Специфические законы ландшафтного растениеводства

Получение высоких урожаев сельскохозяйственных культур в значительной степени обусловлено знанием за­конов ландшафтного растениеводства, умением всесто­роннего их учета. Это тем более необходимо сейчас, когда разработаны научные основы ландшафтного растениевод­ства для получения запрограммированных урожаев, увели­чения коэффициента использования активной фотосинте­тической радиации.

Известно, что закон — существенная внугренняя связь явлений, обусловливающая их необходимое развитие.

Существуют законы:

а)         специфические (частные), выражающие отноше­
ния между конкретными специфическими явлениями;

б)        общие для больших групп явлений, совокупностей
объектов;

в)          всеобщие (универсальные), выражающие отно­
шения между всеобщими, всюду существующими свойст­
вами или тенденциями развития материи.

Указанные законы взаимосвязаны. Более того, все­общие законы находят то или иное преломление, отраже­ние в специфических законах, охватывающих лишь неко­торые явления действительности и изучаемых конкретны­ми науками.

Общие законы имеют широкое проявление в расте­ниеводстве. Из них необходимо назвать закон отрицания отрицаний, который выражает преемственность, связь но­вого со старым. Он обосновывает прогрессивный характер развития с удержанием всего положительного содержания пройденных ступеней. Важное значение имеет действие закона перехода количественных изменений в качествен­ные и наоборот, а также закона единства и борьбы проти­воположностей. Однако общие законы, и особенно их про­явление в растениеводстве, не находят еще требуемого от­ражения в современных изданиях по земледелию и растениеводству.

Для получения высоких и устойчивых урожаев сельскохозяйственных растений необходимо знание об­щебиологических законов: взаимосвязи и взаимозави­симости растений и внешней среды, синтеза и разруше­ния органического вещества, стабилизации и синергизма экосистем и др.

Получение высоких и устойчивых урожаев сельско­хозяйственных культур, по мнению В.Д. Панникова (1974 г.), зависит в конечном счете от того, насколько точно на

ирам икс соблюдаются законы растениеводства. Даль­нейшее повышение уровня земледелия и растениеводства, более эффективное использование плодородия почвы не­разрывно связано с учетом различных динамичных, взаи­мосвязанных и взаимозависимых факторов (условий) жиз­ни растений. К.А. Тимирязев (1957 г.) писал, что «куль­турное растение и предъявляемое им требование — вот научная задача земледелия».

Экологические факторы (лат. Расгог — делающий, производящий) делятся на абиотические и биотические. К абиотическим факторам среды относятся климатические (свет, влага, воздух, температура), эдафогенные (механи­ческий и химический состав почв, их влагоемкость, аэра­ция и др.), химические и др. Из биотических факторов на­иболее часто выделяются фитогенные, зоогенные и антро­погенные. Все они могут оказывать на растения как прямое, так и косвенное воздействие. В определенной сте­пени это зависит от наличия и специфики факторов, их со­четания, биологии растений. Каждый из факторов, естест­венно, имеет свой интервал действия и определенные ко­личественные характеристики, находящиеся в тесной связи с внешней средой. Признавая в принципе незаменимость факторов, в то же время следует отметить, что при возде­лывании растений факторы имеют неодинаковое значение и среди них можно выделить ведущие и дополняющие. Бо­лее того, они динамичны и должны увязываться с этапами органогенеза растений.

Растениеводство и земледелие, как и другие науки, опираются на законы, отражающие внутренние сущест­венные связи явлений. И как бы не называли эти законы отдельные авторы: «законы земледелия» — В.Д. Панников (1974 г.); «законы природы» — Г.В. Коренев (1973 г.) и др.; «законы урожая» — 3. Рюбензам, К. Рауэ (1979 г.), не­сомненно то, что знание и учет их действия имеет важное

значение. В.П. Нарциссов (1976 г.) по значимости в биоло­гии и агрономии «первое место» отводит «закону авто-трофности зеленых растений», который «объединил тео­рии фотосинтеза и минерального питания растений». Ссы­лаясь на И.И. Гунара, он приводит следующее определение этого «закона»: «Зеленые растения, используя энергию солнечного света и поглощая из воздуха углекислый газ, а из почвы воду и минеральные соединения, синтезируют все необходимые им органические вещества в количествах, обеспечивающих полное развитие и высокую урожайность растений». Это скорее расшифровка «закона». Исходя из этого «закона» важное значение для получения высоких урожаев имеет создание у растений оптимальной листовой поверхности.

В.Д. Панников (1974 г.) считает основным законом почвоведения и первым законом земледелия «Закон поло­жительного эффекта в природном почвообразовательном процессе». Сущность этого закона состоит в том, что в са­мой природе почвообразовательного процесса заложено непременное формирование и при определенных условиях повышение плодородия почвы. Это обосновывает возмож­ность роста урожайности сельскохозяйственных культур.

В.Р. Вильяме (1940 г.) «первым» назвал и считал «твердо установленным» закон «незаменимости факторов жизни растений». Суть его: ни один из факторов жизни растений не может быть заменен никаким другим.

В.Р. Вильяме (1940 г.) считал, что простым логиче­ским продолжением первого по всей очевидности является второй закон - «все факторы жизни растений, безусловно, равнозначны». В то же время он отмечает, что в производ­стве закон равнозначимое™ приобретает относительное значение вследствие трудности удовлетворения потребно­сти растений. С.А. Воробьев (1991 г.) и др., вслед за В.Р. Вильямсом (1940 г.), отмечают относительное значение

283

равнозначимости факторов. Если В.Р. Вильяме (1940 г.) выделял второй закон о равнозначимости факторов жизни растений, то С.А. Воробьев (1991 г.) и др. считают вывод о физиологической равнозначимости факторов жизни рас­тений лишь логическим следствием закона незаменимо­сти факторов. В учебнике «Земледелие», изданном под редакцией С.А. Воробьева (1991 г.), выделяется единый закон «равнозначимости и незаменимости факторов жиз­ни растений. Этот закон обозначен также В.П. Гордиенко (1991 г.) и др., но под названием «незаменимости и равно­значимости факторов жизни растений». Как видим, оцен­ка важности законов и их выделение в известной степени субъективны. К тому же нумерация законов нецелесооб­разна. Это не вызывается особой необходимости и вносит путаницу, так как порядковые номера законов у разных авторов неодинаковы.

Факторы жизни растений В.Р. Вильяме (1940 г.) раз­делял на космические (свет, тепло) и земные (вода, эле­менты пищи). Он отмечал, что сложный фактор — пища зеленых растений — должен включать минимум десять элементов: углерод, кислород, водород, азот, фосфор, серу, калий, кальций, магний и железо. Причем на долю углеро­да, кислорода и водорода должно приходиться 94% сухого вещества растений, остальные 6 % — на все другие эле­менты.

Растениям необходимы также в очень незначитель­ных количествах микроэлементы: молибден, бор, марга­нец, цинк, кобальт, йод, фтор, медь; ультрамикроэлементы: селен, рубидий, серебро, кадмий, цезий.

В настоящее время возникает насущная необходи­мость уточнения понятия фактора жизни растений, его со­держания, параметров. В.Р. Вильяме (1940 г.), характери­зуя условия жизни растений, писал о пище, как о сложном факторе, тем самым исключая возможную в этом случае

значительную детализацию: отнесение к отдельному фак­тору того или иного элемента, микроэлемента или даже ультрамикроэлемента. У него речь идет лишь о четырех факторах жизни растений.

С.А. Воробьев и другие (1991 г.) фактор жизни рас­тений приравнивают к элементу питания, что сразу значи­тельно увеличивает их количество. Г.В. Коренев и др. (1973 г.) необоснованно отождествляют фактор с агро-приемом, а С.С. Рубин (1971 г.), кроме общепризнанных групп факторов жизни растений (космических и земных), пишет еще о двух группах факторов: биологических (мик­роорганизмы, сорняки, болезни и вредители) и агротехни­ческих (сроки и качество полевых работ, чередование культур в севообороте, подбор сортов и др.). Это вносит существенную путаницу в определение сути фактора. К тому же биологические и агротехнические факторы весьма динамичны, они зависят от почвенно-климатических и других условий. Несомненно, выделение этих дополни­тельных групп факторов ошибочно, ибо оно весьма за­трудняет понимание и объяснение общепризнанных за­конов.

Характеризуя взаимоотношения растений и окру­жающей среды, 3. Рюбензам и К. Рауэ (1979 г.) пишут о факторах роста, В.Д. Панников (1974 г.) — о факторах роста и развития, П.П. Заев и другие (1957 г.) — о факто­рах вегетации, В.Р. Вильяме (1940 г.) — о факторах жизни растений. Считаем, что наиболее приемлемым является определение, данное В.Р. Вильямсом (1940 г.). Получение высоких и устойчивых урожаев сельскохозяйственных культур возможно лишь при полном удовлетворении их требований в необходимых факторах жизни. Ю. Либих (1936 г.) акцентировал внимание на питании растений, от­мечая важность возврата в почву выносимых растениями минеральных питательных веществ. Несмотря на извест-

285

ные неточности и упущения в деталях значение открытия закона возврата питательных веществ в почву трудно пе­реоценить. Высоко отзывались об этом законе К.А. Тими­рязев (1957 г.) и Д.Н. Прянишников (1962 г.). Современное применение закона возврата питательных веществ в почву несомненно должно увязываться с получением возрас­тающих урожаев сельскохозяйственных культур, повыше­нием плодородия смытых почв, получением запрограмми­рованных урожаев, с учетом современной целесообразно­сти возврата элементов при значительном содержании их в почве и др. Ю. Либих (1936 г.), подчеркивая необходи­мость возврата питательных веществ в почву, отмечал, что они потребляются и выносятся растениями неодинаково. По его мнению, заслуживает наибольшего внимания то пи­тательное вещество, которое поглощается растениями в наибольшем количестве, и поэтому в почве находится в минимуме. Ю. Либих (1936 г.) писал, что «веществом, на­ходящимся в минимуме, определяется величина и устой­чивость урожайности растений во времени». Причем это положение распространяется на все питательные вещества, в динамическом соотношении и нуждается в соответст­вующем пополнении при их ограничивающем воздействии на величину урожая. Как видим, «закон минимума», или «теория минимум», конкретизирует закон возврата, явля­ется проявлением его действия. Необходимо отметить, что речь идет лишь о питательных веществах, а не о всех фак­торах. В.Р. Вильяме (1940 г.) не выделял «закон миниму­ма» в самостоятельный закон и упоминал о нем в другой трактовке при изложении «закона оптимума».

Не выделяют этот закон С.А. Воробьев и др. (1991 г.).

Д.Н. Прянишников (1962 г.) отмечал, что в основе подтвердилось положение Ю. Либиха (1936 г.) о необхо­димости возвращения почве в первую очередь элемента, находящегося в минимуме. Он писал о законе минимума

лишь как о следствии закона незаменимости элементов пищи растений.

Интересен подход некоторых авторов к определе­нию минимума. Д.Н. Пряшников (1962 г.) пишет о «резком минимуме», А.А. Вербин и др. (1965 г.) об «относительном минимуме», П.П. Заев и др. (1957 г.) — о «глубоком ми­нимуме», С.А. Воробьев и другие (1968 г.) — о «первом минимуме», «относительном минимуме», «втором и по­следующих минимумах» и т.д. Многие авторы выделяют «закон минимума», подчеркивая важность учета его дейст­вия, обращают внимание на необходимость, прежде всего, обеспечения растений влагой в засушливых условиях и пи­тательными веществами в зоне достаточного увлажнения (В.Р. Вильяме, А.А. Вербин, С.А. Воробьев, В.Д. Панников и др.)

Ю. Либих (1936 г.) в «законе минимума» подчерки­вал значение питательных веществ в жизни растений, осо­бенно находящихся в недостающем количестве.

С.А. Воробьев (1991 г.), В.Д. Панников (1974 г.) и другие, характеризуя «закон минимума», пишут о факто­рах, которые могут находиться в минимуме, называют кроме питательных веществ влагу, температуру, воздух и т.д. Как видим, содержание «теории минимума» Ю.Либиха (1936 г.), на которую делается ссылка, трактуется весьма произвольно. В.П. Нарциссов (1976 г.) считает возможным писать о «законе ограничивающих причин» (минимума) и предлагает такую его формулировку: «Развитие растений и уровень урожайности любой культуры определяется фак­торами, находящимися в недостатке или избытке, а также другими ограничивающими причинами (болезни, сельско­хозяйственные вредители, токсины и т.д.)». Не трудно убедиться, что данное определение «закона минимума» отличается от того, которое давал Ю. Либих. О необходи­мости учета действия «закона минимума или ограничи-

вающего урожай фактора» сообщают С.А. Воробьев и дру­гие (1977 г.). В последнем случае «закон минимума» при­равнивается к ограничивающему урожай фактору.

Вопросу отзывчивости растений на количество того или иного фактора уделялось и уделяется много внимания. С.А. Воробьев и др. (1977 г.), ссылаясь на ботаника Ю. Сак­са (1869 г.), пишут о законе «минимума, оптимума и мак­симума», который им якобы «сформулирован», хотя фор­мулировку закона не приводят. Во второй половине XIX столетия Ю. Саксом (1869 г.) при изучении воздействия температуры на растения были установлены точки мини­мума, оптимума и максимума, т.е. оптимальные и неблаго­приятные температурные условия для произрастания рас­тений, которые были названы «кардинальными точками».

К.А. Тимирязев (1957 г.) критически относился к пониманию Ю. Саксом «оптимума» и считал представле­ние о нем, развитое позднее, «совершенно ложным». В.Р. Вильяме (1940 г.) выделяет «закон оптимума» на основа­нии известной кривой Гельригеля. Он пишет, что наи­больший урожай осуществим при среднем «оптимальном» наличии фактора; при наименьшем (минимальном) и наи­большем (максимальном) наличии фактора урожай неосу­ществим (равен нулю). В.Р. Вильяме (1940 г.) далее отме­чал, что этот закон часто разделяется на три закона: закон минимума, закон оптимума, закон максимума. В.Д. Панни-ков (1974 г.) в практике земледелия их рассматривает од­новременно в рамках одного закона.

Обычно выделяются два закона «минимума»: один — Ф. Либиха (1936 г.) и второй, исходя из кривой Гельри­геля или «кардинальных точек» — Ю. Сакса. О двух зако­нах «минимума» пишут, С.А. Воробьев (1968 г.), А.А. Вер-бин (1965 г.), В.П. Нарциссов (1976 г.), В.П. Гордиенко и др. (1991 г.). Это, несомненно, вносит путаницу. Правда, в последнем учебнике С.А. Воробьева (1968 г.) пишется о

законе «минимума» (минимума, оптимума, максимума), т.е. об одном законе. В.Д. Панников (1974 г.), отмечая важ­ность учета действия законов, пишет, что закон оптимума «такой же незыблемый, как и закон минимума». По мне­нию С.С. Рубина (1971 г.) и А.Т. Михайловского (1973 г.), выделение «законов минимума, оптимума и максимума» ошибочно, так как они основывались на исследованиях, в которых изучалась отзывчивость растений на изолирован­ные, отдельные факторы. Действие фактора на растение или отзывчивость на него растения зависит от уровня влияния других факторов и даже степени их возможной «компенсации». Это, конечно, не исключает того, что имеются определенные количественные показатели факто­ра для растений, какие-то нижние и верхние границы, ка­кой-то оптимум, динамичность интервала оптимума, кото­рый может смещаться от среднего значения в направлении минимума или максимума.

В.Р. Вильяме (1940 г.) отмечал, что положение точ­ки оптимума динамично, и может передвигаться по оси абсцисс в весьма широких пределах, в зависимости от вида растений и степени выраженности других факторов. Так, во влажные годы сумма температур для прохождения от­дельных фаз у растений меньше, чем в засушливые. Инте­ресна зависимость поступления пищи в растения от коли­чества влаги в почве. Следовательно, об «оптимуме» мож­но говорить только при воздействии необходимого комплекса факторов, ибо в противном случае величина «оптимума» будет весьма относительной. Не случайно подвергается сомнению «целесообразность выделения оп­тимума» при воздействии лишь на один фактор жизни рас­тений (влагу, температуру и др.). Тем более, что оптималь­ные условия для жизни растений не всегда совпадают со средними показателями интервала действия того или иного фактора и, как уже отмечалось, могут смещаться.

3. Рюбензам, К. Рауэ (1979 г.) дают такое определе­ние «закона оптимума»: при неизменно возрастающих до­зах факторов роста урожай снижается быстрее, если прой­дено состояние «оптимума». Они исходят из учета дейст­вия всех факторов и ссылаются на результаты опытов Вольни.

З.А. Митчерлих (1957 г.) отмечал, что урожай рас­тений зависит не только от фактора, находящегося в ми­нимуме, но обусловлен одновременно и всеми другими факторами. Больше того выразил «закон действия факто­ров» формулой, которая приводится и излишне обстоя­тельно расшифровывается С.А. Воробьевым (1968 г.) в учебнике «Земледелие». Известно, что применимость этой формулы ограничена определенными условиями, характе­ризующимися средней интенсивностью напряженности отдельных факторов. В.Н. Перегудов (1933 г.) в результате детального математического исследования пришел к выво­ду, что расчеты по формуле З.А. Митчерлиха (1957 г.) в за­висимости от условий могут привести к получению практи­чески несущественных ошибок или к противоречию с фак­тами. В этой связи нельзя не согласиться с мнением Ф.В. Турчина (1960 г.), который писал, что формулы, выражаю­щие зависимость урожая растений от факторов среды, мо­гут рассматриваться лишь как грубое приближение, и при­менение их ограничивается определенными условиями.

При ландшафтизации растениеводства возрастает необходимость тщательного учета закона комплексного и взаимосвязанного действия факторов жизни растений. Со­гласно этому закону, для получения высоких урожаев сель­скохозяйственные растения должны быть динамично и взаимосвязано обеспечены одновременно всеми необхо­димыми факторами жизни в требуемых количествах. В этом случае создаются наиболее благоприятные условия для неуклонного повышения урожайности растений. Воз-

можная величина урожая будет лимитироваться лишь сте­пенью интенсивности, потенциальными возможностями сорта или гибрида и коэффициентом использования фото-синтетически активной радиации. Учет влияния закона со­вокупного действия факторов жизни растений имеет особо важное значение для получения максимальных на данном этапе урожаев сельскохозяйственных культур, их про­граммирования. По мнению С.А. Воробьева и др., в основе указанного закона лежит «физиологический закон» о рав­нозначимое™ и незаменимости факторов жизни растений.

С.А. Воробьев и др. (1968 г.) отмечают, что закон совокупного действия факторов жизни растений не устра­няет закона минимума, и фактор, находящийся в «первом минимуме», имеет ведущее значение. Прежде чем можно будет согласиться с этим заключением, необходимо уточ­нить, что следует понимать под фактором, каково его зна­чение и параметры. Если закон совокупного действия фак­торов жизни не устраняет закона минимума, в современ­ном его звучании, то тогда закон минимума исключает закон совокупного действия факторов жизни растений, т.к. в этом случае растения не будут динамично и взаимосвя­зано обеспечены всеми необходимыми факторами.

В.Д. Панников (1974 г.) и В.П. Нарциссов (1976 г.) пишут о законе единства и взаимообусловленности раз­вития фитоценоза (растительного сообщества) и его ме­стообитания, который, по их мнению, лежит в основе плодосмена культурных растений, т.е. чередования их во времени и на территории. По нумерации В.Д. Панникова (1974 г.) — это четвертый закон растениеводства. Считаем, что это лишь проявление действия общебиологического закона единства взаимосвязи растений и условий среды.

В связи с обоснованием эколого-ландшафтной про­странственной структуры необходим учет действия об­щебиологического закона стабилизации и синергизма

291

экосистем, имеющего специфическое проявление в расте­ниеводстве.

Итак, наиболее важными специфическими законами ландшафтного растениеводства являются:

— закон положительного эффекта в природном поч­вообразовательном процессе;

— закон возврата питательных веществ в почву, с учетом прогрессирующего повышения урожайности агро-ценозов;

— закон незаменимости и равнозначимости факто­ров жизни растений;

— закон комплексного и взаимосвязанного дейст­вия факторов жизни агроценозов, их сопряжения.

Знание и учет действия указанных законов позволит успешнее внедрять ландшафтное растениеводство.