Глава 3 О загнанном арабском скакуне и причинах усталости земли
Глава 3
О загнанном арабском скакуне и причинах усталости земли
В. Докучаев сравнивал наши черноземы с загнанным арабским скакуном и настойчиво требовал для них отдыха. Рецепт не нов, однако, к чести В. Докучаева, он и не считал себя его первооткрывателем.
Когда современники Галилея вскоре после изобретения им телескопа обвинили его в плагиате, ибо незадолго до этого события подобное же открытие совершил один голландский часовщик, Галилео ответил примерно так: «Дело не в самом телескопе, а в тех путях, которыми мы оба шли к нему. Часовщик изобрел его случайно, сопоставляя отшлифованные им линзы, я — изучая законы преломления света в них».
Мужички задолго до В. Докучаева знали, что земле нужен отдых, он лишь первым сказал почему.
Впрочем, на этот вопрос пытались ответить многие и много раньше В. Докучаева. Первое, что, естественно, приходило в голову, — это мысль о нехватке пищи для растений.
Помрачение натуральной науки
Однажды некий Бернар Палисси попытался доказать, что растению для произрастания нужна… земля. Это наглое мнение повергло ученых, его оппонентов, в столь страшный гнев, что они даже заключили несчастного в Бастилию, где после длительного пребывания он и скончался в 1589 году 80-летним стариком. Книга, написанная этим «еретиком», называлась по тем временам совсем недлинно: «Чудесные рассуждения о природе вод и источниках естественных и искусственных, о металлах, солях, камнях, об огне и землях со многими другими тайнами предметов, встречающихся в природе, с приложением трактата об удобрениях земли». Монография, как видим, достаточно всеобъемлющая, а потому, естественно, и не слишком оригинальная.
Палисси во многом повторял старых античных авторов первых агрономических трактатов. Римлянам были известны многие тайны «худой» и «жирной» земли; они знали толк в удобрениях навозом и зелеными растениями, запахиваемыми в пашню. Правда, в эпоху Юлия Цезаря полагали, что на растения сильно действуют небесные светила, так что одну из систем полеводства так и назвали сидеральной, что означает — звездная. Но большого практического смысла означенная теория «звездного питания растений» не имела.
А вот во времена злополучного Бернара всерьез верили, что растению для питания нужна только вода, а земля — вовсе ни к чему, разве только для поддержания стебля в вертикальном положении. «Водная теория» питания господствовала долго, упорно пренебрегая всем многовековым опытом земледелия, выраженным в древней мудрости: «Тление есть мать растительности». Косность сторонников этой теории была столь велика, что М. Ломоносов с раздражением восклицал по их адресу: «Натуральную науку более помрачили, нежели свету ей придали!»
Не следует, однако, думать, что водная теория питания была совершенно умозрительной и вовсе безосновательной, а ее сторонники были сплошь Митрофанушками от науки. Напротив, в их числе были, например, великий Фрэнсис Бэкон, лорд Верулемский, ее разделял известнейший физик-экспериментатор Роберт Бойль и немало других лиц со столь же громкими фамилиями. Конечно, во многом эта теория была рождена «в плоскости письменного стола», но что можно возразить против следующего описания знаменитого «брюссельского опыта» Ван-Гельмонта (1577–1644 гг.)?
«Я взял глиняный сосуд, в котором поместил 200 фунтов высушенной в печи земли, затем смочил ее дождевой водой и посадил ветвь ивы, весившую 5 фунтов. Ровно через пять лет из нее выросло дерево, которое весило 169 фунтов и 3 унции. В сосуд никогда не вносили ничего, кроме дождевой или дистиллированной воды для увлажнения земли, когда это было необходимо, и через пять лет сосуд остался полным земли, которая еще больше уплотнилась. Для того чтобы никакая пыль не попала в почву, сосуд был закрыт листом жести с множеством отверстий. Я не взвешивал листьев, опадавших осенью. По окончании опыта я снова высушил землю и получил те же самые 200 фунтов, как и в начале опыта, за исключением примерно двух унций. Следовательно, 164 фунта древесины, коры и корней выросли из одной только воды».
Вдумайтесь-ка во все это! А не имеем ли мы здесь дело просто с чудом? И не чудо ли все окружающее нас буйство растительного мира? Когда ягненок превращается в овцу, нам все ясно: за всю свою жизнь он потребляет во много раз больше килограммов пищи, чем наращивает мяса. А что «ела» ветка ивы, посаженная в прокаленный грунт и поливаемая дистиллированной водой?
И не удивительно, что Роберт Бойль, повторив опыт Ван-Гельмонта и подвергнув растение сухой перегонке, пришел к выводу, что «соль, спирт, земля и даже масло могут быть произведены из воды».
О «еретике» Палисси вспомнили лишь через два столетия. Не первый и, к сожалению, не последний случай сведения счетов на поприще науки закончился «посмертным признанием заслуг». К этому времени водная теория питания растений была побита. Было доказано, наконец, что земля все же нужна растению.
Чревоугодие растения
Опыт Р. Бойля относится к 1661 году. В самом конце XVII века англичанин Джон Вудворд в полном соответствии с методикой Ван-Гельмонта, ставшей к тому времени прямо-таки классической, принялся выращивать мяту, поливая ее водой из различных источников. И вот что он получил.
Приведенные в этой таблице данные со скрупулезной точностью подтверждают тот факт, что пить воду из Темзы в те времена было куда безопаснее, чем из лондонского водопровода. Действительно, последний по своему «плодородию» стоит, как это видно из последнего столбца, на втором месте, а Темза — лишь на третьем.
Но этот вывод побочен. Главным же было доказательство того факта, что растение «кушает» какие-то вещества, растворенные в воде, и чем больше в ней грязи, тем лучше.
Но как же быть с опытом Ван-Гельмонта? Неужели для того, чтобы ветка ивы могла «поправиться» на 164 фунта, оказалось достаточным «съесть» те самые 2 унции (то есть 56,75 грамма) земли, которых недосчитался знаменитый голландец?
Именно этой точки зрения и придерживался очень известный в свое время введением различных новшеств в сельское хозяйство Джетро Тулль, джентльмен из Шотландии. Он полагал, что «истинную пищу растений составляют мельчайшие частицы земли», которые пережевываются и заглатываются миниатюрными челюстями, располагающимися на концах корней растений. Но раз есть рот, то, конечно, должен быть и пищеварительный тракт, а признав за растением право жевать и пережевывать пищу, признали и право на дыхание.
Вызывал, однако, естественное удивление факт полного отсутствия у растения чревоугодия — всего две унции невкусной, прокаленной в печи земли за пять лет при удивительно быстром росте тела. Если растение столь умеренно в пище, то как объяснить довольно быстрое падение урожаев на непрерывно возделываемой земле? И почему забрасывание последней в залежь восстанавливает ее плодородие?
На эти вопросы ответил один из первых ярых «гумусников» — Френсис Хом. В своей книге «Принципы агрикультуры», изданной в Эдинбурге в 1757 году, он писал, что «все искусство земледелия сосредоточено в одном пункте — питании растений. Исследования плодородных почв показали, что все они содержат масло, которое, следовательно, и является пищей растения. Но когда почва истощена возделыванием культур, она восстанавливает свое плодородие, будучи открытой воздуху, который снабжает ее новой пищей».
Как видим, все это довольно примитивно. Не обошлось и без модного в те времена увлечения пресловутым и весьма таинственным флогистоном: считалось, что растение высасывает оный прямо из воздуха, чем и довольствуется. И все же гумусная теория была бесспорным и значительным шагом вперед. По крайней мере, она не была столь ограничена, как водная, признавая за растением право на куда более разнообразное меню, в которое тот же Джетро Тулль включил селитру, воздух, воду, огонь и землю. Главное же — гумусная теория открыла двери в земледелие для химии. «Мода» на эту науку в то время была очень сильна и порождала страстное желание экспериментаторов разлагать все и вся на элементарные составляющие. Немедленно начались поиски химических компонентов пищи растений и… критика гумусной теории.
«…химии — возблагодарить не забудьте»
Когда-то, воспевая химию, Ломоносов пророчествовал: «Вместо вояния зверей диких наполнится пространство ваше гласом веселящегося человека, и вместо терния пшеницей покроется. Но тогда великой участнице в населении вашем — химии — возблагодарить не забудьте».
И в самом деле, в течение почти всего XIX века поддерживалась надежда, что именно эта наука окажется панацеей от всех многочисленных бед земледельца. Началось с того, что в 1804 году швейцарец Теодор Соссюр доказал, что растения поглощают из воздуха углекислоту и выделяют кислород. Открытие такого дарового и вовсе необъятного источника питания, как атмосфера Земли, окрылило современников. Исследования следовали одно за другим, и ровно через 30 лет Буссенго убедил своих оппонентов в важности азотного питания растений, а в 1840 году вышла ознаменовавшая новую эпоху «Химия в приложении к земледелию и физиологии растений». Автор ее, Юстус Либих, надо прямо сказать, особой скромностью не отличался. Книга начиналась весьма выспренним программным заявлением: «Я убедился в необходимости разрушить самые храмы лжи, чтобы расчистить для утверждения истины твердое место».
Забегая вперед, следует отметить, что претензии оказались слишком велики, и оптимизм молодого и энергичного «разрушителя храмов» уступил место разочарованию и сплину пожилого и маститого ученого. «Настроения своего не могу тебе и описать, — сообщал он своему другу, — мне почти не хочется жить, и мысли застрелиться или зарезаться кажутся порой весьма успокаивающими».
Такой «успокаивающий» финал, надо сказать, был несколько неожидан. Не ожидали этого от Либиха. Или, точнее, от той самой химии, которую воспевал восторженный Михаил Васильевич. Между тем начало было очень обнадеживающим.
История агрономии ни до, ни, вероятно, после не знала подобного успеха. «Химия» Либиха переиздавалась через каждые три года в течение последующих 25 лет и была переведена на все европейские языки. При всей своей талантливости она не содержала практически ничего нового и доказывала разве лишь то, что сарказм и юмор не из самых последних научных доказательств. Действительно, то, чего не смогла сделать сухая логика Соссюра и Буссенго, сделала едкая насмешка — гумусная теория рухнула. «Все объяснения химиков, — писал Либих, — должны оставаться бесплодными потому, что даже для великих светил в физиологии растений углекислота, аммиак, кислоты и основания — все это звуки без значения, слова без смысла, термины неведомого языка, которые не вызывают никаких мыслей и никаких ассоциаций».
Возникшая на развалинах гумусной теории теория минерального питания подчеркивала важность и даже исключительность потребления растением минеральных элементов из почвы. С точки зрения Либиха, растения поедают азот, углерод и прочие более или менее вкусные элементы таблицы Менделеева.
Несколько позже установят, что в меню растений входит около 20 элементов, из которых строится их плоть и кровь. Достает их растение из почвы, которая сама не что иное, как минерал, истолченный в труху и содержащий неисчислимое количество атомов калия, кальция, фосфора и пр. и пр. Неисчислимое, но все же не неисчерпаемое. А потому все взятое должно быть отдано.
Один из моих знакомых имел привычку в ответ на традиционное «Как живешь?» мрачно острить: «Временно жив». В самом деле, все мы временно живы, и все мы взяли напрокат у природы все то, из чего состоим. А из чего же создаст неистребимая жизнь новые поколения живого, если мы не будем платить природе свои долги?
Примерно так и рассуждал Либих. В естественном состоянии растительная жизнь на земле возможна лишь благодаря ее гибели. Отмирая ежегодно полностью или частично, растение возвращает почве, на которой растет, все, что оно у нее взяло. И почва в естественном состоянии неистощима.
А что делает человек?
Осенью он увозит с полей множество трупов растений, а вместе с ними из почвы уходят столь заботливо (и равномерно!) природой распределенные азот и фосфор, калий и кальций, железо и молибден. Все они переносятся довольно далеко — за десятки и сотни километров, концентрируются в телах людей и животных, скученных на тесных площадях населенных пунктов. Частично все эти похищенные элементы исчезают с отбросами в водах рек и океанов, частично остаются гнить на гигантских свалках урбанизированного мира и лишь частично возвращаются на поле в виде навоза.
Так человек прерывает связь, которой скреплена сама жизнь. Конечно, трудно рассчитывать на то, что можно «вписать» весь его современный быт, шумный городской уклад со все более интенсивно развивающейся промышленностью в этот извечный естественный круговорот веществ. Вписать невозможно, а вот попытаться вернуть земле все из нее взятое — да, можно. И Либих формулирует свой знаменитый закон возврата.
Чтобы почва сохраняла свое плодородие, необходимо восполнять ее потери в минеральных веществах в форме искусственных удобрений. Как это сделать? Элементарно просто. Произведите химический анализ снятого урожая растений. Это позволит установить, что, скажем, с каждой тонной кукурузы из земли выносится около 14 килограммов азота, почти 3,5 калия, 1,5 серы, 2,5 фосфора, около килограмма магния и т. д.
Посчитали? А теперь извольте вернуть взятое — ну хотя бы в виде искусственных минеральных удобрений.
Видите, как все просто? С точки зрения Либиха, почва — что коммерческий банк: если не делать вклады, не будет и процентов, можно и прогореть. Возвращайте долги, зарывайте капитал в землю — и ваше будущее обеспечено, вы будете жить на проценты с капитала как самый добропорядочный рантье.
Либих не ограничился пропагандой своей теории. В полном соответствии с духом времени он пустился в предпринимательство, создал первую фабрику искусственных удобрений в Олендорфе, из стен которой выходили специальные смеси — туки, составленные со скрупулезной немецкой точностью по рецептам Либиха. Такое аптекарское отношение к нуждам земли прямо-таки окрыляло зажиточных бауэров, а ученых заставляло спешить с экспериментами — копошиться в золе растений, щелкать на счетах и подбивать сальдо под графами дебет-кредит…
Очень скоро было обнаружено, что на первое место среди минеральных удобрений должны быть поставлены азотистые туки. Источником азота в почве является процесс разложения отмерших растений и животных. Таким образом, увозя урожай с поля, мы прежде всего похищаем из почвы азот.
До момента открытия фабрики в Олендорфе единственным широко распространенным методом возврата азота было внесение навоза. Правда, еще древние римляне обнаружили, что посевы многолетних трав, как, например, бобовых, повышают в последующие годы урожай основных культур. Травы нередко прямо запахивали в почву, называя эту операцию «зеленым удобрением». Как обнаружили химики, причиной в обоих случаях является прекращение «азотистого голодания».
Позже обнаружили, что азот поступает к растению и непосредственно из воздуха (той же технологии придерживаются все современные азотные химкомбинаты). Главную роль здесь играют бактерии, живущие в особых клубеньках на корнях многолетних трав. Живут они в мирном симбиозе — сожительстве — с растением: листья снабжают и растение, и бактерии азотом и углеводами. Накопленные бактериями запасы азота высвобождаются при разложении старых клубеньков и корней растений или выделяются клубеньками непосредственно в почву. Так обеспечивается возврат и даже накопление азота в почве в естественных условиях.
В том искусственном мире, который мы незаметно для себя строим на нашей планете, возврат азота в почву осуществляется главным образом с помощью искусственных удобрений. Многое также дает геология и производство кокса и натриевой селитры.
Следующее по важности место занимает фосфор. Положение с ним несколько хуже, чем с азотом. В воздухе этот элемент не содержится, а в почве его довольно мало. Достаточно всего нескольких десятков лет непрерывной эксплуатации земли, чтобы запасы фосфора в ней были полностью исчерпаны. В связи с этим многим ученым проблема убывания природных запасов фосфора казалась куда более серьезной, чем угроза энергетической гибели человечества из-за истощения залежей угля и нефти.
Фосфор отчуждается из почвы вместе с растением и накапливается в костях животных и человека. В «долибиховский период» именно кости и составляли основу фосфорных удобрений. Ценились они достаточно высоко. Так, например, после наполеоновских войн гордые победители-англичане взимали контрибуцию с побежденных их собственными костями. Скелеты массами вывозились с полей битв для того, чтобы быть превращенными в костяную муку и рассыпаны прахом по полям Альбиона. Впоследствии этот опыт повторили германские фашисты…
Костяная мука — ценнейшее удобрение, ее источником являются бойни и рыбный промысел. Последнее обстоятельство, между прочим, существенно подрывает запасы и в недавнее время привело к падению (в несколько раз!) количества вылавливаемой сельди в северных морях, омывающих Европейский континент и Исландию.
Главным источником фосфора в настоящее время являются залежи фосфоритов, а также металлургическая промышленность, поставляющая сельскому хозяйству так называемый томасшлак.
Фосфора в почве мало, и он почти не возвращается в нее с навозом (возврат, как показали исследования досужих либиховцев, не превышает 40–43 процентов). Зато калием земля снабжена в избытке. В средней по качеству почве пахотный горизонт содержит до 30 тонн калия на одном гектаре. В подпахотном же слое его еще больше. И тем не менее многие почвы нуждаются в калийной подкормке. Дело в том, что большая часть этого элемента находится в «неудобоусвояемых формах», то есть в химических соединениях, являющихся, по мнению капризного растения, невкусными.
Древнейшим и полезнейшим искусственным калийным удобрением является зола деревьев (вспомните подсечное земледелие). Хорошо восполняют потери калия навоз и зеленое удобрение.
Все эти естественные удобрения покрывают большую часть потребностей сельского хозяйства. И тем не менее производство искусственных калийных удобрений год от году растет…
Конечно, рассказ о значении тех или иных элементов в жизни растения можно было бы вести еще очень долго. В недавнее время, например, обнаружили полезность внесения так называемых микроэлементов. Оказалось, что медь в ничтожных количествах повышает стойкость хлорофилла в листьях, молибден и кобальт способствуют лучшему усвоению азота. Как мы уже говорили, растение не склонно к чревоугодию. Но его можно считать гурманом: по крайней мере, специй к его столу подавать надо немало.
Либих стоял у истоков развития агрохимии и современной индустрии минеральных удобрений. Правда, задолго до него земледельцы вносили в почву все, что нужно: золу деревьев, ил рек и озер, кости животных, навоз. Однако всех этих источников органических веществ хватало лишь до поры до времени, до тех пор, пока почва была еще не выпахана, пока можно было периодически оставлять ее в покое, пока были запасы целины.
С развитием городов и специализацией сельского хозяйства процент возврата в почву взятых из нее элементов падал все больше и больше. Почвы выпахивались и беднели. Началось использование искусственных минеральных удобрений на наиболее истощенных почвах Центральной Европы. Не случайно именно в Германии — стране с весьма значительной плотностью населения и весьма интенсивным земледелием — возникло учение Либиха.
Но, несмотря на всю безукоризненность расчетов автора минеральной теории, земля отказывалась подтвердить получение взносов. Более того, кое-где на полях, неумеренно обработанных изделиями Олендорфа урожаи резко упали. Последовало банкротство — фабрика закрылась. Именно к этому периоду и относится выше цитированное письмо Либиха, в котором он выражает желание повеситься.
Планета, съеденная червями
Помимо закона возврата, Либих предложил еще и «закон минимума». В соответствии с ним почва обязывалась вести себя в точности как банковский механизм, давая пропорциональный прирост урожая на каждую новую долю внесенного удобрения. Вносить же в землю рекомендовалось те элементы, которые были в ней в минимуме (не хватает калия — вноси калий, нет магния — давай магний!). Внешне все было абсолютно логично. Но в земледелии много раз логика как до, так и после Либиха подводила ученых.
Уже самые первые последователи Либиха принялись строить диаграммы и выводить математические зависимости. Соотношения между вносимыми химикалиями и урожаем выражались, к полному удовольствию научной общественности, в виде формул. Поддерживалась иллюзия, что земледелие становится точной и математизированной наукой.
К огорчению увлеченных исследователей, первое же следствие математизации обратилось против агрохимии Либиха. Вместо прямой линии на всех диаграммах «удобрение — урожай» получалась весьма хитроумная кривая — сигмоид. Вначале прибавление урожая с внесением питательных веществ было даже больше, чем предсказывала теория, затем некоторое время устанавливалось пропорциональное соотношение, вслед за тем кривая начинала все больше и больше уклоняться от предписанного ей направления. Она вывозила явно «не туда»: урожай прекращал увеличиваться, а затем и вовсе падал до прежнего минимума.
Так был установлен факт «кризиса роста»: растение отказывалось расти в перенасыщенной удобрениями среде, оно «задыхалось» от пищи, земля не платила по чекам. Сигмоид позволил в свое время Мальтусу подвести теоретический базис под свою печально нашумевшую теорию перенаселения. В самом деле, после повального увлечения химией, укрепившего всеобщую веру в ее всемогущество, разочарование было прямо-таки жестоким.
Эффективность удобрений оказалась ограниченной! Урожаи не могли быть увеличены выше некоторого порога! Оставалось либо согласиться с тем, что человечество ожидает голодная смерть, либо… признать ограниченность теории минерального питания. Конечно, ученые, настроенные несколько оптимистичнее, чем Либих, предпочли сделать второе. Кстати, к этому времени (конец XIX века) были накоплены некоторые дополнительные сведения относительно почвы и питания растений, которые представили минеральную теорию в несколько ином свете.
Прежде всего рухнуло представление о почве как мертвом теле, продукте эрозии безжизненных скал, и в то же время было установлено, что земля — материк обитаемый.
Еще Дарвин писал: «Плуг принадлежит к числу древнейших и имеющих наибольшее значение изобретений человека, но еще задолго до его изобретения почва правильно обрабатывалась червями».
Что почва населена, знали давно. Но лишь к концу XIX века, главным образом благодаря трудам известного русского микробиолога С. Н. Виноградского, удосужились начать «перепись ее населения». Эта перепись не закончена и по настоящее время. Надежные данные получены только для части обитателей «темного царства». Биологи неожиданно оказались в положении, значительно более тяжком, чем астрономы. Те уже давно успели издать звездные каталоги, пересчитать биллионы звезд, шаровых созвездий, открыть новые объекты типа радиогалактик и загадочных квазаров. С подобной исчерпывающей точностью население пахотного горизонта еще не пересчитано, и знаем мы о нем во многом меньше, чем об удаленных на миллионы световых лет пульсарах. А между тем деятельность всей этой огромной армии почвенных организмов для нас вовсе не безразлична.
Известно, например, что вся поверхность нашей планеты покрыта тонким слоем почвы, которая уже не один раз побывала в желудке у червя. Любая частица первичного органического вещества последовательно проходит через кишечник огромного количества животных, прежде чем превратится в устойчивый перегной.
Да и не мудрено! Вот, например, сколько мелких животных обнаружили в почвах опытной станции в Ротамстеде англичане (в миллионах штук на 1 гектар в слое толщиной 22,5 сантиметра):
Общий вес перечисленных представителей почвенной фауны колеблется между 1,5 и 4 тоннами на каждом гектаре, что в несколько раз больше веса травоядных животных, приходящихся на ту же поверхность! И это без учета мышей, сусликов, кротов и прочих активно уничтожаемых вредителей, поголовье которых быстро сокращается. И без почвенной флоры. А последняя еще более многообразна. Одних бактерий в каждом кубическом сантиметре земли насчитывается несколько миллионов. Вместе с актиномицетами, водорослями и протозоа живые организмы этой группы дают еще те же 1,5–4 тонны на гектар. В общей сложности живая часть почвы (почвенная фауна и флора) составляет около одного процента пашни. Это очень много! Почва — куда более перенаселенный материк, чем, скажем, гидросфера Земли; материк без солнца и света, темный мир, где властвуют свои законы и идет такая же борьба за существование, как и на поверхности.
Биосфера червей, нематодов и почвенных бактерий образует замкнутый равновесный мир. Основная часть жизни обитателей этого материка тратится на разложение трупов растений и животных, в процессе которого они получают пищу и черпают энергию.
Конечным продуктом разложения органических веществ являются окислы элементов — вода, углекислота, азотная и серная кислоты. Все они необходимы для питания растений, и над их получением трудится колоссальная армия почвенных организмов.
Одним из важнейших продуктов, производимых этим огромным химическим комбинатом, являются растворимые нитраты, обеспечивающие растения азотом. Темпы их производства зависят от двух основных видов азотофиксирующих бактерий. Первые — аэробные — работают при наличии в почве кислорода. Вторые — анаэробные — напротив, его не переносят. Обрабатывая почву, мы прежде всего обеспечиваем более свободный доступ воздуха в нее и, следовательно, улучшаем бытовые условия аэробных бактерий. Таким образом, с точки зрения микробиологии почв, ее обработка сводится к регулированию творческих условий для бактерий.
Увлечение микробиологией быстро повело за собой появление на свет очередной теории биологического истощения почв. В значительной мере это была реакция на минеральную теорию, так много обещавшую и не исполнившую обещаний. Ведь если единственным производителем и поставщиком пищи для растений являются микробы, то лишь избыток или недостаток их определяет плодородие земли. Ну и, конечно, совершенно естественным для категоричного в своих мнениях человека было разделить подземных обитателей так же, как и наземных, на полезные и вредные виды. А раз так, рассуждали сторонники биологической теории, то следует вводить в почву («инокулировать») хорошие микробы и стерилизовать ее от плохих. И конечно, необходимо больше вносить в почву навоза, именно навоза, а не минеральных удобрений, которые не столь охотно перерабатываются бактериями и которые способны даже отравить жителей подземного мира.
Черви кончают жизнь самоубийством
Реакция биологов на либиховские концепции началась еще в конце прошлого столетия, задолго до изобретения отравляющих веществ. Человечество еще не познакомилось со специальными химикалиями, разбрасываемыми с самолетов на джунгли Вьетнама, после которых земля надолго становится пустыней. Ядохимикаты вообще использовались весьма умеренно: аптекарями в фармакологии да кустарями-одиночками, мечтающими тихо сжить со света богатых родственников.
Токсическое действие некоторых удобрительных солей было впервые обнаружено в конце прошлого столетия в США. Оказалось, что использование калийных солей из соленых озер Запада в некоторых случаях приводит к гибели посевов картофеля и других сельскохозяйственных культур. Виновником оказался бор, в малых долях полезный для растений и вредный — в больших. Пострадали американские фермеры и от неумеренного использования сульфата аммония. Внесение его в почву повышает ее кислотность, а кислую среду растения недолюбливают. К подобным же неприятностям приводит и внесение цианамида кальция. Процесс гидролиза, начинающийся после того, как почву накормили этим снадобьем, дает ряд побочных продуктов, которые существуют, правда, недолго, но навредить из-за сильной токсичности успевают.
Список этот можно было бы продолжить. Очень скоро убедились, что использование минеральных удобрений в какой-то мере напоминает действие лекарств на человеческий организм. Увлечение ими сводило в могилу еще первых египетских фараонов, и теперь проблема заключается не столько в разработке новых препаратов, сколько в ограничении пользования старыми. В значительной мере то же самое относится и к почве.
Уже в начале текущего столетия участившиеся случаи отравления почв искусственными удобрениями заставили американцев ввести в каждом из штатов государственные должности контрольных химиков. В задачу их входило определение доброкачественности используемых фермерами минеральных удобрений. Впоследствии в Европе и Америке были начаты обширные работы по определению химического состава почв, их картографированию, обследованию, исследованию… ибо и самые увлеченные последователи Либиха признали, что внесение туков требует определенной осторожности.
И все же в конце 20-х — начале 30-х годов целая группа ученых Западной Европы и США резко выступила против расширения индустрии минеральных удобрений. «Антихимическая концепция», однако, пыталась еще раз заштопать все тот же либиховский тришкин кафтан, требуя восполнения утрат землей питательных веществ, — но не за счет минеральных, а за счет органических удобрений.
Решить эту проблему оказалось делом трудным. Прежде всего пришлось заняться делами крайне неприятными и однажды уже осмеянными великим Свифтом, — исследованиями экскрементов. Смех смехом, а работа была проделана большая и очень нужная. Она показала, что, например, крупный рогатый скот оставляет в испражнениях от 46 до 94 процентов всех потребленных с растениями веществ: азота, калия, кальция, фосфора и других элементов. Это при постоянном содержании в стойлах, на ферме. Процент потерь, как видим, немал. Но он еще больше увеличивается, пока собирают, хранят и вывозят навоз на поле. Если к этому добавить неизбежную специализацию сельского хозяйства, при которой районы производства кормовых культур могут быть достаточно удалены от районов развитого животноводства, то станет очевидным: за счет скота в самом лучшем случае удастся вернуть земле 20–30 процентов взятого из нее. Где же еще можно набрать недостающие проценты?
До того благословенного времени, когда автомобиль стал не роскошью, а средством передвижения, крупным поставщиком органических удобрений был город с его гужевым транспортом и конками. Сейчас на лошадь в городе смотрят уже почти как на чудо. Отходы же заменившего буланку «паккарда» способны разве только отравить городской воздух. Единственно, что оставалось взять с города, — это послать на поля канализационный сток.
В Японии и Китае уже много тысячелетий подряд выливают содержимое общественных и частных туалетов на посевы. Исследования показали, что в этом случае удается вернуть земле очень многое. Однако и здесь есть свои «но».
Прежде всего современный промышленный центр спускает в канализацию далеко не все, что полезно растению. И здесь требуются скрупулезнейшие исследования: что сливает, например, мыловаренный завод и что завод искусственных кож, городская прачечная и прочие объекты. Сток этих и многих других предприятий не всегда возможно отделить от общественного стока, строить же универсальные и громоздкие очистные сооружения — занятие дорогое.
Существенны и возражения против использования фекалий со стороны современных деятелей санитарии. В результате пока что считается, к сожалению, более безопасным засорять городским стоком не поля, а реки. На практике это ведет к тому, что уже сейчас многие крупные американские и западноевропейские города, лежащие в низовьях рек, пьют почти на все 100 процентов то, что извергают их соседи, расположенные выше по течению. И, несмотря на колоссальные очистные сооружения, вода остается отвратительной на вкус и едва ли полезной для здоровья.
Все же канализационный слив для нужд сельского хозяйства частично используется. Организуют для этого так называемые поля орошения или производство активированной грязи. В том и другом случае удается убить болезнетворные бактерии и в какой-то мере стерилизовать отходы. Однако подобные или другие методы пока экономически неэффективны: слишком уж далеко приходится транспортировать фекалии за городскую черту и слишком трудно равномерно распределять их по поверхности полей, не говоря уж об эстетической стороне дела. Так что используются они редко.
Пытаясь «разводить» полезных микробов в почве, биологи очень скоро убедились в том, что численность их в пахотном горизонте быстро восстанавливается до нормального уровня. Несколько более эффективной оказалась стерилизация земли от патогенных и вообще «вредных» микробов. Для этого почву стали пропаривать горячим паром или впрыскивать в нее растворы сероуглерода и толуола. Высушивание земли — операция в принципе не новая: она упоминается еще в древнеиндийских «Ведах» и была известна Вергилию. Конечно, до наступления века пара «баню» почве не устраивали: ее просто оставляли открытой для горячих лучей солнца или сжигали после уборки остатки урожая — стерню. А вот уже применение для стерилизации «не очень сильно действующих ядов» (пионером которой был эльзасец Оберлин в 90-х годах прошлого столетия) — дело куда более серьезное.
Сейчас мы, кажется, далеки от мысли, что поголовное уничтожение тигров и волков — дело похвальное на все 100 процентов. Вспомните знаменитый «воробьиный опыт», проведенный в Китае в общегосударственном масштабе, после которого в стране не осталось этой птички, отнимавшей зерно у крестьянина. Опыт убедительно показал, что природа не терпит пустоты: пришедшие на китайские поля насекомые, которыми в основном и кормились уничтоженные «вредители», сожрали куда больше…
Мы еще мало знаем открытый для наших глаз мир животных, рыб, насекомых. И еще меньше — мир, скрытый поверхностью земли. А ведь он так же, если не более, разнообразен. Главное же — там, как и наверху, все тесно связано единой прочной нитью жизни. Так что детская теория: этот жук — цаца, а эта бабочка — бяка, будущего не имеет.
А между тем благодаря все усиливающемуся использованию минеральных удобрений (в меньшей степени) и ядохимикатов (в большей) почва постепенно превращается в своеобразную кладовую ядов, кладовую, из которой вынуждено черпать все живущее, иногда на свою погибель.
Каждый год я несколько раз опрыскиваю свой сад. А у соседа он чуть ли не весь год стоит какой-то синий: «Чудо-жидкость!» — свидетельствует сосед. Однако каждую весну бабочек летает столько, что иной раз в глазах рябит. Старик сторож уверяет, что «про английскую бабочку» в его бытность и не слыхивали. Впрочем, как-то одна знакомая старушка всерьез рассказывала мне, что раньше и Луна была больше, и светила ярче.
В какой-то мере они правы. Ведь сейчас полив дождевой водой в опыте Ван-Гельмонта был бы признан «некорректным». Пока она долетит до нас с неба, свойства дистиллята потеряются; влага впитывает в себя все, что выброшено в небо промышленностью и автотранспортом.
Но этого мало. Опрыскивая посевы, мы прежде всего опрыскиваем землю. Первыми поедают яд черви. Яд им не по нраву, и они нередко после опрыскивания кончают жизнь самоубийством, выбрасываясь на поверхность, как киты на берег. На поверхности их с удовольствием поедают птицы. Яд накапливается теперь в них… Птицу съедает лиса и издыхает, вернув земле взятый яд.
Как-то мы поехали рыбачить на Маныч. Ночевали в одинокой сторожке на невысоком водоразделе между рекой и длинным озером. Ночью нас кто-то разбудил криком. Выскочив во двор, зажгли фары автомашины. Нашим глазам представилась фантастическая картина: через бугор из озера в реку ползли полчища раков. Дня за два перед этим прилегающие к озеру поля обработали инсектицидами. В следующем году на Маныче почти совершенно исчез сазан. Вновь одни грешили на химикаты, другие толковали о сазаньей эпидемии.
Но пока идут споры, земля накапливает яды. Они попадают туда с неумеренно вносимыми искусственными удобрениями, с гербицидами, используемыми для борьбы с сорняками, с ДДТ, используемым для борьбы с насекомыми, с толуолом, применяющимся для борьбы с «плохими» бактериями…
Насыщение ядами идет непрерывно: увеличивается содержание отравляющих веществ в почве, в воде, в телах животных, в нашем организме. И сможет ли человечество так же быстро приспособиться к отравленной биосфере, как приспосабливается к ней сорняк или насекомое, — это еще вопрос.
Один из наиболее крайних сторонников биологического владычества в сельском хозяйстве — американский ученый Л. Ховард — так обличает засилье химии: «Отравление жизни почвы — одно из величайших бедствий, которое переживают агрономия и человечество. Протест матери-земли выражается в постоянном росте болезней растений, животных и людей. Машины, распыляющие ядохимикаты, были призваны защитить растения; вакцины и сера — уберечь животных. Эта политика терпит крах на наших глазах. Население, питающееся продуктами, выращенными неестественным путем, вынуждено оберегать себя дорогостоящей системой медицинского обслуживания, куда входят патентованные лекарства, услуги платных докторов, диспансеры, госпитали и оздоровительные учреждения. Полноценный урожай может обеспечить только здоровая, плодородная почва; она должна рассматриваться как живая среда, а не как мертвая масса, плодородие которой можно вызвать повторными дозами так называемого высококонцентрированного питания растений. Искусственный навоз не только грабит подлинное плодородие, но и оставляет в наследство вредителей и болезни, как неизбежное последствие своей эффективности».
Эффективность! В этом слове пока и сконцентрирован ответ химиков на доводы биологов. Именно эффективность химизации сельского хозяйства заставляет считать, что в ближайшем будущем (химики считают — всегда, пока химией же не будут разработаны методы, позволяющие получать продукты питания, минуя традиционное и рутинное земледелие) использование химических искусственных удобрений будет непрерывно возрастать. Контролируем ли мы этот рост — вопрос иной. И на него другой известный американский агрохимик, Ф. Бер, не может сказать ничего более, как: «Введения в почву веществ, отрицательно действующих на химические и биологические свойства ее, следует избегать. Но если они уже введены, то необходимо обратить внимание на средства уничтожения или подавления вредного действия их».
Отличное резюме к более чем столетней истории развития агрохимии, не правда ли?
И все же это резюме не дает и малейших оснований не только для отказа от химических мер борьбы за урожай, но даже и для их существенного ограничения. Пример — кампания за запрещение применять ДДТ, развернувшаяся в последние годы во многих странах. Всемирная организация здравоохранения при ООН в феврале 1971 года решительно выступила против этой кампании: ДДТ сохраняет жизнь многомиллионному населению малярийных районов земного шара. В защиту ДДТ и других пестицидов высказался и известный селекционер лауреат Нобелевской премии 1970 года Норман Борлауг. Он подсчитал, что запрет на пестициды в США и других развитых странах приведет к потере половины урожая! В связи с этим цены на продукты питания поднимутся в 4–5 раз, и многие районы планеты окажутся перед угрозой голода.
И тем не менее уже в начале века даже самые убежденные сторонники химизации должны были признать, что решение одной проблемы обеспечения питанием растения с помощью искусственных или органических удобрений, сколь бы важным оно ни было, не может решить общей задачи поддержания плодородия земли. Не решает ее и «биологическое удобрение».
Одной теории питания растений оказалось недостаточно для объяснения причин истощения почвы: слишком уж сложной, многосистемной оказалась эта среда. Лишь докучаевское почвоведение установило, что для получения высоких устойчивых урожаев важны все свойства этой среды — химические, биологические и физические.