Текст книги "Новейшая энциклопедия огородника"

Как поешь, так и покормишь!

Закон природы

Факты, наблюдаемые уже лет сто, показывают: полноценное питание растений в природе опосредовано. 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. Для чего? Так растения целенаправленно привлекают и разводят нужных микробов и грибы. Корешки растут буквально в чулке из симбиотических колоний.

Вдумаемся: природа не расходует зря ни одной молекулы, а тут – почти половина всей энергии! Разумеется, ее тратят недаром. В обмен растения имеют полное и всестороннее почвенное обслуживание, от питания и ферментов до гормонов и антибиотиков. Отдавая то, что имеют, растения получают то, чего сами взять не могут. Напомню: в обмен на грамм азота азотофиксаторам скармливается до 20 г глюкозы. Так же, по бартеру, «вымениваются» защитные вещества, стимуляторы, минералы, а у грибов и вода. Это истинный симбиоз – тут все заботятся друг о друге. Без него у растений не было бы шансов выжить.

Зри в корень! Если микроскоп хорош, увидишь массу интересного!

Микробы ризосферы изучены весьма детально. Это разные сапрофиты – любители сахаров и прочей легкодоступной пищи. Кто-то 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 все время «дышит» состав и «качается» численность обслуги.

Иначе говоря, ризосфера – не просто поставщик, но и дозатор. Те фантастические датчики, с помощью которых ученые выращивают в фитотронах невероятно продуктивные растения – вот они. Если есть все условия для микробов, растение использует их по максимуму. Многие, первыми из коих были изучены бобовые, поселяют симбионтов прямо в своих корнях. Прорастающее семечко «ловит» симбионтов в почве, быстро прикармливает, поселяет и начинает «доить». Иначе всходы развиваются крайне медленно и хило.

Теперь проясним общую картину. Считается, что главная работа ризосферы – поставка азота в обмен на сахара. И многие идеализируют азотофиксацию, считая ее чуть ли не единственным источником азота. На деле ее возможности ограничены: плата азотофиксаторам очень не дешева! 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. Чем больше в почве грибов и бактерий, тем активней белковый обмен, и тем проще получать азотистые вещества. В том числе и органические, типа аминов и аминокислот. Как же их не заметили? Да просто: их азот агрохимическим анализом не определяется.

Но одна ризосфера вряд ли помогла бы растительному царству завоевать все уголки планеты. Крохотным бактериям и микрогрибкам, хоть их и триллионы, не доступен большой окружающий объем. 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 все: и фосфориты, и прочные гуматы, и клетчатку с лигнином, а уж органику мульчи «глотают, не жуя».

Растения и грибы нашли друг друга еще на заре живого мира, и с тех пор вместе. 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 о самостоятельной, 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 разрушительного землепользования. Немногие опыты показывают: микориза может значительно увеличивать урожайность. Судя по всему, культурные растения здорово без нее страдают! Но вот парадокс: этих исследований – единицы. Дельную информацию о микоризе найти очень сложно: о ней знают лишь немногие ученые да самые продвинутые лесоводы. А для полей, садов и огородов микориза – тэрра инкогнита, белое пятно в агронауке.

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. Причем, судя по всему, в огромных количествах: подключившись к грибу, многие растения даже перестают выращивать корневые волоски! Фактически образуется единый организм: грибо-растение.

Показано: корни сами ищут подходящую грибницу, и особенно усердно, когда чего-то не хватает в питании. 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. Из грибов же симбиотируют далеко не все, а лишь те, кто привык питаться растительной глюкозой. Эти тоже сами ищут в почве своего партнера – стремительно растут в сторону учуянного сахара. Даже споры этих грибов не прорастают без корневых выделений своего партнера. Как именно сотрудничать, партнеры «догадываются» по сигнальным веществам.

Если ризосферные микробы – специализированные магазины, то микориза – гипермаркет. Видимо, обмен продуктами и питание она увеличивает многократно. И прежде всего – снабжение водой. Главная беда наших растений – дефицит влаги. В среднем на сухой килограмм урожая растения испаряют 500–900 литров воды. Почти вся она улетает через листья, обеспечивая упругость, прохладу и поступление питания. При любой нехватке воды растения тут же замирают, снижая испарение. Для них это способ выжить, а для нас – потеря урожая. Мы усердно поливаем огороды, но наши шланги и лейки – убогость: вода, вылитая на голую поверхность, почти вся испаряется, не дойдя до корней. Такой полив лишь охлаждает и засоляет почву.

А вот 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. Только они дают эти элементы строго по потребности, моментно и сбалансировано. Никакой агроном не в состоянии соблюсти такой режим.

Однако прямой дефицит Р и К – только часть проблемы. Это – простой «стройматериал». А есть еще и сами «строители»: гормоны развития. Закладкой плодовых органов руководят именно они. И тут открывается еще одна, возможно, главная роль микоризы.

Оказывается, сам гриб может стимулировать свои растения, поставляя корням определенные гормоны. Например, гиббереллины, растительные гормоны роста. Их найдено уже под сотню! Но грибу не обязательно синтезировать их: грибницы могут их просто передавать, создавая «коммуникационные сети». Опыты с использованием «меченых атомов» показали: гриб подключается не к одному, а сразу ко многим растениям, связывая их в единую систему. И питательные вещества, и гормоны, и БАВ циркулируют через грибницу, поддерживая жизнь всей популяции. Фактически с помощью микоризы растения и кормят, и стимулируют друг друга. Сверхорганизм биоценоза – не метафора, а буквальность. Он имеет даже «кровеносную систему»! Не потому ли сеянцы вблизи «родителей» развиваются лучше?.. Не потому ли растительные сообщества так устойчивы?

Но и биохимия – еще не все. Очевидно, микориза – энерго-информационная система связи через корни. Известно: повреди одно растение – тут же реагируют и его соседи. Не микориза ли виновна в столь быстрой реакции? Молдавский академик С.Н. Маслоброд установил: живые клетки и части растений активно общаются с помощью мгновенных кодированных электромагнитных сигналов. Почему грибница должна быть исключением?

Нельзя забывать и об информационной памяти самой воды. Вода – система молекулярных кластеров, жидкий кристалл, буквально считывающий информацию со всего, с чем соприкасается. Вероятнее всего, симбионты общаются и через воду. Природная вода, проходя через грибницу, несет растению отчет о потребностях гриба. Раствор, поступающий от растения, несет грибу данные о нуждах растения.

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

Итак, микориза – это полноценные «еда и питье», передача гормонов и информации. А в целом – качественная связь растений, устойчивость и цельность биоценозов. Вот так, ни много, ни мало! А если учесть и прямой обмен генами, то ясно: с корнями сотрудничает цельная, неразрывная система «грибы-бактерии-фауна». И в ней бурлит такой интенсивный обмен и продуктами и информацией, который мы не в силах даже вообразить!

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? И клянут судьбу, попав в горшки, стерилизованные теплицы и «вспушенные» грядки, и морщатся, глотая удобрения и яды?.. То «прут в лопух» и почти не дают плодов, то покрываются плодами и чахнут?..

«Но они тем не менее плодоносят!» – возразите вы. Да. Но чаще всего – вынужденно, от страха, для скорейшего продления рода. Для промышленной агрономии это норма. Но не надо путать дефицит и нормальное питание! На самом деле растения могут быть нормально накормлены. И обслужены, и связаны между собой. Они могут и бурно расти, и хорошо плодоносить каждый год без периодичности и утомления. Это возможно – если их обслуживают микоризные грибы и симбионты ризосферы, а помогают им черви. В этом и состоит суть природного землеДелия.

Рис. 34

Итак, вырисовывается ясная картина растительного питания.

Основное питание — динамическое, за счет почвенного пищеварения. Дополнительное, запасное — гумусное. Как первое, так и второе в норме — симбиотическое, и лишь при невозможности симбиоза — автономное. Видимо, каждое растение находится в какой-точке от такой импровизированной диаграммы (рис. 34). Разумеется, границы между «типами питания» тут чисто умозрительные, да и условия каждый день меняются. Но зато видно, к чему надо стремиться!

Менделеев жил в эпоху, когда людям еще снились периодические таблицы…

Агрономия очень много говорит о минеральном питании. И создается иллюзия, будто бы оно – главное. Но рассмотрим сухую массу растений. Половина растительной ткани – углерод. Еще 20 % – кислород, 15 % – азот, 8 % – водород. Итого – около 90 %, собственно, «воздуха». Ведь большая часть почвенного азота – тоже из воздуха. И только 6–7 % растения – зола, минералы: фосфор, калий, кальций и магний. Микроэлементов – сотые доли процента.

Налицо факт: самая важная часть растительного питания – углекислый газ. Мы зря его недооцениваем! «Выдохи» всего живущего – бесценная пища, главный материал для растений.

Растения лепят органику из СО₂ и воды. Мы окисляем ее обратно до СО₂ и воды. Так и обмениваемся: мы – все едоки органики – даем растениям углекислый газ, а они нам – органику и кислород. Кстати, кислород, как и водород, растения получают в основном из воды. Миллионы лет на планете поддерживается разумный баланс упомянутых газов.

Но вот проблема: углекислого газа в воздухе катастрофически мало – всего 0,03 %. А уж культурным растениям, с их явно завышенной продуктивностью, его всегда не хватает! Летом, в солнечный и безветренный день, вокруг листьев быстро создается «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 СО₂ фотосинтез резко падает, а при еще меньшей почти замирает.

Все это как-то не вяжется с буйным процветанием растительного царства. Разве могли растения миллионы лет так рисковать своим выживанием?.. Например, высоко в горах, на Крайнем Севере? Не поспешил ли Климент Аркадьевич[28]28
  Тимирязев.


[Закрыть], приписав поглощение СО₂ только листьям?.. Если не листьями – как добывают растения столько углерода? Кажется, у Кузнецова нашелся логичный ответ и на эти вопросы.

Пройдемся по графику, посмотрим, куда кривая вывезет…

Откуда растения получают больше углерода: из воздуха или из почвы? Мы долго спорили и размышляли об этом. Я привлек даже видных ученых, изучил классику фотосинтеза. И представьте, вопрос остался открытым. Вот вкратце наши рассуждения.

Прежде всего: откуда берется углекислый газ воздуха?

Энергия биомассы земных растений почти на два порядка больше, чем дают сейчас все виды топлива. Людей еще и в помине не было, а 0,03 % СО₂ в воздухе уже были. Выходит, вовсе не наши костры, не машины и ТЭЦ поставляют углекислый газ в атмосферу. Такую прорву СО₂ способны «выдохнуть» только те, кто съел, окислил всю растительную биомассу – обитатели почв и океанов.

Очевидно: вернуть растениям их углерод может только постоянный распад, окисление дерна или подстилки. Итак, источник СО₂ – почва. Главный резервуар, хранитель СО₂ – почвенная мульча. Будь вы на месте растений, где бы вы стали добывать СО₂: там, где его почти нет, или там, где он сконцентрирован?

Идем далее, и находим небессмысленную аналогию. Азот – химический сосед, почти что родич углерода. В воздухе его – не доли процента, а целых три четверти. Казалось бы – бери, поглощай листьями! Но поглощается он только в виде растворов – аммония, нитратов и простой азотистой органики. Весьма логично предположить: углерод также усваивается в виде растворов. И действительно, почва просто пропитана его растворами! Это сам растворенный СО₂, угольная кислота, карбонаты, простые сахара и всевозможные кислоты. И корни, разумеется, поглощают СО₂ и угольную кислоту – этот факт отражен еще в энциклопедии 60-х. Вопрос вот в чем: основной ли это способ добычи углерода?

По Тимирязеву, огромная площадь листьев нужна только и именно для поглощения углекислого газа из воздуха. Но ведь листовое испарение выкачивает почвенный раствор, добывая таким образом минералы. Значит, площадь листьев добывает из почвы и углекислые растворы. Чем больше испарил и прокачал, тем больше СО₂ добыл. Никакого конфликта! Наоборот. Охлаждение листьев, добыча минералов, воды и углерода одновременно, сразу, одним усилием, с минимальными затратами – вот рациональность, свойственная природе! Именно так растения и должны жить.

Хорошо. Но остается вопрос: сколько в почвенной воде СО₂? Хватит ли его для фотосинтеза? А гидропоника – откуда там углекислый газ в растворе? Там же нет органики. А ведь растения растут!

Растут, и будут расти, потому что не существует прохладной воды, не насыщенной газами. Дождевые капли, еще не долетев до земли, превращаются в слабые растворы. Выпаренная дистиллировка[29]29
  ДИСТИЛЛИРОВАННАЯ ВОДА – химически чистая вода. Получается в дистилляторах путем простой конденсации пара на холодную поверхность.


[Закрыть], оставленная открыто, уже через пару часов – раствор. А растворимость СО₂ в 70 раз больше азотной, и в 150 – кислородной. На два порядка! Угадайте, каким газом насыщена вода больше всего?

Есть и еще аргументы в пользу углеродно-почвенной гипотезы.

Известно: добавка углекислого газа в воздух теплиц увеличивает урожаи. Об этом защищена масса диссертаций. И вот что они сообщают. Рост содержания СО₂ вчетверо, до 0,12 %, усиливает фотосинтез вдвое и прибавляет четверть урожая. Подъем до 0,3 % – в десять раз – позволяет собрать полтора урожая. Дальнейшее насыщение воздуха СО₂ до 1 % урожай не увеличивает. А выше 1,5–2 % урожай начинает резко падать: фотосинтез прекращается.

Почему? Потому что после критического уровня (1,5 %) доля СО₂ в воздухе уже такова, что вообще не дает ему выходить из цитоплазмы клеток. Корни качают углекислоту, а излишки девать некуда. Угроза отравления! И растение блокирует всасывание и прокачку растворов – замирает, пережидая стресс.

И вот гипотеза. Возможно, в богатых и живых почвах, при избытке почвенного СО₂, растения получают основную часть углерода из почвенного раствора. И только на «культурных» почвах, когда почвенный раствор вместо углерода перенасыщен солями, они включают запасной, «пожарный» механизм – поглощение СО₂ из воздуха. Видимо, это и наблюдал Тимирязев. Но господи, как же мало углекислого газа должно быть в этих несчастных листьях, чтобы начать всасывать его воздушный мизер! Отсюда главное правило природного земледелия:

Органика распадается все лето, и именно под растениями, а не в компостной куче!

Но эта гипотеза имеет столь же сильные контраргументы.

Доказано: диффузия, т. е. взаимопроникновение у газов в 10 000 раз быстрее, чем у жидкостей. Так что устьица – вполне себе эффективные дырочки.

Классик физиологии растений А.Л. Курсанов с помощью меченых атомов доказал: да, поглощенный корнями углерод очень скоро оказывается в сахарах листьев. Но его количество – в среднем 5 % от всего поглощенного.

Корни вовсе не просто передают углерод листьям! Прямо в корнях идет синтез сахаров и аминокислот. Корни – самодостаточный синтезирующий орган. В питательном растворе они прекрасно могут расти и множиться сами, вообще без вершков.

Корни сами выделяют огромное количество и сахаров, и СО₂. Сахарами они кормят своих ризосферных бактерий. А углекислого газа выдыхают до 40 % от всего почвенного! Поглощать – и тут же выдыхать?

Наконец, при содержании СО₂ в почве более 1,5 % корни начинают задыхаться. Как оказалось, им намного важнее избыток кислорода. И это – своя тема, выросшая в целое направление: аэропонику.

Как бы там ни было, но принцип распада органической мульчи под растениями – верен, и именно его показывает нам природа.

Остался еще один важный штрих: вода.

«Чай не пьешь – откуда сила?..»

О воде говорят все, что угодно: растворитель, плазма клеток, электролит, проводник, среда биохимии и жизни, средство охлаждения и терморегуляции, даже носитель информации… Но истинная, главная роль воды странно, необъяснимо замалчивается. Ее четко обозначил ученый-агроном из Нововоронежа, автор идеи мостового земледелия, В.И. Каревский. Вода – питательное вещество. Причем одно из основных!

Вдумаемся: абсолютно сухая органика распадается на СО₂ и Н₂О. А сахара так и называются: «углеводы», и доля воды в них даже больше, чем доля углерода. Возьмите в руки кусок сахара или пряник: в них две трети «воды»!

Вода – единственный источник водорода для всех органических молекул. А водорода в сухой биомассе – 8 %. Значит, в килограмме зерна 80 г водорода, на который переработано 640 мл химически активной воды. Воды, как питательного вещества! Буквально, как если бы это был сахар или нитрофоска, усвоенные целиком.

Кислорода в сухой биомассе – 20 %. Углеводы получают свой кислород из СО₂. А вот тот кислород, которым мы дышим – «водяной».

Добавим сюда фотолиз воды и получение протонов для самого синтеза глюкозы, а также для синтеза энергетических молекул АТФ. Вот теперь картина стала полной! Главное питание растений – три элемента: углерод, водород, кислород. Точнее – СО₂, растворенный в Н₂О. А вода – не просто «универсальный растворитель». Это один из трех китов фотосинтеза и одна из трех составляющих органики.

Кстати, разлагая органику, сапрофиты возвращают почве ее воду, и среда вокруг них увлажняется. Конечно, воды осадков в сотни раз больше. Но мы еще не знаем: может быть, «органическая вода» – особая, и играет особую роль в жизни растений.

Итак, проблема питания растений заметно проясняется!