черви. А чтобы досыта накормить растения, необходимы симбионты-снабженцы: прикорневые (ризосферные) микробы и микоризные грибы. Это уже не накопители – наоборот, это транспортёры, курьеры и доставка на дом. Их задача – отдать накопленные запасы обратно растениям.

О них и поговорим.

Снабженцы: ризосфера[1] и микориза[2]

Факты, наблюдаемые уже лет сто, показывают: полноценное питание растений в природе опосредованно. Его обеспечивают две группы «снабженцев». Первая – прикорневые, или ризосферные микробы. Вторая – грибы, образующие микоризу.

Активно стремясь выжить, растения реагируют, «думают» не столько кроной, сколько корнями. Точнее, их юными растущими кончиками и корневыми волосками. Именно волоски – активная зона обмена. Обмена, а не только всасывания! Корни постоянно выделяют разные БАВ, сахара и даже аминокислоты. В почву уходит до 40 % всех продуктов фотосинтеза. Вдумаемся: природа не расходует зря ни одной молекулы, а тут – почти половина всей энергии! Для чего? Так растения целенаправленно привлекают и разводят нужных микробов и грибы. Корешки растут буквально в чулке из симбиотических колоний.

МИКРОБЫ РИЗОСФЕРЫ изучены весьма детально. Это разные сапрофиты – любители сахаров и прочей легкодоступной пищи. Кто-то из них фиксирует азот воздуха, кто-то переводит его в простые соли, кто-то растворяет фосфор и калий, кто-то поставляет микроэлементы, кто-то ферментативно разлагает прочные гуминовые соединения. И все как зеницу ока берегут своих кормильцев – растения – от нападения патогенов, выделяя целые комплексы фитонцидов и антибиотиков. Например, сапрофитный гриб триходерма производит до 60, псевдомонада – до 40, а сенная палочка – около 80 «лекарств»! В природе растения почти не страдают от корневых гнилей – в отличие от «интенсивных» полей.

И вот самое важное: ассоциация ризосферных микробов тонко управляется самим растением. Выделяя то или это, растение буквально заказывает, что ему сейчас нужно. Например, нужен азот – выделяет углеводы и сигнальные вещества для азотофиксаторов. Те съели всю свою порцию, дали пайку азота – и сошли со сцены: ужались, растворились, окуклились в цисты. Теперь нужен фосфор, и растение чем-то кормит фосфомобилизаторов. Псевдомонадам – защитникам от гнилей – нужен азот, и выделяются аминокислоты. И так весь сезон: корни растут, и вокруг них всё время «дышит» состав и «качается» численность обслуги. Иначе говоря, ризосфера – не просто поставщик, но и дозатор.

Многие растения, первыми из коих были изучены бобовые, поселяют симбионтов прямо в своих корнях. Прорастающее семечко «ловит» нужных бактерий в почве, быстро прикармливает, поселяет и начинает «доить». Иначе всходы развиваются крайне медленно и хило.

Многие идеализируют азотофиксацию, считая её чуть ли не единственным источником азота. На деле её возможности ограничены: плата азотофиксаторам очень недёшева! Посему в природе используется более простое и малозатратное азотное питание: прямое всасывание органических растворов. Высокий белковый обмен почвы может давать на порядок больше, чем все азотофиксаторы. В том числе и органического азота типа аминов и аминокислот. Как же их не заметили? Да просто: такой азот агрохимическим анализом не определяется.

МИКОРИЗНЫЕ ГРИБЫ. Факт: одна ризосфера вряд ли помогла бы растительному царству завоевать все уголки планеты. Крохотным бактериям и микрогрибкам, хоть их и триллионы, не доступен большой окружающий объём. Сравните с ними шляпочный гриб: центнеры его грибницы могут пронизывать сотни кубометров почвы. И представьте, вся эта живая масса напрямую подключена к корням растений!

В добывании почвенных растворов и воды грибам, видимо, нет равных. Всасывающая поверхность грибниц в сотни раз больше, чем у корней. Некоторые грибницы расползаются на сотни метров и весят по нескольку тонн! И если растения могут усваивать только «юный», подвижный гумус, то сапрофитные грибы с их ферментным аппаратом – почти всё: и фосфориты, и прочные гуматы, и клетчатку с лигнином, а уж органику мульчи «глотают, не жуя».

По разным данным, до 95 % всех наземных растений могут создавать микоризу с дружественными грибами. Их совместная эволюция закреплена генетически: у растений давно найдены «микоризные» гены, а у грибов – «растительные». Фактически, правильнее говорить о микоризе, как об особой форме питания растений.

Для природных почв микориза – не исключение, а основное правило. А вот в пахотных почвах эти грибы жить не могут: не выдерживают разрушения. Немногие опыты показывают: микориза может значительно увеличивать урожайность.

В отличие от микробного симбиоза, микориза – очень плотный контакт, почти срастание. Грибница может оплетать корни, присасываясь, а может врастать своими выростами прямо в клетки корневых тканей. Здесь тот же взаимовыгодный обмен: растения грибам – сахара, а грибы растениям – воду и свои растворы, как минеральные, так и органические. Причём, судя по всему, в огромных количествах: подключившись к грибу, многие растения даже перестают выращивать корневые волоски! Фактически, образуется единый организм: грибо-растение.

Факт: почти все растительные семейства – микоризники. Некоторые вообще без грибов жить не могут. Вспомните хотя бы вересковые, брусничные, облепиху, орхидеи, лещину – те без своего гриба даже не прорастают.

Если ризосферные микробы – специализированные магазины, то микориза – гипермаркет. Видимо, обмен продуктами и питание она увеличивает многократно. И прежде всего снабжение водой. Микориза – настоящий насос. В природе она фактически исключает водный дефицит, усиливая подачу воды часто на порядок. И вода это не простая – растворы минералов, витаминов и других важных БАВ.

Особо важна поставка калия (К) и фосфора (Р), без которых нет нормального развития и плодоношения. Их запасы в почве огромны, но калий быстро вымывается, а фосфор, наоборот, очень трудно растворить. Фактически, частый дефицит Р и К – результат отсутствия микоризных грибов.

Однако прямой дефицит Р и К – только часть проблемы. Это простой «стройматериал». А есть ещё и сами «строители»: гормоны развития. Закладкой плодовых органов руководят именно они. И тут открывается ещё одна, возможно, главная роль микоризы. Оказывается, сам гриб может стимулировать свои растения, поставляя корням определённые гормоны. Например, гиббереллины, растительные гормоны роста.

И вот недавнее открытие: грибы создают «коммуникационные сети». Опыты с использованием меченых атомов показали: гриб подключается не к одному, а сразу ко многим растениям, связывая их в единую систему. Фактически, с помощью микоризы растения и кормят, и стимулируют друг друга. Как видим, сверхорганизм биоценоза – не метафора, а буквальность. Он имеет даже «кровеносную систему»! Не потому ли растительные сообщества так устойчивы?

Нам важно следствие этого общения: гриб интенсивно забирает «лишнюю» глюкозу, давая растению всё для её нового синтеза. Фактически, микориза стимулирует усиление фотосинтеза.

Страшно подумать: в копаных и паханых почвах все эти древние природные механизмы убиты. Полезным грибам тут не выжить, фауны крайне мало, а микрофлора наполовину патогенная. И вот это – «агрокультура»! Может, потому и живут наши растения, как одинокие путники в пустыне: страдают, болеют и плодоносят не каждый год?

Итак, вырисовывается более ясная картина растительного питания.

Основное питание – динамическое, за счёт почвенного пищеварения. Дополнительное, запасное – гумусное. Как первое, так и второе в норме – симбиотическое, и лишь при невозможности симбиоза – автономное.

Иначе: растения питаются органикой так же, как и минералами – при возможности. Но научная агрономия почему-то выбрала только минеральную агрохимию.

Углеродное питание: воздух или почва?.

Можно ли вообще сомневаться в классических азах ботаники? Например, в том, что растения поглощают углекислый газ из воздуха? Это же ещё Тимирязев блестяще доказал! Однако современная агрономия ставит это под большое сомнение. Поступление углерода в растение идёт, видимо, разными путями.

Мы с коллегами продолжаем обсуждать этот вечный вопрос, и вот что есть на сегодня.

Агрономия очень много говорит о минеральном питании. И создаётся иллюзия, будто бы оно – главное. Но рассмотрим сухую массу растений. Половина растительной ткани – углерод. Ещё 20 % – кислород, 15 % – азот, 8 % – водород. Итого – около 90 %, собственно, воздуха и воды. Ведь большая часть почвенного азота – тоже из воздуха. И только 5–7 % растения – зола, минералы: фосфор, калий, кальций и магний. Микроэлементов – сотые доли процента.

Налицо факт: самая важная часть растительного питания – углерод. А его единственным источником классика Тимирязева считает углекислый газ, СО₂.

Растения лепят органику из СО₂ и воды. Мы окисляем её обратно до СО₂ и воды. Так и обмениваемся: мы – все едоки органики – даём растениям углекислый газ, а они нам – органику и кислород. Таков взгляд классики.

Но вот проблема: углекислого газа в воздухе катастрофически мало – всего 0,035 %. Культурным растениям, с их явно завышенной продуктивностью, его не должно хватать. Летом, в солнечный и безветренный день, вокруг листьев быстро создаётся «вакуум» углекислого газа, и чем выше от земли, тем больше его дефицит. В теплице, уже через шесть недель после внесения навоза, уровень СО₂ падает до 0,01 %! Установлено: при такой концентрации СО₂фотосинтез резко падает, а при ещё меньшей почти замирает.

Всё это как-то не вяжется с буйным процветанием растительного царства. Разве могли растения миллионы лет так рисковать своим выживанием?.. Например, высоко в горах, или на Крайнем Севере? Не поспешил ли Климент Аркадьевич[3], приписав поглощение СО₂ только листьям?.. Если не листьями – как добывают растения столько углерода?

Вот осмысленные мною рассуждения А.И. Кузнецова и ещё нескольких опытников.

Углерод – да. Но откуда?