Как павлин, земля восхищает взгляд...
Дакики
Там, где был пустырь выжженный и голый, как павлин, земля восхищает взгляд
В начале книги был подробно описан опыт Ван Гельмонта — голландского алхимика, которого его современники считали чернокнижником и колдуном, как, впрочем, и А. Левенгука, открывшего царство микробов. Ван Гельмонт не обратил внимания на потерю почвой семидесяти граммов своего веса. Зато учел то количество воды, которое пошло на полив посаженной ивы, и сделал вывод о необходимости воды растению. Он считал, что главное в питании растений — вода.
О необходимости полива растения знали еще древние земледельцы Шумера и Египта, но от этого знания до точного расчета дозы полива — достаточно большое расстояние.
Количество воды, потребляемое растениями, значительно превышает поступление таких важных для жизни питательных элементов, как азот, калий, фосфор. Например, пшеница на широте Москвы с одного гектара почвы забирает не больше двухсот килограммов азота, калия, фосфора в год, и в то же время она потребляет тысячу тонн воды. В сухих степях Заволжья потребность пшеницы в воде возрастает еще больше: она поглощает две тысячи тонн воды с гектара. Потребление воды могло здесь быть и больше, но просто в каштановых почвах две тысячи тонн — это весь запас доступной растениям воды. Если учесть, что в сухих степях на каштановые почвы поступает в год двести — четыреста миллиметров осадков, что соответствует четырем — двум тысячам тонн воды на гектар, то станет ясной вся напряженность водного режима растений в этой зоне. Дело в том, что часть этих осадков выпадает зимой и может теряться во время весеннего стока талой воды, другая часть в виде снега сдувается в овраги и тоже теряется для растений. Некоторая доля осадков, иногда весьма значительная — до четверти годовой нормы, может выпадать в виде ливня и тоже стекать по поверхности почвы в овраги и балки. А небольшие дожди в летние месяцы смачивают лишь самую верхнюю, миллиметровую корку почвы и испаряются в воздух, не используясь растениями. Поэтому зона сухих степей для получения высоких и устойчивых урожаев требует орошения, полива.
Вода в почве
Самые простые расчеты показывают, что для орошения тысячи гектаров в течение лета необходимо не меньше двух миллионов тонн воды. Если учесть, что часть поливной воды испаряется, не попадая в растения, часть фильтруется в глубокие слои почвы и тоже пропадает для растений, то эту цифру надо увеличить. Проблема полива больших площадей включает такие вопросы, как методы полива, строительство инженерных сооружений, распределяющих воду, подающих ее к полю, расчеты норм полива и т. п. Всем этим занимается наука мелиорация и составная часть ее — мелиоративное почвоведение.
Почва впитывает воду, удерживает ее. Это свойство почвы называют влагоемкостью. Глины удерживают до шестидесяти процентов воды от веса почвы, суглинки — тридцать — сорок процентов, супеси — двадцать процентов, пески — до десяти процентов. Следовательно, при поливе почва может удержать лишь строго определенное количество воды. Проектируя полив, необходимо прежде всего установить, какой мощности слой почвы надо поливать. Отсюда следуют другие задачи, стоящие перед почвоведами. Они должны знать водопроницаемость почвы, скорость впитывания воды, ее влагоемкость, плотность и т. д.
Важным свойством почвы следует признать так называемую влажность завядания. Это то количество воды в почве, которое растение не может взять и она остается «мертвым балластом». Влажность завядания определяется свойствами почвы и видом растений. Разные растения могут иссушать почву до неодинаковых остаточных запасов воды. Это определяется сосущей силой растения. Если сосущая сила растения больше, чем водоудерживающая способность почвы, то растение отберет у почвы воду, если меньше — оно погибнет от недостатка воды. То есть, чтобы взять из почвы воду, растение должно совершить работу. Если энергетические ресурсы растений позволяют, то они смогут взять необходимую воду, если нет — вода останется в почве.
Выяснилось, что большинство сельскохозяйственных растений не может брать воду из почвы, если необходимо затратить работу больше полутора килоджоулей на килограмм воды. Деревья наиболее работоспособны: они перестают потреблять воду лишь тогда, когда необходимо тратить больше двух с половиной килоджоулей на килограмм воды.
Ясно, что, чем больше тратится энергии на получение воды из почвы, тем меньше урожай фитомассы растений. Оптимальная трата энергии растениями — сто джоулей на килограмм воды — отмечается тогда, когда почва увлажнена до полевой влагоемкости, до такого количества воды в ней, которое остается после отекания избытка. Сразу после полива влажность почвы близка к этому состоянию. Если учесть, что за летние месяцы растения расходуют ежедневно в среднем до тридцати тонн воды, то на потребление этого количества воды им требуется выполнить работу от трех тысяч килоджоулей до тридцати тысяч, что равносильно работе небольшой сельской электростанции.