Кукуруза вчера, сегодня, завтра. Часть 1

Кукуруза вчера, сегодня и завтра.

      I.           Кукуруза на пути к миллиарду тонн в год.

   II.           Кукуруза в агробизнесе Украины.

 III.           Кукуруза и человек – им не жить друг без друга.

 IV.           Кукуруза. Особенности строения.

   V.           Человечеству для выживания придется вернуть земляного червяка в поле.

 VI.           No-till и кукуруза вновь встретились.

VII.           Растения в поле без конкуренции за свет, воду и питание, или оптимизация размещения кукурузы на поле.

VIII.           Агротехнология.

 IX.           Кукуруза. Сильные семена.

   X.           Новому времени – новые стандарты.

 XI.           Очистка кукурузы после уборки.

XII.           Первый этап очистки зерна.

XIII.           Машины для очистки зерна кукурузы.

XIV.           Зерноочищающие машины – новый подход.

XV.           Тяжелые семена – сильные семена.

XVI.           Предпосевная обработка – защита и помощь будущему растению.

XVII.           Особенности травмирования семян кукурузы.

XVIII.           Урожайность кукурузы. Новые возможности.

 


 

 I.  Кукуруза на пути к миллиарду тонн в год.

Уважаемый читатель, я уверен, что в специальной литературе о кукурузе многие вопросы изложены гораздо глубже и полнее, но, разрабатывая оборудование, не травмирующее кукурузу, и технологию производства сильных семян этой культуры, я вынужденно углубился в ее изучение и, естественно, открыл для себя много нового. Возможно, и Вам этот материал покажется интересным, а в чем-то и полезным.

При работе над книгой часто обращаешься к материалам других авторов глубоко знающих отдельные направления и можно составить сборник, состоящий из разделов написанных каждым из соавторов. Примеров такого варианта достаточно. При таком подходе трудно выдержать цель замысла побудившего взяться за перо, да и оппонировать группе авторов (особенно маститых) читатель не рискнет. В единоавторстве за все изложенное отвечаешь сам.

Хотел начать повествование о кукурузе по традиционной последовательности: история происхождения, биология кукурузы и т.д., но кукуруза это особая культура и правильнее начать описание кукурузы с оценки ее значимости в сегодняшней жизни людей, тогда и история ее возникновения и распространения на все материки планеты приобретет более емкое значение и крепче запомнится.

Рис.1. Изменение за 70 лет (с 1940 по 2010) мирового производства кукурузы (а), средней урожайности (б) и посевных площадей под нее (в) [1].

Значимость какой-либо с/х культуры в жизни человека легко проявляется при анализе ее производства в глобальном масштабе. Вообще, рост производства любой с/х культуры сегодня возможен только за счет повышения урожайности и увеличения площадей посева под нее. Но увеличение площадей под какую-либо культуру возможно только за счет сокращения площадей посева других культур, ибо все земли под производство с/х продукции на Земле задействованы, и предпочтение какой- либо культуре за счет сокращения производства других обусловлено постоянно меняющейся конъюнктурой рынка, которая так же, как и все процессы в мире, подчинена одному общему закону – непрерывному изменению состояния. Само слово «процесс» может толковаться, как изменяемость.

Человек, обустраивая среду своего обитания, целенаправленно управляет многими процессами, исходя (как ему кажется) из целесообразности, ускоряя изменения одних и замедляя другие. Изменения, если оценить их в достаточно большом отрезке времени, позволяют, без каких- либо сомнений, выявить их динамику и аргументировать причины процесса.

Это хорошо иллюстрирует производство человеком отдельных с/х культур, но мы рассмотрим только одну из них – кукурузу (рис.1).

Графики, приведенные на рисунке 1, позволяют сделать следующие выводы:

-       из всех зерновых культур агробизнес отдает предпочтение кукурузе – это видно по изменению площадей под кукурузуи под все зерновые (рис.1в);

-       мировое производство кукурузыза приведенный отрезок времени выросло в семь раз, средняя урожайность выросла в четыре раза, а площадь под посев кукурузы при этом была увеличена всего на 75%;

-       основной прирост производства кукурузыпроисходит за счет повышения урожайности;

-       заметный прирост урожайности и, как следствие, рост производства наступил в пятидесятые годы за счет освоения селекционерами технологии гибридизации.

Анализ динамики мирового производства зерна за последние 30 лет (рис.2) отражает две тенденции:

Рис.2. Динамика мирового производства зерновых культур [1].

-       производство основных зерновых культур неизменно растет, что и не могло быть иначе -  растет население планеты;

-       рост производства зерна кукурузыотражает рост основных зерновых, в какой- то мере, за счет снижения производства неосновных зерновых культур.

Рис.3. Рост урожайности кукурузы и зерновых культур [1].

Естественно, по причине выше указанной, производство зерна может отвечать потребностям рынка в условиях роста численности населения лишь за счет повышения урожайности. Соответствующие данные приведены на рисунке 3. Из приведенного графика видно, что темп роста урожайности кукурузы за последние 20 лет опережает темпы роста  урожайности всех зерновых культур.

Увеличение за последние 30 лет производства зерна кукурузы на душу населения (рис.4) объясняется широким спектром ее использования.

Рис.4. Производство зерна кукурузы на душу населения [1].

Рассмотрим основные направления. Начнем с комбикормов.

Необходимо отметить особенность крахмала кукурузы при использовании ее зерна в комбикормовой промышленности.

Коснувшись этого вопроса, лишний раз убеждаюсь в том, что в живом мире процессы жизнедеятельности животных и растений имеют много общего. Зерновке при ее прорастании требуется для питания зародыша расщепление сложных соединений (крахмала, жира, белка) в простые и пригодные для усвоения формы (сахара), и процесс этот происходит под действием ферментов. Аналогичные процессы проходят в желудочно-кишечном тракте (ж.к.т.) животных.

Но, как оказалось, крахмал зерновых злаковых (пшеницы, ячменя, риса, тритикале) не весь проходит в тонкий кишечник  ж.к.т. крупного рогатого скота, а большая его часть оседает в толстом кишечнике, что вызывает заболевания (китозы, цитозы и др. болезни).

Другим животным это несвойственно, поскольку, в отличие от коровы, у которой двухкамерный желудок, у свиней, птиц и др. животных желудок однокамерный.

При рационе питания  крупного рогатого скота комбикормами на основе зерновых злаковых культур, привесы и надои растут до того уровня, на котором начинает сказываться проблема проходного крахмала. Именно эта проблема сдерживает прирост надоев и привесов.

А вот крахмал кукурузы проходит в тонкий кишечник ж.к.т. крупного рогатого скота без остатка в толстом  кишечнике.

Ясно, что ферментация и полное усвоение продуктов расщепления проходного кукурузногокрахмала (кстати, точно таким же свойством обладает и крахмал сорго) позволяет регулировать и надои коров, и привесы молодняка в животноводстве  крупного рогатого скота.

Человек так устроен, что в повседневной жизни, как пользователь, он оценивает значимость утраченного, когда само событие утраты случилось. Давайте на минутку представим, что человек (хотя это трудно представить) не удержал воспроизводство кукурузы, и она исчезла с его полей.

Это будет удар не только по продуктам питания и кормам, а и еще по десяткам других направлений деятельности человека, порой очень далеких от агробизнеса. Вот перечень технологий (далеко не полный), в которых используется кукуруза: корма, крахмал, пиво, сладости, производство мясных и колбасных изделий, супы, соусы, сладости детского питания, кукурузные хлопья, производство снеков, алкогольные напитки, масло, маргарин, топливо, производство смолы, электроэнергии, бумага, абразивы, мыло, клей, прядильное производство, в промышленности: фармацевтическая, лакокрасочная, химическая, литейная, нефтяная, горная. Крахмал кукурузы используется в 500 различных технологиях.

Невольно подумаешь, что природа за многие миллионы лет до появления человека «подумала» о нем, произведя на свет такую культуру, как кукуруза, ну а, к чести человека, он удержал этот подарок природы.

Еще несколько «поклонов» кукурузе.

Кукурузапо поглощению углекислого газа и выделению кислорода занимает одно из первых мест среди всех культурных растений и превосходит лес аналогичной площади.

Количество выделяемого кислорода одним гектаром кукурузного поля достаточно для дыхания 50-60 человек в течение года.

Кукурузана одном гектаре поля поглощает столько углекислого газа, сколько выделяется легковым автомобилем за 60 тысяч километров пробега.

Выведены гибриды техничной кукурузы, крахмал из которой по качеству не уступает картофельному.

Себестоимостькукурузнойпатоки втрое ниже картофельной.

В пересчете на конечный продукт каждый гектар кукурузы работает в 1,5 раза эффективнее, чем картофель.

Перспективным является производство на основе кукурузы глюкозно-фруктового сиропа (ГФС), который дешевле сахара. Эффективность такой замены составляет около 1 млрд. $за год. В США на производство сладких сиропов для кондитерской промышленности и напитков перерабатывают около 16 млн. тонн зерна кукурузы.

Кукурузныйкрахмал, как сырье для производства полимерных изделий, в перспективе заменит исходное сырье, используемое сегодня для этих целей и получаемое из добываемых углеводородов.

Это произойдет по двум причинам:

-       дороговизна углеводородов;

-       пластики, произведенные на основе кукурузногокрахмала, при температуре 30°С разрушаются в течение двух месяцев, не загрязняя окружающую среду.

Уже сегодня один центнер кукурузыпозволяет получить 32 литра этанола.

Специалисты считают, что переработка кукурузы на спирт позволит снизить его себестоимость на 30-40%.

Выведение специальных гибридов с содержанием масла 7-8% позволит повысить производство кукурузного масла на 50% с заметным снижением себестоимости.

Об особенностях кукурузного масла необходимо сказать отдельно, поскольку его отличает высокое содержание витамина Е (рис.5) и стеринов (рис.6). Как известно, и витамины группы Е и стерины играют важную роль в жизнедеятельности человека.

Рис. 5. Содержание витамина Е в маслах, в том числе α-токоферолов (мг/кг) [2].

Рис. 6. Среднее содержание стеринов в маслах различных культур [2].

Справка. Витамины группы Е – токоферолы, токотриенолы и их эфиры – оказывают благоприятное влияние на систему свободно-радикальных реакций в живых клетках, что, в первую очередь, положительно сказывается на профилактике онкологических заболеваний. Кроме этого, они способствуют лучшему усвоению белков, поддерживает функцию мышечной ткани и половых желез, оказывает лечебный эффект при ишемической болезни сердца и после радикальных оперативных вмешательств. Наибольшей биологической активностью обладает α-токоферол. По данным американской ассоциации диетологов, дети грудного возраста должны получать 7,5 мг витамина Е, для недоношенных детей потребность более высокая и составляет 9 мг в сутки, потребность взрослого человека – 15 мг, но не больше 100 мг [2].

Однако, вернемся к значимости кукурузы для Украины.


II.   Кукуруза в агробизнесе Украины.

Естественно, что Украина не могла не отреагировать на «вызов» рынка, востребовавшего кукурузу.

Агропотенциал Украины позволяет ответить на любой вызов агробизнеса по той причине, что при таком количестве площадей с/х угодий (68% территории страны) и приходящейся площади на одного украинца (0,72 га), Украина предопределена быть крупным игроком на агрорынке (рис.7).

Рис.7. Площадь с/х угодий на одного жителя по странам.

Сегодня это хорошо иллюстрирует динамика производства кукурузы в нашей стране.

Если сравнить темпы увеличения площадей под кукурузу, рост производства зерна кукурузыи рост ее урожайности в Украине за последние 20 лет и эти же показатели в мировом производстве (таблица №1), то, как сказали бы математики, вторая производная прироста (темп) явно в Украине выше (рис.8).

 

 

Таблица №1.

 

Украина

Мировое производство

1995 г.

2013 г.

1995 г.

2013 г.

 

 

 

в % к 1995 г.

 

 

 

в % к 1995 г.

Площадь под кукурузой (млн.га)

1,2

100%

4,5

375

136

100%

158

116%

Урожайность (ц/га)

29,2

100%

52,2

212

42

100%

54

130%

Валовый сбор (млн.т.)

3,45

100%

23,5

691

570

100%

853

150%

 

Рис.8. Прирост показателей в период 1995-2013 г.

По всей видимости, Украина поставила мировой рекорд по темпу производства кукурузыв отдельно взятой стране. Да и вряд ли, вообще, какая-либо другая культура где-либо и когда-либо будет так «раскручена» в масштабах страны. В то же время, видно, что ради этого пришлось увеличить площади посева под кукурузу в 3,75 раза, а урожайность удалось поднять в 2,12 раза.

Именно повышение урожайности является основным ресурсом для увеличения производства кукурузыв Украине. Об этом можно уверенно говорить, поскольку в ведущих европейских странах сегодня кукуруза на зерно имеет урожайность на уровне 100 ц/га. Это, прежде всего, такие страны, как Испания, Италия, Германия, Франция.

В Украине многие хозяйства получают урожай кукурузы также 100 ц/га и даже выше.

Рис.9. Изменение количества гибридов кукурузы в Государственном реестре Украины.

Рис.10. Лидеры продажи зерна кукурузы на мировом рынке.

Мировой рекорд по урожайности в 2014 году составлял 224 ц/га. Такой урожай получил фермер в США в штате Вирджиния при капельном орошении полей кукурузы. И это не удивительно, ибо по данным мировых селекционных центров потенциал кукурузыоколо 300 ц/га. Высокие темпы роста производства кукурузы обусловлены также достижениями в селекции семян высокого потенциала.

Мировые производители семян быстро среагировали на доступность украинского рынка и, практически, осуществили экспансию в этом направлении.

На рисунке 9 приведены графики роста количества гибридов кукурузы, зарегистрированных в Государственном реестре сортов за время с 1995 года по 2012 год включительно.

К слову сказать, с переходом на гибридную селекцию системно происходит вымывание сортов.

Чрезвычайно большое количество гибридов кукурузы, предлагаемых сегодня на рынке Украины, вызывает следующие комментарии:

-       кукуруза, поистине, стала мировой культурой;

-       экспансия гибридов зарубежной селекции может привести к полному уничтожению отечественных селекционных центров, как это произошло в Мексике – родине кукурузы.

Все вышеизложенное позволяет заключить, что для Украины кукуруза является экспортноориентированной культурой, и уже сегодня Украина поставляет на внешний рынок 14% (2013/14 МГ) зерна кукурузы и находится на четвертом месте после мировых лидеров – Бразилии, США и Аргентины (рис.10).

Объемы производства зерна кукурузы и выход на первые позиции по его продаже на внешнем рынке хотелось бы отнести к этапному успеху Украины в агробизнесе.

Долгосрочная перспектива в другом.

Глубокая переработка зерна кукурузы и выход на внешний рынок с продукцией высокого качества, полученной в животноводстве, свиноводстве, птицеводстве и рыбоводстве. Здесь другой уровень прибыли, рабочие места, внутренняя продовольственная безопасность, импортозамещение и т.д.

Отдельным вопросом хотелось бы рассмотреть то, что для Украины представляется исключительно значимым – переработка силоса кукурузы на биогаз с последующей технологией производства электроэнергии. Дело в том, что при добавлении кукурузного силоса, как и других растительных продуктов, к жидкому навозу, значительно увеличивается выход биогаза. Так из 1 т. жидкого навоза крупного рогатого скота можно получить 25 м ³ биогаза, а из 1 тонны кукурузного силоса  – 200 м3 [1].

Рис.11. Выход биогаза при использовании разных субстратов [1].

В этом плане кукурузный силос предпочтительней различных добавок растительного происхождения.

На рисунке 11 приведены сравнительные данные.

Для производства биогаза можно выращивать более поздние гибриды кукурузы, так как в этом случае не требуется высокого содержания крахмала в початках. Для силосования достаточно высокого содержания сухого вещества в целом растении (28-35%). Поскольку такие поздние гибриды более длительное время ассимилируют, то они и отличаются более высокой урожайностью свежей органической массы (до 1000 ц/га) [1].

Именно поэтому из всех энергетических культур для получения биогаза в Германии доля кукурузы составляет около 80% (рис.12). Вообще опыт Германии интересен тем, что решение на уровне государства покупать 1 кВт/час от фермера, полученный от биогазовой технологии в 2,5 раза дороже его стоимости для потребителя, предопределило своего рода бум на производство биоэнергетических установок. За 10 лет их число возросло с 17 до 7772 штук (рис.13).

Рис.12. Использование энергетических культур для получения биогаза в Германии.

Рис.13. Динамика строительства биогазовых установок в Германии за 10 лет (2003-2013 гг.).

 

Рис.14. Блок-схема комплекса по производству биогаза и электроэнергии [1].

Технология производства биогаза в настоящее время глубоко исследована и работающие комплексы позволяют эффективно утилизировать навоз и получать биогаз. Поскольку биогаз не сжижается под давлением, то его целесообразно использовать в стационарных теплоэлектростанциях с целью производства электроэнергии. Блок-схема такого комплекса приведена на рисунке 14. На рисунке 15 приведена фотография комплекса, установленная у одного из немецких фермеров.

Рис.15. Внешний вид комплекса по производству биогаза.

Калорийность биогаза составляет 25000 кДж/м ³, что эквивалентно 0,6 л мазута.

Можно представить, какое значение имеет технология производства биогаза для Украины, особенно при глубокой переработке продуктов животноводства и поставке их на экспорт. Радикальное снижение энергонезависимости, занятость населения сельской местности, значительное повышение его благосостояния и развитие социального сектора на селе.

Расчеты показывают, что потребность Украины в газе за год составляет ~ 50 млрд. м ³. С учетом того, что собственная добыча газа в стране близка к 20 млрд. м ³, то дефицит составляет (т.е. закупаемый газ сегодня у России) около 30 млрд. м ³. Учитывая, что теплотворная способность биогаза ниже добываемого из недр земли, то для баланса потребления необходимо вырабатывать биогаза в количестве около 40 млрд. м ³ в год. Для этого требуется примерно 3 тыс. комплексов для производства биогаза [3].

Такая перспектива для Украины – не утопия, особенно с учетом потенциала Украины по производству кукурузына силос.

Последние данные с этого «фронта» обнадеживают – на базе Ракитинского сахарного завода в Киевской области будет построен комплекс по производству биогаза мощностью 2,25 МВт.

Компания «Астарта» запустила биогазовую установку на Глобинском сахарном заводе (Полтавская область) с ежегодным производством около 15 млн. м3 биогаза, что позволит хозяину снизить потребление природного газа на 50%.

Мироновский хлебопродукт построил биогазовую станцию на птицефабрике «Орель-Лидер» (Днепропетровская область) мощностью 5МВт (что в эквиваленте равняется электроснабжению 15 тысячам квартир, плюс тепловому обеспечению 1500 квартир). Это первая в Европе биогазовая станция такой мощности, которая будет работать на курином помете.

Но, в целом, для Украины «слезть с иглы» покупаемого газа и «сесть на иглу» биогаза –верная перспектива, а солому и пожнивные остатки не сжигать, а «скармливать» почвенной биоте, без которой поля Украины превратятся в пустыню.

Тем не менее, опыт европейских стран, в частности Германии, по производству биогаза, нами должен быть глубоко проанализирован. Внедрение новаций часто обнаруживает невидимые на старте внедрения проблемы, решение которых требует дополнительных затрат, и удорожает технологию в целом.

Так, в начале внедрения биогазовой технологии остатки органической массы после процесса брожения вносились в поле в качестве удобрений. Последние исследования выявили угнетающее воздействие этого материала на почвенную биоту. В силу этого, сегодня применяется технология замкнутого цикла – остатки перебродившей массы высушиваются и сжигаются в топке ТЭЦ, что существенно удорожает технологию производства биогаза.

Таблица №2. Потенциал биомассы в Украине.

Энергетический потенциал

(теоретический)

Экономически обоснованный

Солома зерновых культур

10,39

1,34

Солома рапса

1,07

0,75

Отходы производства кукурузы на зерно

5,7

2,79

Отходы производства подсолнечника

4,27

2,86

Биомасса древесная

2,13

1,48

Биогаз с навоза

3,27

0,76

Энергетические культуры

-       тополь, мискантус, акация, ольха, верба

-        кукуруза (биогаз)

 

14,58

1,59

 

12,39

1,11

Уже, коль мы затронули тему энергозависимости Украины, то, на мой взгляд, ближайшей перспективой для Украины является закладка плантаций энергокультур, таких как верба, мискантус и топинамбур. Из приведенных данных в таблице №2 видно, что наибольший потенциал приходится на энергокультуры.


III.           Кукуруза и человек – им не жить друг без друга.

Если допустить, что человек, в силу каких-то причин,  перестанет производить какую-либо культуру, то она начнет дичать, но популяцию сохранит.

Кукуруза – исключение – она исчезнет.

Так исторически сложилось, что кукуруза поддерживает жизнь человека, а сама получает жизнь с его руки.

Кукуруза была введена в культуру 7-10 тыс. лет назад на территории современной Мексики. Есть прямые доказательства, что кукуруза была одомашнена 8700 лет назад в центре долины Бальсас в Мексике. Археологические раскопки также свидетельствуют, что кукуруза издревле выращивалась в Перу, Чили и Боливии. В древних перуанских могильниках найдена посуда с изображениями на ней кочана кукурузы.

Существует несколько теорий происхождения культурной кукурузы, но большинство исследователей принимают гипотезу – культурная кукуруза есть результат селекции одного из подвидов мексиканской дикой кукурузы, не дошедшей до нашего времени в дикой природе. Эта гипотеза предложена лауреатом Нобелевской премии Дж. У. Биллом в 1939 году, им же она была обоснована экспериментальными данными.

До настоящего времени эта гипотеза не опровергнута.

Чем вызваны ожесточенные дебаты ботаников о происхождении кукурузы? Дело в том, что наиболее подходящее растение для последующего его преобразования в кукурузу – теосинте, не имеет тех. признаков, которые могли бы привлечь кочевников-собирателей послеледникового периода. Пищевая ценность семян теосинте незначительна, кроме того, семена теосинте покрыты твердой несъедобной оболочкой, початок, если его так можно назвать, едва достигал по длине половины дюйма (дюйм 25,4 мм). Если все-таки прародителем кукурузы является теосинте, то надо низко поклониться нашим далеким предкам, которым удалось из этой дикой культуры вывести кукурузу, изменив в прародительнице репродуктивную биологию, к 1500 году до н.э. початок уже составлял 6 дюймов.

Древние цивилизации аборигенов Америки (ольмекская культура, цивилизация майя, цивилизация ацтеков и др.) возникли и расцвели благодаря высокопродуктивному земледелию, в основе которого была кукуруза. Без активного и продуктивного землепользования развитое общество не могло возникнуть. В жизни древних майя одним из центральных богов был бог кукурузы Кукулькан.

Естественно, до Колумба в Европе о кукурузе ничего не знали. В этой связи, его запечатленная историей фраза: «Я видел зерна, называемые маисом», произнесенная 5 ноября 1492 года, может считаться отправной точкой распространения кукурузы по другим континентам.

Не часто в истории растениеводства встречается такая определенность.

Значимостькукурузыдля человека (кстати, во времена Колумба на Земле жило людей в 10 раз меньше, чем сейчас) подтверждается быстрым освоением ее производства в странах, далеко стоящих одна от другой. В архивах Испании есть данные о производстве кукурузыв 1500 году, в Португалии -  в 1516-1525 годах, в Италии – в 1533 году, а в Восточную Азию португальцы завезли семена кукурузыв 1496 году, т.е. через четыре года после того, как их впервые увидел Колумб.

Так кукурузаоднозначно оценивалась земледельцами разных стран.

В первой половине XVI столетиякукурузабыла завезена в Китай, в конце того же столетия – в Африку.

Кукуруза для инков, майя и ацтеков в течение тысячелетий являлась основным хлебным злаком. Мы должны быть благодарны тем,  удаленным от нас по времени, племенам за то, что они своими руками удержали это чудо-растение – кукурузу. Именно  «своими руками», ибо даже в раскопках могильников в Перу, относящихся к нескольким тысячелетиям до нашей эры, диких предков кукурузы не обнаружено.

Простое воспроизведение, присущее практически всем растениям – упавшее на землю зерно прорастет в следующем сезоне, на кукурузу не распространяется. Упавший на землю початок, окутанный листовой оберткой, сгнивает, т.е. семена в нем в этом случае утрачивают способность к прорастанию.

Также надо отдать должное далеким нашим предкам и за продуктивную селекцию.

В процессе одомашнивания, видимо, в результате селекционного отбора семян, зерна становились крупнее, а початки больше. Постепенное укрупнение  зерна и увеличение размера початка удалось проследить при раскопках пещер в Новой Мексике в 1948 году. Самые мелкие початки были обнаружены в наиболее глубоких слоях почвы. По мере приближения к поверхности почвы размеры початков и зерен становились все более и более крупными.

В настоящее время кукуруза представляет собой образец растения очень высокой степени окультуривания. Без помощи человека, как уже было сказано, кукурузане может существовать, ибо не способна к одичанию.

Сегодня в мире насчитывается 11000 сортов и гибридов кукурузы. В Украине районировано более 300 гибридов (2,73%).

Кукурузавозделывается в 60 странах, занимая площадь около 80 млн. га. Кукурузастала подлинно мировым растением.

В следующем разделе рассмотрим особенности строения кукурузы.


 

IV.           Кукуруза. Особенности строения.

Рис.16. Схема строения зерновок различных групп кукурузы (продольный разрез):

А – зерновка зубовидной кукурузы;

Б – кремнистой.

Кукуруза(LeamaisL) – однолетнее травянистое растение семейства злаковых, подсемейства просовидных. Внутри вида кукуруза различается по форме и строению на следующие группы: крахмалистая, зубовидная, кремнистая, лопающаяся, восковидная, сахарная. В хозяйственной практике такое разделение допустимо, хотя сегодня такое  разделение кукурузы некоторые ученые считают устаревшим и необоснованным ни генетически, ни морфологически. На рисунке 16 приведены схемы строения зерновок зубовидной и кремнистой кукурузы.

Корневая система кукурузы мочковатая, распространяется в диаметре около 1 м вокруг стебля, причем одна ее часть развивается близко к поверхности почвы, а другая проникает на глубину 2,5-3 м (рис.17). Обычное распределение корневой системы кукурузы – 80-90% в слое 0-60 см, а 10-20% в слое до 2,5-3 м.

1 – фаза 5 и 6 листьев

2 – фаза 8 листьев

3 – фаза начала выметывания

4 – фаза цветения женских цветков

М - междурядье

Рис.17. Рост корней кукурузы и освоение ими земляного пространства [1].

Сегодня силами селекционеров выведены гибриды кукурузы (например, DEKALB), отличающиеся мощной корневой системой с соотношением распределения ее по глубине: 40% на глубине 2,5-3 м и 60% на глубинах 0-60 см. Близкорасположенная к поверхности мочковидная часть корневой системы усложняет проведение междурядной обработки. При неверном выборе глубины и захвата легко повреждается поверхностная часть корневой системы кукурузы.

1 – Гелиотропный тип                     2 – Обычный тип

Рис.18. Типы растений кукурузы в зависимости от положения листьев [1].

Кукурузе, как одностебельной культуре, при замедленном начальном росте свойственно позднее смыкание рядов (об оптимальном распределении растений речь пойдет в специальном разделе), что приводит к трудности поддержания чистоты поля от сорных растений.

Так как початок снабжается ассимилянтами, прежде всего, от листа, который находится непосредственно под ним, то очень важно, чтобы его поверхность как можно дольше получала солнечную инсоляцию. Для этого селекционеры создали гелиотропные формыкукурузы(рис.18).

Растениекукурузыоднодомно, но раздельнополо, т.е. перекрестно опыляющиеся мужские и женские соцветия находятся на одном и том же растении.

А – мужской цветок, Б – метелка, В – початок, Г – строение початка,

КНР – кисть нитей рыльца, О – обертки початка, С – стержень початка,

Л – лист главного побега, П – пазушные боковые побеги с укороченными междоузлиями.

Рис.19. Соцветия кукурузы [1].

Мужские колоски образуют на верхушке стебля соцветия типа метелки, а женские - колоски с двумя цветками, из которых один редуцирован и нефертилен, образуются початки.

На поле период выбрасывания пыльцы продолжается около двух недель, так как не все растения находятся в одной и той же фазе развития. Оплодотворение происходит после того, как пыльца проросла на нитях рыльца. Через 4-10 часов образуется зародыш и эндосперм, начинается формирование и рост зерен (рис.19). С началом оплодотворения рыльца принимают бурую окраску и отмирают.

При неблагоприятных внешних условиях (температурный, водный, световой и питательный стресс) сокращаются число и масса зерен, начиная с верхушки початка.

Коэффициент размножения у кукурузы в десять раз выше, чем у других зерновых. Из одного семенного зерна вырастает 400-600 зерен, а у других зерновых только 50-60 зерен.

Кукурузанаделена способностью медленнее (в меньшем количестве) испарять воду через устьица листовой поверхности (рис.20).

Рис.20. Коэффициент (средний) транспирации кукурузы по сравнению с другими с/х культурами (л. воды/кг см) [1].

Это, прежде всего, говорит о том, что растение кукурузы лучше держит высокую температуру окружающего воздуха, ибо транспирация воды (фазовый переход воды в пар) с поверхности листа охлаждает лист, и у подсолнечника, например, в жаркую погоду температура живого листа на 7°С ниже температуры мертвого листа на том же растении.

Кроме того, такая способность кукурузы говорит о более рациональном, а значит, и продуктивном использовании воды для собственных нужд.

Тем не менее, даже с учетом того, что родина кукурузы в странах с теплым климатом, кукуруза при температуре воздуха в районе 40°С может утратить способность к оплодотворению. Такая температура губительно действует на пыльцу.

Процесс усугубляется при снижении относительной влажности воздуха и, как оказывается, для кукурузыэто особенно значимо, ибо кукуруза в состоянии поглощать воду своими листьями.

Рис.21. Снижение оплодотворения кукурузы в зависимости от температуры и относительной влажности воздуха [1].

На рисунке 21 показано снижение процесса оплодотворения в зависимости от температуры и влажности воздуха.

В условиях сниженного оплодотворения зерна в верхней части початка не образуются.

Рис.22. Составляющие спелого зерна кукурузы [1].

Вообще, кукурузапо засухоустойчивости стоит после люцерны, сорго, проса и подсолнечника. Об этом подробнее будет сказано в разделе об орошении кукурузы.

Необходимо отметить в пользу кукурузы то, что для большинства растений оптимальная температура для фотосинтеза 20-25°С (верхний предел 40-50°С), а для кукурузысоответственно 25-30°С и предел 50-60°С. Это, в какой-то мере, объясняет высокую эффективность фотосинтеза листовой поверхностью кукурузы.

Содержание питательных веществ и витаминов, а также составляющие спелого зерна кукурузыхорошо изучены (таблица и рис.22).

Таблица №. Содержание энергии, питательных веществ и витаминов в зерне кукурузы [1].

 

Энергия, МДж/1000 г СМ1

16,0

Содержание минеральных веществ, мг/100 г СМ

Содержание питательных веществ, г/100 г СМ

Углеводы

Жир

Протеин

71,4

10,6

4,6

K

Ca

Mg

375

17

135

Содержание витаминов, мкг/100 г СМ

В1

В2

В6

Фолиевая кислота

410

225

455

28

Fe

Mn

Zn

Cu

1,7

0,5

2,8

0,2

1СМ – сухая масса

 

I и II – продольный разрез зерна зубовидной кукурузы

(а – семенная оболочка, перикарп, б – алейроновый слой, в – мучнистое тело, эндосперм, г – щиток, д – влагалище зародыша, колеоптиль, е – закладка зародышевого стебля и листьев, ж – закладка зародышевого корня, з – влагалище зародышевого корня, колеориза, и – слой отрывания);

III – разрез через мучнистое тело и оболочку

(а – семенная оболочка, перикарп, б – алейроновый слой, в – краевые и г – внутренние клетки эндосперма);

Рис.23. Строение зерна зубовидной кукурузы [1].

На рисунке 23 показано строение зерна зубовидной кукурузы [1].

Кукурузаотносится к светолюбивым растениям. Интенсивность ассимиляции СО2 в большей степени зависит от интенсивности освещения. Затененность листьев снижает ее, поэтому размещение растений на поле имеет большое значение.

Оптимальный индекс листовой поверхности (листовая поверхность / площадь почвы) для кукурузысоставляет:

-       кукурузана силос 3,0-6,0;

-       кукурузана зерно 3,0-4,0.

Кукурузане ухудшает плодородие почвы, ее корневая система оставляет в поле большое количество органической массы.

Уважаемый читатель, позволь мне чуть отклониться от целевого изложения материала о кукурузеи воспользоваться случаем высказать свое мнение о недопустимости обращения с землей в той форме, в которой сегодня это делается.

Следующие два раздела будут посвящены оценке деятельности человека на Земле, его породившей.


 

V.           Человечеству для выживания придется вернуть земляного червяка в поле.

 

Дождевые (земляные) черви – крупные почвенные беспозвоночные животные, самые древние и многочисленные на Земле.

Они относятся к семейству дождевых, отряду высших малощетинковых, классу  малощетинковых, подтипу поясковых, типу кольчатых, подцарству многоклеточных,  царству животных.

Червиявляются важной частью почвенной биоты и встречаются по всему миру. Они обитают на всех континентах, кроме Антарктиды.

Общая биомасса дождевых червей больше  биомассы всех живых существ на нашей планете. На Земле их больше 1500 видов, в Европе распространено 35  видов, на территории бывшего СССР – около 100. Обычный дождевой червь «ночной выползок» и навозный червь  являются, наверное, самыми известными видами. Все другие виды дождевых червейбиологически схожи с ними, за исключением отдельных признаков.

Мелкиедождевые черви достигают в длину 1-2 см, средние – 10-20 см, в то время как для гигантского червя Megacolicesaustralis(Австралия) зафиксирована длина до 3-х метров при диаметре в  2,5 см.

Дождевые черви различаются не только по семействам, родам и видам, но и по типам питания и месту обитания в почве:

1)       питающиеся органическим веществом на поверхности почвы, среди них:

·         поверхностно-обитающие, живущие в напочвенной подстилке из опавших листьев, отмерших трав, полуперегнивших веток, а также в компостах,

·         роющие глубокие норы (до метра и более),

2)       питающиеся почвенным перегноем или собственно почвой,  среди них:

·         живущие в верхней части почвы,

·         живущие на средних глубинах (20-40 см),

·         норники, обитающие в глубоких слоях почвы.

3)       Существуют также черви – амфибии.

Таким образом, корневые системы растений в живой почве размещаются в слое, являющимся естественной средой обитания земляных червей (дрилосфере). Ученые доказали, что почва, прилегающая к ходу, оставленному червяком, заселяется микроорганизмами на толщину слоя около 2 мм. А сама внутренняя поверхность ходов в живой почве (на всей глубине питания земляных червей) может составлять 5 м2 на 1 м2 поверхности почвы.

А что до глубины их проникновения, то под Мариуполем обитает толстый и удивительно сильный червь, ходы которого пронзают землю на восьмиметровую глубину.

Червинаселяют все ярусы почвы. Поэтому все отмершее растительное органическое вещество проходит не один раз через их кишечник и само превращается в почву, благодаря удивительным свойствам дождевых червей.

Дождевые червимогут питаться любой пищей, содержащей органические вещества. Они могут есть опавшие листья, отмершие травянистые растения, перепревший навоз и саму почву. Переваривая мертвую растительную органику, они преобразуют ее в маленькие почвенные комочки. Эти экскременты дождевых червей называют копролитами (от древне – греческого «κοπροζ» (помет) и «λίθοζ» (камень) ).

В копролитах червей естественной популяции содержится 11–15% гумуса на сухое вещество. За счет обволакивающей их слизи они прочны и вода не размывает их, а только намачивает и просачивается дальше внутрь почвы. Копролиты содержат повышенное количество азота, фосфора и калия. Черви переводят эти необходимые растениям элементы из недоступной формы в доступную. В процессе переваривания растительных остатков в пищеварительном тракте червей формируются гумусовые вещества. Они отличаются по химическому составу от гумуса, образующегося в почве при участии микрофлоры тем, что в пищеварительном канале червей развиваются процессы полимеризации низкомолекулярных продуктов распада органических веществ и формируются молекулы гуминовых кислот. Эти кислоты вступают в комплексные соединения с минеральными компонентами почвы, образуя стабильные агрегаты, долго сохраняющиеся в почве. Так черви создают рыхлую, насыщенную воздухом, влагой и доступными растениям питательными веществами плодородную почву.

В природе нет более столь мощных гумусообразователей. Создать гумус и восстановить плодородие почвы другими способами пока невозможно.

За последние два десятилетия была доказана основная их заслуга не только в образовании плодородной почвы, но и ее обезвреживании от патогенной флоры и многих ядовитых веществ, в том числе, от радионуклидов и тяжелых металлов. Пройдя через кишечник любого червя, вся эта патогенная флора (бактерии, водоросли, грибы с их спорами, простейшие организмы животного мира, в том числе, нематоды) уничтожается, а  радионуклиды и тяжелые металлы переводятся в нерастворимые, недоступные растениям соединения и они, уже безопасные, остаются в почве на вечное хранение. Микрофлора кишечника земляного червяка вырабатывает фунгицидные и бактерицидные вещества. При этом, переработанная червями органическая масса теряет запах, приобретает форму гранул и приятный запах земли. Это настоящие дезодораторы и санитары, оздоровители почвы. Сравниться с земляными червями в этой их благородной деятельности никто и ничто не может. Чем больше дождевых червей в почве, тем она более здорова, функциональна, тем больше в ней гумуса – самого ценного и самого необходимого для нее удобрения.

Один гектар не загубленной химией и пахотой почвы может содержать от 1 до 200 млн. особей дождевых червей, а вес биомассы колеблется от 2 до 10 тонн на гектар, т.е. в 10 раз больше, чем всех наземных животных на той же площади. Если земляных червей взвесить, то на гектаре ухоженного пастбища чаша весов склонится в их сторону, даже если на противоположной чаше – все стадо пасущихся на лугу коров. Если взять в расчет, что червь за сутки пропускает через свой организм количество почвы, равнозначное его весу, то при среднем весе червяв полграмма и их количестве 100 шт. / кв. м  (т. е. 1 млн. на гектар) получается, что за сутки они пропускают через себя 50 г земли на квадратный метр. С учетом того, что деятельность червяв средней полосе составляет 200 дней в году, то за сезон эта цифра возрастает до 10 кг / кв. м. или 100 т / га – комментарии излишни!!! И это при минимальном их количестве…

Собственно говоря, только благодаря многомиллионолетней деятельности тысяч различных видовчервейна нашей матушке Земле появилась почва, обезвреженная от продуктов извержения вулканов, пожаров, естественной радиоактивности. Такую работу дождевые черви совершают на суше по всему земному шару, и никто их в этой роли не заменит.

Дождевые червиничем не болеют, не подвергаются никаким эпидемиям.

Ультрафиолет солнечного излучения губителен для дождевых червей. Поэтому сумерки и темнота – постоянные их спутники. Множество врагов приучило их быть крайне осторожными и пугливыми. Почва для них – родной дом. Некоторые виды почти не показываются на поверхность. Другие делают это часто, но только по ночам, днем оставаясь в своих норках. Вылезая наверх, дождевой червь надежно закрепляется хвостовыми щетинками в норке, чтобы при опасности мгновенно втянуться в нее. Передняя часть его тела способна вытягиваться в тонкий чувствительный хоботок. Ею червяквнимательно ощупывает пространство вокруг себя. Дождевые черви могут перемещаться (ночью и во время дождя днем) на достаточно большие расстояния не только по горизонтальной поверхности почвы, но и по вертикальным препятствиям до нескольких метров высотой, со скоростью до 1 метра в минуту. А вот скорость естественного расселения дождевых червей всего метр в год.

Дождевые червиразмножаются не быстро. Те, что с красной пигментацией, за год откладывают не больше ста коконов, а 30-сантиметровый обитатель почвы, именуемый в народе выползком, еще меньше – 40 коконов. Жизненный путь выползка тоже невелик – 5…6 лет.

В1985 году недалеко от г. Басс (Австралия) Джоном Мэтьюсом был создан Музей – аттракцион гигантского дождевого червя Гипсленда (так его называют в Австралии). Этот червьможет достигать 3-4 м длиной! Это самое крупное беспозвоночное в мире. Музей под стать червю: огромное 100- метровое здание в виде дождевого червя. В этом Музее можно совершать путешествия по червячным ходам и внутри самого червя. Не только встретиться буквально «лицом к лицу» с крупнейшим из известных животных, живущих в загадочном подземном мире, но и узнать его «изнутри».

Чарльз Дарвин установил, что  «дождевые черви за несколько лет пропускают сквозь себя весь пахотный слой земли (пропускали во времена Дарвина). Они обогащают свежим перегноем истощенные земли, рыхлят их, попутно удобряя своими выделениями. Роясь в земле и глотая ее, они создают прочную комковатую структуру «почва – воздух», и влага лучше проникает на глубину. Бесчисленные норки червей, словно капиллярная сеть живой ткани, обеспечивают идеальный дренаж и вентиляцию почвы.»

Его труд – «Образование растительного слоя деятельностью дождевых червей» - один из самых интересных и значительных по естествознанию.

Рис.24. Строение (фрагмент) земляного червя.

Как же питаются червии есть ли у них зубы? На рисунке 24 показан фрагмент устройства земляного червя.

Глотка – это орган для всасывания пищи, работающий по принципу резиновой груши: при сжимании и последующем разжимании создается разрежение, благодаря которому пища втягивается внутрь.

Понятно, что во рту никаких зубов нет, поэтому грызть или кусать червяк не в состоянии. Кроме того, пища должна быть достаточно размокшей или размягченной, чтобы она могла пройти через ротовое отверстие довольно скромных размеров. Поэтому растительная пища (трава, листики) должны быть не свежесорванными (или свежескошенными), а уже подвяленными, с размягченными волокнами. Поэтому  дождевые черви так любят жить и кормиться в полуперепревшем перегное, под прошлогодними опавшими листьями, в скошенной или срезанной и достаточно долго пролежавшей на поверхности почвы растительности.

Зоб – это большая тонкостенная полость, в которой скапливается проглоченная (всосанная) пища. Но что же с ней происходит дальше? И как же все-таки обойтись без зубов? Не нужно сомневаться: зубы есть у червяка, но расположены они в желудке.

Желудок – это мускулистая толстостенная камера, внутренняя поверхность которой состоит из твердых зубоподобных выступов. При сокращении стенок желудка они раздробляют (разгрызают, пережевывают, перетирают) пищу на мелкие частицы. И уже в таком состоянии пища поступает в кишечник, где под действием пищеварительных ферментов переваривается, а высвобождающиеся при этом питательные вещества всасываются. Кстати, аналогичным образом устроен желудок у крокодилов и у большинства птиц.

Особенности пищеварения делают дождевых червей детритоядными, т.е. они питаются детритом – разлагающейся растительной органикой, находящейся на поверхности земли или в их подземных норках, а также и в самой почве, вприкуску с самой почвой. Поэтому копролиты, которые оставляет после себя дождевой червяк - это комочки почвы, обогащенной азотом, микроэлементами, причем имеющие пониженную кислотность благодаря щелочной среде его кишечника.

Есть у дождевого червя «ахиллесова пята» (у каждого из нас есть слабое место…). Проблема в том, что для жизни червяку требуется энергия. И получает он ее за счет дыхания (и окисления кислорода), а для этого требуется газообмен между организмом и окружающей средой. Специального органа для газообмена (легкие, жабры и т.д.) у червяка нет, поэтому он дышит кожей. Для этого она должна быть очень тонкой и постоянно увлажняться.

Отсутствие защитной оболочки приводит к тому, что самая распространенная причина их естественной гибели – высыхание.

Тело дождевых червей состоит из множества кольцеобразных сегментов (от 80 до 300), которые легко разглядеть.

При необходимости тело червя покрывается обильной слизью, которая служит превосходной смазкой для протискивания сквозь землю. Эта же слизь не дает организму понапрасну терять воду, которой в черве много – около 80% от общего веса.

При определенных условиях отсутствующие части тела черви могут восстанавливать. Например, задняя часть опять вырастет, если при несчастном случае она будет оторвана. Однако, это происходит не всегда.

Черви, проснувшиеся после зимней спячки, вступают в брачный период и начинают откладывать коконы (по одному кокону примерно раз в неделю) в течение 3 месяцев. Молодь достигает половой зрелости к осени, когда уже приближается время спячки; зимой часть молодых червей может погибнуть.

 Дождевые черви – умелые и быстрые строители ходов и камер в почве.

Ходы червейв почве бывают одноразовые и постоянные. Одноразовые прокладываются в рыхлом грунте, где легко протиснуться между комками в любом направлении.  Постоянные ходы, образующие систему нор, роются как в рыхлой, так и в плотной почве. В последней червь заглатывает землю и пропускает ее через себя.

Проделывание каналов червями повышает почвенную аэрацию, инфильтрацию воды в почву, доступность азота для растений и микробную деятельность в почве. Установлено, что благодаря пробуравливанию почвы червями повышается численность нитрифицирующих бактерий. Повышенное количество азота, находящееся в дрилосфере, может быть одной из причин роста корней в каналах, сделанных червями. Ходы дождевых червей могут оставаться неизменными на протяжении десятилетий, что способствует повышению густоты корней растения, стабилизации почвенных агрегатов и снижению вероятности возникновения эрозии почвы. Двигаясь хвостом вперед, он достигает поверхности или полости в почве, где откладывает почву в виде копролитов. Затем возвращается, заглатывает следующую порцию и все повторяется. Далеко не все виды червей могут освоить плотную почву. Многие всегда остаются в рыхлом слое и плохо переносят его искусственное уплотнение. Это всегда надо помнить, организуя перемещение машин по полю. Ходы червейиграют огромную роль в жизни растений, ибо по ним поступает кислород в живую почву.

Для оптимального роста корней требуется, чтобы почва содержала 10-15 % воздуха. Если почва уплотнена, следствием будет снижение урожайности. В уплотненных слоях после осадков, как правило, накапливается влага, что приводит к дефициту кислорода в прикорневой зоне. Кислород является необходимым поставщиком энергии для усвоения и транспортирования питательных веществ. В случае недостатка кислорода возникают проблемы с усвоением калия, кальция, магния, фосфора и железа, а также значительно усложняется транспортирование этих ионов в растение.

Важную роль в этом играет деятельность дождевых червей, активность которых проявляется в поставке достаточного количества органической биомассы. В процессе своей жизнедеятельности черви прокладывают ходы, через которые потом могут прорастать корни культурных растений. Таким способом поддерживается рост корневой системы вглубь и ее ветвление.       

Червямдля жизни необходима влажная почва, чтобы она не высасывала влагу из них самих. У людей, постоянно работающих с землей, кожа на руках сохнет и трескается. Червиничуть не в лучшем положении. Хотя их тело защищает постоянно выделяемая увлажняющая слизь, но в сухой почве на ее образование неоткуда взять влаги. Если воды не хватает, черви углубляются в более влажные слои почвы или засыпают (впадают в диапаузу). Они сооружают для этого камеры и удобно сворачиваются в них кренделями или завязываются затейливыми узлами, упрятав свои «носы» и хвосты внутрь колец.

Камеры в почве сооружаются червями как для пережидания засухи, так и для зимовки. Камеры живущих неглубоко червей можно найти на глубине 20-30 см, а тех, кто роет глубокие норы – на глубине 50-70 см. Случаются они и на двухметровой глубине. Нередко черви пережидают засуху и зиму по двое и группами.

Враги дождевых червей – поедающие их птицы, членистоногие и их личинки, жабы, лягушки, тритоны, кроты, ежи, землеройки, барсуки, енотовидные собаки, лисы, рыбы, кабаны.

Сколько лет живут дождевые черви? Об этом известно мало. Есть свидетельства, что не более 10 лет. Однако, в природе немногим червям удается прожить так долго – условия их жизни очень тяжелы. Резкие изменения температуры и влажности почвы приводят к массовой гибели этих животных. Многочисленные враги подстерегают всюду: черви – очень питательная еда, и они никакого оружия защиты, кроме умения быстро прятаться в норке, не имеют.

Однако, враг №1 для червячков – неразумный человек и его безграмотность в почвоведении.

Первый удар наносится многоразовой глубокой, до 35 см, вспашкой и перекопкой почвы с переворачиванием пласта и уничтожением всего живого. А ведь условия пашни особенно тяжелы для червей. В жару незатененная перепаханная почва легко нагревается и пересыхает, а черви гибнут. Весной тракторы выворачивают землю с червями на съедение птицам. Поздней осенью вскрывают норки, когда черви уже улеглись на зимовку.

Но человек не успокаивается, как будто целенаправленно ведя войну на уничтожение своего помощника и друга.

На пашне, где весь урожай забирают себе люди, где почвенная структура разрушается тяжелыми машинами и питательные вещества в виде пожнивных остатков брикетируются и сжигаются в каминах «успешных» людей, черви обречены на вымирание.

Люди обрабатывают посевы химическими удобрениями и ядохимикатами. Это приводит к массовой гибели дождевых червей и другой почвенной фауны, без чего пашни мертвы. Однако, надо не забывать: если вносить удобрение на пашню, где черви уничтожены человеком, это не даст желаемого эффекта. Это можно наблюдать по уменьшению использования растениями основных удобрений при пахотной технологии по сравнению с почвосберегающей. Так, при пахотной технологии используется 28% азота, 20% фосфора и 32% калия, а при почвосберегающей – 50, 20 и 50% соответственно. При пахотной технологии удобрение некому превратить в почву. Пашня, где уже не живут черви, состоит из плотных глыб, которые даже после боронования разбиваются на куски, больше напоминающие сланцы, чем комья земли. Почва внутри них плотная, слитая, без каких – либо признаков жизни. Нет ни ходов, ни копролитов.

Такая деятельность приводит к массовой гибели великих тружеников.

В старину о плодородии почвы крестьяне судили по количеству красных червей, живущих на участке. Возделывая землю, червей старались сберечь, знали, где их больше, там и урожай овощей, ягод и фруктов будет богаче, а продукты вкуснее. Работа подземных пахарей – дождевых червей – и сегодня высоко ценится опытными земледельцами.

В наше время после бума сельскохозяйственной химизации люди обращаются к земледелию, основанному на внимании к обитателям почвы и их роли в ее создании. Если природой задумано, чтобы червяк рыхлил, удобрял и лечил землю, то возврат их на поля избавит агрария от множества проблем.

Понятно, что беспахотная технология  - путь к возвращению земляного червяка в поле, и «высший пилотаж» для агронома – это переход на технологию No-till (без плуга), о которой речь пойдет в следующем разделе.

Именно No-till для земляного червяка – зеленый свет для возврата в поле, ибо под мульчей сохраняется влага, которая так важна для кожи «ангелов земли», почва защищена от перегрева, выветривания, промерзания. Нижний, разлагающийся слой мульчи – чудесная столовая для червяков.

Но переход на No-till – это очень не просто, и если, при необходимости, агроном примет решение рыхлить землю, то обработка должна быть не глубже 5 см! Это сохранит структуру, созданную червячками, их ходы и норы. А через некоторое время вы сами удивитесь, на какую глубину ваша земля станет легкой и пушистой без всяких обработок.

Опыт агрономов, перешедших на  No-till десять и более лет назад, показывает, что существенно снижается химическая нагрузка на почву. Спасать растения химией – то же самое, что лечиться таблетками: убирает симптомы, но не устраняет причину… В больной земле растут ослабленные растения, подверженные болезням и вредителям. Разумнее оздоровить почву, а черви это сделают лучше всех, попутно обогатив ее биогумусом. Ну а если плодородие почвы не снижается, а повышается с каждым годом, то химия может понадобиться только в экстренных случаях.

Биогумус.

 

Так и хочется сказать, что «настоящий агроном – это тот, кто имеет хорошее чувство гумуса».Установлено, что внесение в почву 6 т/га биогумуса по своему влиянию на урожайность равноценно внесению торфонавозного компоста в количестве 60 т/га!

Биогумус– это продукт переработки дождевыми червями органических отходов. Представляет собой сыпучую мелкогранулированную массу с размерами гранул 1-3 мм.

 

Свойства биогумуса.

Так как биогумуссодержит большое количество (до 32% на сухой вес) гуминовых веществ – гуминовые кислоты, фульвокислоты и гумины – то это придает органическому удобрению высокие агрохимические и ростостимулирующие свойства. Все питательные вещества находятся в нем в сбалансированном сочетании, отработанном самой природой, и в виде, доступном для растения. По содержанию основных элементов питания растенийбиогумуспревосходит все известные органические удобрения.

Червиповышают усвояемость растениями калия, фосфора, микроэлементов. Например, азот, выделяемый червями, усваивается растениями более чем на 95%, в то время, как азот удобрений – лишь на 30-40%.

Биогумустакже и микробиологическое удобрение, в нем обитает уникальное сообщество микроорганизмов, создающих почвенное плодородие. Он не содержит патогенных микроорганизмов, яиц гельминтов, семян сорняков и тяжелых металлов. Более того, он содержит в себе  уникальное сообщество полезных для почвы и растений  микроорганизмов, которые при поступлении биогумуса в почву заселяют ее, выделяют фитогормоны, антибиотики, фунгицидные и бактерицидные соединения, что приводит к вытеснению патогенной микрофлоры. Это все, в конечном счете, оздоровляет почву и устраняет многие широко распространенные болезни растений.

Кроме того, биогумусобладает исключительными физико-химическими свойствами: водопрочность структуры (95-97%) и полная влагоемкость (200-250%). Это позволяет рассматривать его как прекрасный мелиорант и почвоулучшитель.

Особенно эффективен биогумус в защищенном грунте.

 

Эффективность биогумуса.

·          биогумус быстро восстанавливает естественное плодородие почвы, улучшает ее структуру и здоровье;

·          биогумус не обладает инертностью действия: растения и семена сразу реагируют на него;

·           биогумус является органическим удобрением пролонгированного действия: его эффективность сохраняется в течение 4-7 лет;

·           биогумус сокращает сроки прорастания семян и увеличивает их всхожесть, ускоряет рост и цветение растений, сокращает сроки созревания;

·          биогумус обеспечивает крепкий иммунитет у растений, повышая их устойчивость к стрессовым ситуациям, неблагоприятным погодным условиям, бактериальным и гнилостным болезням;

·          биогумус связывает в почве тяжелые металлы и радионуклиды, не дает растениям накапливать нитраты;

·          биогумус обеспечивает стабильный, высокий, экологически чистый урожай.

 

В грунтах Украины содержание гумуса разное в различных зонах, но диапазон его содержания составляет от 0,8 до 6,5%. Толщина может составлять от 10-15 см до 1 метра и более. Основной источник гумуса – это надземная часть растений и их корни, которые поддаются гумификации. Процессы  гумификации сложные, их скорость и характер зависят от многих грунтовых и климатических условий, состава растительности, микробного и животного мира грунта, а также от хозяйственной деятельности.

Украина владеет огромным резервом плодородных грунтов. 60% от всех угодий – черноземы, эта доля от мировых площадей составляет 6,7%. Сто лет назад черноземы Украины содержали 4-6% гумуса, сегодня – 3,2%. Образование гумуса– длительный процесс. Увеличение его содержания в почве на 1% происходит за 300-400 лет. Получается так, что за сто лет мы утратили долю гумусав почве, которая накапливалась более 1000 лет.

Если в грунте гумуса меньше, чем 2,5%, то это не чернозем.

В таблице №4 приведены для сравнения площади черноземов различных стран и их доля от мировой площади.

Таблица №4. Площадь черноземов разных стран.

 Страна

Площадь черноземов

(млн. га)

Доля от мировой площади

(%)

Украина

26,56

6,7

Россия

145,36

36,9

Казахстан

16,56

4,2

Молдова

2,02

0,6

 

190,5 млн. га

48,4

Болгария

 

 

Румыния

 

 

Венгрия

 

 

Чехия

 

 

Словакия

 

 

Германия

 

 

Китай

 

 

США

 

 

Аргентина

 

 

Уругвай

 

 

 

203,1 млн. га

61,6%

 

 Причем, качество черноземов перечисленных стран уступает по количеству гумуса черноземам Украины.

Сегодня ежегодное уменьшение доли гумуса на полях Украины составляет 500-700 кг на га. Внесение минеральных удобрений производит расщепление гумуса, и это приводит к уменьшению его содержания в грунте. Наиболее «агрессивны» азотные, некоторые виды калийных и комплексные удобрения.

Гумусеще называют иммунной системой грунта, поскольку благодаря ему поддерживаются основные функции и обеспечивается здоровье почвенной среды. Гумусактивизирует природную защиту растений от болезней и вредителей. Вредные вещества (остатки пестицидов, соли тяжелых металлов, радионуклиды, токсиканты и др.) разлагаются или в составе коллоидов дезактивируются и не представляют опасности для почвенной фауны и растений. Гумус играет важную экологическую роль для всего живого мира (для растений, животных и людей). Он как губка поглощает и связывает вредные вещества и поэтому его можно назвать «буфером планеты».

Среди средств, которые направлены на обеспечение бездефицитного баланса гумуса, важное значение имеют пожнивно-корневые остатки. Поэтому минимизация обработки грунта, выращивание сидератов играют важнейшую роль в процессе сохранения уровня гумуса, а в перспективе – повышении его доли в почве.

 Гумус – это хлеб для растения, он накапливался в почве (в наших широтах) весь послеледниковый период. Остановка падения плодородия почвы, и, в перспективе, его восстановление лежит через возвращение в почву земляного червя, а это значит – отказ от плуга и трудный, но необходимый путь, к технологии прямого сева.

Именно об этом пойдет речь в следующем разделе.


24.11.2017