«Голодомор» на Руси

Когда урожай вывозится с поля, то часть азота, фосфора и калия удаляется и, следовательно, в следующий раз урожайность почвы будет снижаться. Этого не будет наблюдаться, если только оставить почву долго «отдыхать», пока составляющие ее породы будут разрушаться далее, высвобождая дополнительные фосфор и калий, а достаточное количество азота будет помещаться туда азотсодержащими бактериями. Это и есть естественное восстановление плодородия через разложение составляющих почву кусочков на минералы. Пусть этот процесс и медленный, но он идет и очень важен. А в случае засоления почвы из-за чрезмерного полива и растворения минералов, наоборот, этот процесс идет слишком быстро (что тоже плохо). Однако, земля давно уже заселена настолько плотно, что ее заведомо не хватает на то, чтобы полагаться на многолетнее естественное восстановление плодородия почвы; обрабатывать ее приходится намного больше.

Поэтому для роста сельскохозяйственного производства нужны естественные (навоз, компост) или искусственные (минеральные) удобрения. Кроме навоза можно использовать соли калия, фосфора и азота, содержащиеся в ряде минералов, из которых готовятся фосфорная мука и калиевые удобрения. В мире есть залежи фосфатов и калийных удобрений, меньше разведано азотистых минеральных веществ, но их производство возможно (и уже широко распространено) в химической промышленности. Использование минеральных удобрений требует затрат механической энергии по их извлечению, дроблению, перевозке, разбрасыванию. Все это надо делать или используя рабочий скот, или же используя машины и невозобновляемые энергоисточники энергии. Следовательно, для применения минеральных удобрений необходимы техника и горючее. Для производства минеральных удобрений нужна не только технология и источники энергии, но нужны также подготовленные люди. Производство аммиака из воздуха, например, очень энергоемко.

Азотфиксирующих бактерий очень много только в корнях некоторых растений, таких, как, например, клевер, гречиха, которые поэтому не нуждались в азотных удобрениях и, напротив, увеличивали после себя содержание азота в почве. Периодическое высевание этих растений используется для повышения урожайности.

Зачем нужна механическая обработка почвы?

Когда земледелец засевает семена растений, способных давать больше съедобных веществ, чем растения, обычно растущие на данной земле, окультуренные растения конкурируют за минеральные вещества, за солнечный свет и воду с неокультуренными растениями или сорняками. Сорняками считают все дикорастущие растения, появляющиеся в посевах сельскохозяйственных культур. Сорняки менее требовательны к условиям произрастания (у них отсутствуют затраты энергии на нужные человеку питательные вещества, составляющие значительный процент массы культурных растений. Масса семян сорняков относительно ниже). Поэтому сорняки опережают культурные растения в росте и развитии. Для борьбы с сорняками крестьянин плодородных районов непосредственно перед засеванием окультуренными семенами пахал землю, то есть переворачивал почву, перемещая проросшие сорняки в глубь почвы, и тем самым существенно затруднял рост сорняков, которые обычно стартовали быстрее, чем культурные растения. Сейчас эта задача может решаться внесением гербицидов, ядовитых веществ, которые специфически затрудняют рост сорняков и мало влияют на культурные растения. Если специфичность ядов невелика, то их вносят до посева культурных растений. За время до посева они должны быть в почве разрушены. Вторая цель переворачивания почвы — это ее аэрация и предотвращение испарения воды, доставляемой на поверхность по быстро формируемым в смоченной почве капиллярным ходам, которые ведут на поверхность земли. Аэрация способствует также улучшению работы азотфиксирующих бактерий и тем самым повышает плодородие почвы (см. выше). Переворачивание почвы или, как часто его называют, вспахивание, требовало применения существенной механической работы.

Не всегда тщательное вспахивание и тем более переворачивание обязательно: порой положительный эффект от зарывания семян сорняков перекрывается негативным эффектом от помещения наверх менее аэрированного слоя, в котором, следовательно, содержится меньше азота. Мало того, плодородный слой может быть настолько тонок, что переворачивание поместит наверх неплодородную почву.

При оставлении на поверхности почвы стерни и пожнивных остатков не образуется почвенной корки, благодаря чему улучшается водопроницаемость и воздухообмен; накапливается больше влаги, и почва разуплотняется; увеличивается содержание органического вещества в верхнем слое почвы, что повышает ее структурность; при рыхлении без оборота пласта постепенно исчезает плужная подошва. Безотвальная (без переворачивания пласта при вспашке) обработка и лесные полосы снижают закисление и засоление почвы. Многолетняя распашка почвы отвальными орудиями способствовала ее выдуванию и снижению содержания гумуса (органики) в пахотном слое на 25,8–30,4 % от его содержания в почве многолетней залежи. Плоскорезная обработка способствовала увеличению содержания гумуса на 13,2 % от его содержания при отвальной вспашке в открытом поле. Отмечу, что не существует универсальных рецептов, пригодных для всех районов и выращиваемых культур.

Роль правильного севооборота

Главной причиной снижения урожайности при бессменных посевах без внесения удобрений является одностороннее истощение почвы (как и всякое истощение вообще). Этому можно противостоять с помощью севооборота — научно обоснованного чередования сельскохозяйственных культур во времени и размещения их на полях. Положительная роль чередования тем значительнее, чем более несходны чередующиеся культуры по биологии и технологии выращивания. Если одна культура потребляет калий, но накапливает в почве азот, а другая в калии нуждается гораздо меньше, но требует много азота, то они при чередовании дадут больше питательных веществ, чем если бы постоянно выращивалась одна какая либо культура. Классическим севооборотом считается норфолский, возникший в Англии в XVIII в. (1 — клевер, 2 — озимая пшеница, 3 — турнепс, 4 — ячмень). В данном сочетании подобраны растения, имеющие разную потребность в разных элементах, что позволяет наиболее эффективно использовать возможности почвы.

При введении плодосменных севооборотов резко увеличилась обеспеченность скота кормами (зеленым кормом и сеном, богатым протеином и сочным кормом). Некоторое уменьшение площадей под зерновыми компенсировалось повышением их урожайности вследствие значительного увеличения навозного удобрения, очищения почвы от сорняков в пропашном поле и др. Было установлено, что в севообороте (по сравнению с бессменным возделыванием) зерновые культуры и сахарная свекла повышают урожайность в 1,5–2 раза, картофель — на 20–50 %. Люпин, гречиха, овес и некоторые другие культуры с помощью корневых выделений могут переводить в усвояемое состояние малодоступные соединения фосфора. Растения в процессе жизнедеятельности выделяют различные вещества: одни из них отрицательно/положительно действуют на последующие культуры, другие подавляют/ поощряют развитие полезных микроорганизмов. Введение в севооборот бобовых растений обогащает почву азотом.

Вторым способом повышения натурального плодородия является внесение в почву фекалий домашнего скота, которые называются навозом. Навоз является поставщиком для растений не только минеральных веществ, выделяемых бактериями из растительных остатков, особенно азотных соединений, но и углекислого газа, который выделяется в большом количестве в процессе разложения навоза и проникает в надпочвенный воздух, стимулируя процесс фотосинтеза и превращая высвобождаемый углерод в органику.

Натуральное и искусственное плодородие

Чтобы понять суть проблем сельского хозяйства необходимо остановиться на источниках энергии, используемой для обработки земли и повышения урожайности. Назовем состояние земли, при котором для повышения плодородия не используются невозобновляемые источники энергии, натуральным плодородием, чтобы не путать наше понятие с общепризнанным термином «естественное плодородие» — такого, которое достигается без использования удобрений. Дробление фосфатного камня на водяной мельнице и развоз лошадьми— это натуральное плодородие, но на базе человеческих действий. Натуральное плодородие следует отнести на счет солнечной энергии — до сих пор невозобновляемые источники энергии не используются. Но данная система имеет предел урожайности. Чтобы увеличить производство продовольствия, приходится использовать невозобновляемые источники энергии.

Большая часть удобрений производится за счет использования энергии при сжигании нефти и газа или гидроэлектростанций. Однако при строительстве гидроэлектростанций на равнинных участках заливаются большие территории, и не всегда ясно, более ли выгодно иметь там гидроэлектростанцию или использовать эти площади для производства зерновых, овощей, древесины, сена и другой продукциии. Видимо, в России уже построенные равнинные гидроэлектростанции, как правило, экономически и экологически выгодны по следующим причинам: обеспечивают производство дешевой электроэнергии без использования невозобновляемых энергоресурсов и загрязнения окружающей среды, не требуя большого числа работников; позволяют улучшить водоснабжение населенных пунктов и орошение прилегающих сельхозугодий; смягчают климат и т. д. Невыгодность равнинных ГЭС может проявиться при достаточно плотном населении страны или региона, когда земли абсолютно не хватает. Современной России до этого состояния далеко, а, например, в Западной Европе давно освоенные земли никто затапливать не собирается — могут обойтись. Строительство в горах гидроэлектростанции очень часто выгоднее, чем производство продуктов, которые можно получать с затапливаемой территории.

Для повышения продуктивности сельского хозяйства путем создания искусственного плодородия человечество использует невосполнимые источники энергии, но сделанные природой энергозапасы иссякают. Со временем ему придется либо перейти на использование термоядерной энергии, либо значительно лучше использовать энергию солнца, которая сейчас используется не более чем на 1 %. По мере все большего использования невосполнимых источников энергии и роста населения возникает энергозависимый избыток. Потребность этой части населения в энергоносителях может быть обеспечена использованием угля, нефти и газа. Китай, например, использует пока естественное плодородие. Видимо, именно там достигнуто максимально возможное без энергетической интенсификации сельское хозяйство. Американцами подсчитано (журнал «Экономист»), что рекордный урожай 2001 года Китай мог бы обеспечить не 850 миллионами человек, а используя только 50 млн. механизированные фермеров. Однако в этом случае стране придется перейти на искусственное плодородие, основанное на использовании невосполнимых источников энергии для производства искусственных удобрений и распашки почвы. Поэтому, несмотря на низкую производительность труда в сельском хозяйстве, Китай не форсирует его механизацию, пока нет своей нефти и не на что ее купить.

Сельское хозяйство и особенности исторического развития

Важнейшим фактором, влияющим на сельскохозяйственное производство и на историю, является выбор главной технологии сельского хозяйства, включая выбор главной культуры. По мнению многих историков, именно природно-климатический фактор оказывал важнейшее влияние на характер и темпы развития человеческого общества вообще и тех или иных народов и государств. Как показал опыт, путь цивилизации во многом является производной, зависящей от выбора сельскохозяйственной технологии, хотя это тот случай, когда невозможно определить, что первично, а что вторично (как часто говорят: «курица или яйцо?»). Выбор ржи, пшеницы, риса и кукурузы явился результатом очень долгого и трудного отбора и бессчетно— го количества экспериментов, определив становление нескольких цивилизаций. Пшеница, требующая, чтобы земля регулярно отдыхала, позволяет и предполагает занятие животноводством: можно ли вообразить историю Европы без домашних животных, плугов, упряжек, повозок? Культура же риса возникает на основе своего рода огородничества, интенсивного земледелия, не оставляющего места для животных. Это сказалось на экономическом развитии различных цивилизаций в период неустойчивого равновесия между ними в середине второго тысячелетия н. э. Интересно отметить, что система латифундий и крупных сельскохозяйственных предприятий в рисопроизводстве не утвердилась. Что касается кукурузы, то, по мнению Броделя, это, несомненно, самая удобная и продуктивная культура, из нее легче всего готовить повседневные блюда, ее возделывание требует относительно небольших затрат труда, оставляя время на досуг — отсюда привлечение крестьян к государственным работам и сооружение циклопических памятников индейских цивилизаций.