Вот, например, результаты работы по программированию урожаев, проведенной Татарским НИИ сельского хозяйства в 1971 - 1972 годах (в центнерах с гектара):
горох на зеленую массу: прогноз - 400, фактически - 413;
горох на зерно: прогноз - 40, фактически - 42; озимая рожь: 40 и 41,5; озимая пшеница: 80 и 79,2 и т. д.
Аналогичные результаты получены и в опытных хозяйствах Волгоградского сельскохозяйственного института в 1971 -1976 годах...
К. Тимирязев писал: "Узнать потребность растения - вот область теории; прибыльно для себя удовлетворить эти потребности - вот главная забота практики".
В программировании урожаев теория и практика слиты воедино.
В наше время вопрос, что именно нужно растению, в каком количестве и когда, изучен достаточно подробно. Волгоградские ученые Г. Устенко и С. Ягнова составили, например, графики суточного прироста растительного вещества кукурузы и соответствующие им графики потребления растением минеральных веществ. На их основе была составлена программа подкормки кукурузы удобрением и программа поливов.
Итак, начало программирования урожаев - в растительной и почвенной диагностике.
Поскольку ни растение, ни почва говорить не умеют, приходится задавать им вопросы на биохимическом языке, делая многочисленные анализы при помощи многочисленной аппаратуры, измеряющей количество света, температуру, влажность и десятки других параметров.
Представьте себе поле, засеянное растениями пополам с приборами. Оживленный диалог между первыми и вторыми транслируется в вычислительный центр, где электронные машины анализируют его и принимают решения:
подать в квадрат No335 питательную смесь No5807-бис в количестве 25 килограммов действующего вещества; отпустить квадрату No 406 пятьсот литров воды... В квадрате No 748 появилась зерновая моль. Опрыскать квадрат...
На квадрат No 515 выпали осадки, содержащие выбросы металлургического комбината. В почве повысилось содержание свинца. Принять меры к его удалению и... наказанию директора комбината.
Конечно, пока что нарисованная картина еще фантастична (хотя и не в целом, а только в деталях). Но условия для ее осуществления либо уже есть, либо скоро будут. И прежде всего техника...
Из всего, что может предложить сегодня инженерная мысль, оптимальным энергосредством для программируемого полеводства является вышеописанный "полеход" или "мостотрактор" М. Провоторова. Вспомогательную роль могли бы играть аппараты на воздушной подушке и вертолеты. Значительно хуже обстоит дело с остальными сельскохозяйственными машинами: комбайны в условиях получения гарантированных высоких урожаев малопроизводительны, плуги и другие почвообрабатывающие орудия не обладают внутренней целенаправленностью, они не в состоянии идеально точно выдержать глубину обработки и дать идеально точную степень рыхления; культиватор "слеп", он не отличает "своих" от "чужих" и выпалывает всех подряд; сеялка не может точно распределить семена по поверхности.
Одним словом, техника запрограммированных урожаев - дело будущего, хотя и не столь отдаленного.
- Здесь есть одно противоречие... Недавно мы с вами говорили о необходимости не машину приспосабливать к среде, а наоборот... Так почему бы, прежде чем заниматься конструированием новых машин...
- Не заняться конструированием новых растений?..
Замечание вполне резонное.
Общеизвестно, что человек стал человеком главным образом потому, что ему удалось изобрести общество.
Всю свою дальнейшую жизнь на земле он посвятил тому, чтобы "очеловечить" все окружающее. В том числе и растения. Взяв в виде исходного материала некоторые из растений, живших до этого в компании с другими видами, он создал крупные искусственные растительные сообщества, где стебель пшеницы растет рядом только с себе подобными. Поэтому, если уж речь зашла о конструировании, следует говорить о конструировании посевов, а не отдельных растений. Занимаются таким конструированием не только генетики, выводящие новый сорт, но и инженеры-механики, создающие новые машины для формирования посевов.
С хозяйственной точки зрения, конечно, более важным показателем, чем КПД фотосинтеза отдельного листа и отдельного растения, является КПД посева.
А он-то как раз меньше первого. И вот почему.
Фотосинтез - это своеобразный процесс зарядки аккумуляторов, зеленых растений, солнечной энергией.
Но растения - существа живые, следовательно, имеющие право на дыхание. Дыхание же - всегда окисление, то есть обратный аккумулированию процесс разрядки. Доля продуктов фотосинтеза, затрачиваемая на дыхание, довольно высока: 15-25 процентов. Именно разница "фотосинтез - дыхание" и определяет в конечном итоге количество урожая.
Фотосинтез идет только на свету, а вот дышать растения по вполне понятным соображениям должны и днем и ночью. Причем дышать приходится не в одиночку, а в коллективе. Впрочем, так же как и заниматься своими прямыми обязанностями - фотосинтетической деятельностью.
И фотосинтез и просто дыхание протекают, оказывается, совсем по-разному, в зависимости от степени "общественности" или, наоборот, "индивидуализированности" данной особи. В посевах сельскохозяйственных культур ход обоих процессов зависит от множества факторов: от строения самого растения и "архитектуры"
(есть такой термин и у агрономов!) посевов, от их густоты и высоты, от характера размещения растений по площади, от формы и распределения их листьев по высоте.
Одно растение пшеницы, единолично занимающее "квартиру" площадью в 1 квадратный метр, способно дать очень высокий урожай, но десять растений на той же площади при несколько меньшей индивидуальной урожайности дадут биомассы больше. Сто растений дадут еще больше, но когда густота посева превысит некоторый предел, кривая выхода биомассы с единицы поверхности земли пойдет вниз.
Растениеводство сегодняшнего дня ориентировано на мизерный урожай единичного растения при высоком урожае суммарном. Правильно ли это?
В слишком мощном и густом посеве листья нижних ярусов страдают и от недостатка радиации, и от ее качества (наиболее ценные лучи солнечного спектра застревают в верхних ярусах). Поэтому листья нижних ярусов работают с неполной нагрузкой. При слишком большом переуплотнении растения начинают конкурировать друг с другом, борясь за пищу и воду. Работа эстонского ученого, профессора Ю. Росса показала, что распределение концентрации углекислого газа в посеве тоже неравномерно. Максимум приходится на среднюю часть растения, минимум - на его вершину и приземную зону. К тому же чем гуще посев, тем с большим трудом проникает сюда этот основной строительный материал.
Итак, посев имеет свою архитектуру и свой микроклимат. Внутри его изменяется уровень света и температуры, влажности и скорости ветра. И все это влияет на фотосинтез и дыхание растений.
Влияют на них и соседи. От перенаселенности страдает все живое. Страдают и растения. В излишне густых посевах у стеблей слабо развиваются механические ткани - опорный скелет, они становятся хрупкими и ломкими. В погоне за светом растение изо всех сил тянется в высоту; в результате снова снижение прочности, уменьшение и общего количества листьев, и числа их ярусов (а это означает снижение суммарной фотосинтетической деятельности).
Человечество с древнейших времен знакомо с эпидемиями чумы и холеры. И издавна известно, что наиболее уязвимы в этом отношении крупные поселения, города, районы, перенасыщенные жителями. Чума и холера всегда были бичом китайских, индийских городов, густонаселенных районов Европы и никогда не посещали хижин эскимосов или папуасов. Точно так же и растения: чем гуще посев, тем выше опасность эпидемических заболеваний.
Одним словом, в принципе можно сделать растение с очень высоким КПД фотосинтеза, но оно не способно жить в коллективе. На сегодняшний день "идеальным"
растением, приспособленным к жизни в условиях перенаселения, считается растение с коротким стеблем, листья которого способны очень долго работать в полную силу. Для этого в начале жизни они должны быть очень светолюбивыми: ведь в юном возрасте они занимают самый верхний ярус посева, где больше всего солнца.