В научной литературе промелькнула гипотеза, что не гумус увеличивает урожай, а само по себе органическое вещество. Запахивая в почву растительные остатки (бурьян, специально высеянные травы, такие, как люпин), можно уже на второй год после освоения лишенной гумуса породы получать высокие урожаи сельскохозяйственных культур. Этот прием носит название сидерация — зеленое удобрение почвы. Высокие урожаи культур при сидерации связывают с улучшением физических свойств почв.
Высокогумусные почвы и почвы с запаханными растительными остатками обладают более высокой, чем лишенные органического вещества почвы, влагоемкостью, меньшей плотностью, большой порозностью. В этих почвах лучше водный режим и газообмен. Запашкой растительных остатков можно улучшить любой пустырь, любой отвал горной породы (конечно, не содержащий токсичных веществ, таких, как сульфиды), любую эродированную почву, у которой снесен водой или ветром верхний гумусовый слой.
То, что высокогумусовые почвы обладают хорошими физическими свойствами, известно давно. Очевидно, это качество и должно сыграть свою роль в повышении урожая. Но не только это. Химики установили, что гумус обладает буферностью к воздействию разных химических веществ, например минеральных удобрений. Это свойство он сообщает почве. Гумус может закреплять микроэлементы, чем, во-первых, спасает их от выноса из почвы, а, во-вторых, в случае химического загрязнения снимает их токсичность. Гумус, как и другие природные органические вещества и образования, например подстилка из хвои и листьев в лесу, — это кладовая некоторых нужных растению веществ, в особенности азота. Но освобождается этот азот очень медленно. Наблюдения многих исследователей показали, что при разложении опада листьев и трав содержание в них азота уменьшается медленнее, чем содержание углерода. И отношение углерода к азоту в гумусе меньше, чем в спаде. Следовательно, азот гумуса малодоступен. Однако это свойство может быть и полезным: гумус не дает возможности азоту потеряться из почвы, выноситься с водой (правда, в черноземах опасность выноса питательных веществ из профиля почвы мала: для этого с осадками в черноземы поступает недостаточно воды).
Существует еще одна гипотеза высокого плодородия гумуса. Она связана с биогеоценологическим принципом, сформулированным академиком В. Н. Сукачевым. Это так называемая микробиологическая теория.
Известно, что растение тесно связано в своей жизни с микроорганизмами. Микробы живут на листьях растений, на их корнях. Они фиксируют из воздуха азот, разрушают органические вещества и освобождают из них питательные элементы. Микроорганизмы могут выделять в почву ферменты и тем активизировать почвенные процессы. И может быть, плодородие высокогумусных почв (главным образом черноземов) — не в самом гумусе, не в законсервированных в нем соединениях азота и даже не в благоприятных физических свойствах, создаваемых гумусом. И то, и другое, и третье играет важную роль в жизни растений и биогеоценозов. Но может быть, самая главная роль гумуса — это создание благоприятного режима, благоприятных условий для жизни микроорганизмов. А уже микробы помогают растению, снабжая его и азотом, и другими питательными элементами, и, возможно, микроэлементами. Кстати, микроэлементы обычно заключены в плохо растворимых минералах и характер их освобождения еще не изучен. Если учесть, что в процессе эволюции живого вещества нашей планеты микроорганизмы появились значительно раньше, чем растения, то ясно, что именно последние должны были «согласовывать» свое существование с микроорганизмами, как «согласовывает» с ними свое существование человек.
Не природа гумуса (она важна, но не в плане плодородия), а скорее само количество и тот микробиоценоз — совокупность микроорганизмов, который создается благодаря этому гумусу — вот, согласно изложенной гипотезе, причина плодородия гумуса. И в этом, быть может, самое главное участие гумуса в создании почвенного плодородия.
Таким образом, чернозем как наиболее гумусная почва обладает множеством благоприятных для растения свойств, которые многие ученые рассматривают как свойства идеальной почвы. Правда, нельзя сбрасывать со счетов и другие свойства почв. Практика показывает, что выпаханные черноземы, отнюдь не потерявшие запасы гумуса, часто становятся менее плодородными из-за их распыления, разрушения структуры, ухудшения физических свойств. Конечно, в оценке роли почвы в питании растений необходимо также учитывать вид растений. Все сказанное о плодородии черноземов в первую очередь относится к хлебным злакам и корнеплодам. В то же время, например, чайный куст требует кислых почв, как и некоторые другие растения. Но во всех почвах гумус оказывает благоприятное воздействие как на свойства самих почв, так и на урожай растений.
Для каждой почвы в каждых климатических условиях существует определенный предел содержания гумуса. Он может не достигаться из-за разных причин, например из-за молодости почвы, эрозии, неправильного использования территории и т. д. Однако в гумусе скрывается один из важных элементов плодородия (пусть пока до конца не расшифрованный), и повышение его содержания неминуемо увеличивает урожай растений. Гумус — резерв для повышения плодородия почв, эффективности их использования. Только увеличение плодородия почв позволит решать такие важные для сельского хозяйства вопросы, как увеличение валового сбора зерна, овощей и пр. Создание высокогумусных, буферных к неблагоприятным воздействиям почв — одна из основных научных и практических задач.
* * *
Но безусловно, не только гумус и химические свойства определяют плодородие почв.
Однажды на семинаре по агрохимии в Тимирязевской академии Д. Н. Прянишников, основатель советской агрохимической школы, начертил кривую роста урожая сельскохозяйственных культур за сто лет и рядом кривую производства минеральных удобрений. Обе кривые совпали, что, по мнению Д. Н. Прянишникова, свидетельствовало об успехах агрохимии и роли минеральных удобрений. Но в этот момент к доске подошел профессор А. Г. Дояренко и начертил третью кривую — потребления мыла, которая также совпала с кривой урожайности. Все рассмеялись, и громче всех Д. Н. Прянишников.
Если осмыслить совпадение всех этих графиков, то напрашиваются несколько важных выводов. Безусловно, Д. Н. Прянишников был прав — применение минеральных удобрений резко повысило урожаи. Этот вывод подтверждался прямыми опытами с удобрениями. Но прав был и А. Г. Дояренко: корреляция, совпадение изменений двух величин не доказывает причинно-следственной их связи. Вполне понятно, что общее развитие производительных сил как в промышленности, так и в сельском хозяйстве вызывает общий подъем производительности труда, увеличение выхода продукции. Недаром наиболее высокие урожаи отмечаются в наиболее развитых странах. В этом плане, скажем, рост производства мыла отражает общий прогресс в народном хозяйстве страны, в том числе и в сельском хозяйстве. А общий прогресс включает не только увеличение производства и применения минеральных удобрений, но и улучшение обработки почв, селекцию новых, более урожайных сортов растений и т. д.
Следует также отметить, что А. Г. Дояренко обращал внимание и на другие сугубо почвенные проблемы, связанные с подъемом урожая. Чтобы эти проблемы были понятнее, нам придется вернуться в XIX век. Как уже говорилось, в середине XIX века усилиями Буссенго и Либиха была создана агрохимия, и земледелие получило в свои руки действенное средство для повышения урожая. В 1832 году был пущен первый завод по производству суперфосфата. Но уже П. А. Костычев обнаружил, что часто в почве содержится еще очень много питательных веществ, а урожаи на этой почве падают. И одна из причин этого падения — резкое ухудшение физических свойств почвы.
Одновременно в Германии М. Вольни начал детальное изучение физических свойств почвы: их плотности, порозности, влагопроводности, теплопроводности и т. д. Правда, исследования М. Вольни вел на почвах с нарушенным сложением, что вызвало ироническую реплику В. Р. Вильямса о «порошковедении». Но во-первых, ряд физических свойств почв, например плотность твердой фазы ее, поглощение воды из воздуха при относительной его влажности не свыше девяноста шести — девяноста восьми процентов и ряд других, не зависят от сложения почвы. И во-вторых, сам В. Р. Вильяме большое внимание уделял именно физическим свойствам почвы, справедливо считая, что структура — одно из самых важных свойств почвы, определяющее ее плодородие, урожай растений на ней.
