В. П. ДАДЫКИН
КАК ЖИВЕТ РАСТЕНИЕ НА КРАЙНЕМ СЕВЕРЕ
Государственное издательство сельскохозяйственной литературы Москва —1963
К ЧИТАТЕЛЯМ
В книге приведены исторические данные о продвижении земледелия на Крайний Север, кратко описаны его климатические и почвенные условия, популярно изложены связанные с ними особенности корневой системы растений, водного режима, фотосинтеза, роста и развития.
Книга рассчитана на широкие круги читателей. Отзывы и замечания о книге направлять по адресу: Москва, Орликов пер., 3, Сельхозгиз.
ВВЕДЕНИЕ
В дореволюционной России обширные пространства северных окраин и населяющие их народности Севера подвергались самой безудержной эксплуатации со стороны представителей хищного торгового капитала — купцов. Достаточно сказать,что за простой железный котел купец брал с местных жителей — охотников столько пушнины, сколько ее помещалось в этом котле.
Огромные пространства Крайнего Севера были почти не изучены; пи сельское хозяйство, ни промышленность там не развивались.
После Великой Октябрьской социалистической революции все решения советского правительства о Крайнем Севере были направлены к тому, чтобы ускорить освоение и хозяйственное развитие северных окраин, чтобы обеспечить быстрейшее экономическое и культурное развитие народностей, населяющих эти районы.
К Крайнему Северу относится вся северная часть материка. Общая площадь этой территории составляет около 10 миллионов 204 тысяч квадратных километров. Сюда входит и Арктика — высокоширотная часть Крайнего Севера, к северу от материка.
Наше внимание привлекают главным образом материковые пространства тундры, лесотундры и северная часть тайги, где живут народности Севера, где сосредоточены огромные природные богатства, развивается промышленность, сельское и промысловое хозяйство.
В суровых природных условиях Крайнего Севера совершенно по-иному, чем в более южных районах, растут и развиваются растения. Особенности жизни растений
на Крайнем Севере до сих пор изучены мало, а всякого рода высказываний о том, как живет растение в этих условиях, накопилось довольно много. Высказывания основывались главным образом на предположениях. Неудивительно поэтому, что нередко эти предположения приводили к ошибочным выводам, которые не подтверждались точными опытами и практикой.
Познание особенностей жизни растений на Крайнем Севере интересует нас не само по себе, а в связи с развитием земледелия в этой части нашей родины. За последние 20-^2{^лот северная граница земледелия в нашей стране продвинулась очень далеко на север. В районах, еще недавно считавшихся вовсе непригодными для земледелия, теперь значительные площади заняты различными сельскохозяйственными культурами.
Дли того чтобы успешно выращивать те или иные полезные для человека растения, надо знать потребности этого растопил, надо спросить у самого растения, в чем оно нуждается, укапывал выдающийся русский ученый Климент Аркадьевич Тимирязев.
Выяснением того, как живот растение, в чем оно нуждается, занимается наука, называющаяся физиологией растений.
Нот сомнения в том, что рассчитывать на дальнейшие крупные успехи в развитии земледелия на Крайнем Севере можно только на основе хорошего знания физиологии растений, на основе знания того, как в этих суровых и своеобразных природный условиях живет и работает живой растительный организм! Еще совсем недавно было широко распространено мнени&^о том, что никакое земледелие на Крайнем Севере невозможно. Однако советская мичуринская биологическая наука, являющаяся мощным орудием переделки природы растений, почв, а также практика советских людей опрокинули это заключение.
В силу того, что территория Крайнего Севера была сравнительно мало обжита, труднодоступна в транспортном отношении, а также представлялась совершенно бесперспективной в смысле ее земледельческого освоения, особенности жизни растений там изучались чрезвычайно мало. Лишь в последние годы жизнь растений в условиях Крайнего Севера привлекает внимание ученых. Естественно поэтому, что знания наши об особенностях жизни расте-
пии в этих условиях еще очень скудны и далеко не все еще выяснено.
Результаты изучения того, как живут растения в природных условиях Крайнего Севера, составляют основное содержание этой книги.
Автор надеется, что она поможет специалистам сельского хозяйства и широкому кругу колхозного актива в борьбе за получение высоких и устойчивых урожаев в тех частях нашей родины, которые еще совсем недавно по «суровому приговору» буржуазных ученых обрекались на полное бесплодие.
ПРИРОДНЫЕ УСЛОВИЯ КРАЙНЕГО СЕВЕРА
Климат
В самом общем виде климат Крайнего Севера характеризуется продолжительной и холодной зимой, коротким и в большинстве районов прохладным летом, умеренным, а местами даже скудным количеством осадков, значительной облачностью и во многих местах сильными ветрами. Долгая и холодная зима при сравнительно небольшом количество зимних осадков влечет за собой сильное промерзание почвы. Это является одной из причин почти повсеместного наличия на Крайнем Севере вечной мерзлоты. Постоянное присутствие на некоторой глубине в почве слоев земли, всегда находящихся в мерзлом состоянии, обусловливает невысокое нагревание почв Крайнего Севера летом. Почвы Крайнего Севера, как правило, являются почвами холодными, и это составляет одну из основных особенностей в жизни растений в этих районах.
Среднегодовая температура по всей территории Крайнего Севера, за исключением Крайнего Запада (Кольский полуостров), ниже нуля. Средняя температура самого теплого месяца — июля — в большинстве материковых районов не превышает 12—14 градусов. Лето продолжается от двух до трех месяцев. Одной из особенностей климата Крайнего Севера, существенной для жизни растений, является постоянная возможность ночных заморозков. В подавляющей части районов Крайнего Севера свободными от заморозков бывают лишь июль и первая половина августа.
Почти для всей территории Крайнего Севера характерным является быстрый переход от зимы к лету и от лета
к зиме. Благодаря этому весна и осень там весьма краткие периоды.
В науке о климате количество тепла, которое получается в данной местности и которое может быть использовано произрастающими растениями, принято оценивать по сумме среднесуточных положительных температур за все дни лета. Для большинства мест Крайнего Севера сумма этих температур за лето не превышает 1 100— 1 300 градусов. Это очень немного по сравнению с центральными районами нашей страны. Так, например, для Москвы сумма температур за лето составляет около 2 000 градусов.
Одновременно и потребность растений в тепле часто определяют по сумме среднесуточных температур, минимальнонеобходимых для вызревания растений. По данным ряда ученых, для вызревания овса требуется, чтобы сумма температур за лето была не ниже 1 940 градусов, для ячменя — 1 600 градусов, для гороха — 2 100 градусов, а для полного развития корнеплодов — 1 500 градусов. Следовательно, по старым понятиям, на Крайнем Севере так мало тепла, что никакое возделывание культурных растений невозможно. Однако опыт продвижения земледелия на север за последние 2—3 десятилетия убедительно показывает, что это представление было неверным.
Практика социалистического строительства доказала возможность продвижения земледелия на север. Подбирая и создавая нужные для себя новые сорта культурных растений, человек существенно изменил природу сельскохозяйственных растений и опрокинул легенду о невозможности иметь земледелие на Крайнем Севере. При разрешении этой проблемы советские люди исходили из основных положений теории марксизма и опирающегося на эту теорию творческого дарвинизма, мичуринской агробиологической науки.
Как уже упоминалось, осадков в большинстве районов Крайнего Севера выпадает мало. На большей части этой территории в год выпадает всего 200—250 миллиметров осадков, а в некоторых районах и того меньше — около 150 миллиметров. Только в южной части Крайнего Севера, в районах северной тайги, а также на Крайнем Западе и Востоке вблизи морей количество выпадающих осадков увеличивается и достигает 300—400 миллиметров в год.
Бблыпая часть годового количества осадков выпадает в летние месяцы. Вследствие этого снеговой покров только в некоторых районах достигает значительной мощности. На большей же части территории Крайнего Севера толщина снегового покрова едва составляет несколько десятков сантиметров. Сильные и частые ветры, особенно в зимние месяцы, приводят к очень неравномерному распределению снега. Нередко на открытых местах, на полях снег начисто сдувается, зато в понижениях, оврагах и ложбинах образуются огромные сугробы и надувы.
Небольшое количество выпадающих на Крайнем Севере осадков часто приводит к тому, что урожай сельскохозяйственных растений ограничивается не недостатком тепла, а сухостью почвы.На первых порах это казалось неожиданным, так как Крайний Север многие представляли себе краем чрезвычайно сырым, с постоянными туманами и моросящим дождем. После первых же лет агрономической работы в этих районах было убедительно показано, что такое представление было ошибочным и что искусственный полив во многих районах Крайнего Севера — весьма эффективный агроприем, и в настоящее время он применяется во многих северных совхозах и колхозах.
Большое значение для жизни растений на Крайнем Севере имеет еще одна природная особенность этих районов, а именно: длинный полярный день, т. е. непрерывное солнечное освещение js. летние месяцы. На широте Полярного Круга (66 градусов 33 минуты северной широты) солнце около месяца не заходит за горизонт. Кроме того, перед этим периодом и после него имеется еще значительный период времени, когда солнце хотя и закатывается за горизонт, но находится так близко от него, что темной ночи не бывает. К северу от Полярного Круга продолжительность полярного дня в летние месяцы быстро возрастает, к югу полярный день укорачивается.
Благодаря большой протяженности территории Крайнего Севера с запада на восток климат его отдельных частей, сохраняя в общем описанные черты суровости, имеет и существенные различия. Так, крайняя северо-западная часть территории Крайнего Севера благодаря близости теплого морского течения Гольфстрим отличается мягкостью климата, особенно в зимние месяцы. Большую часть года погода неустойчива. Лето умеренно теплое и продолжается с июня по август включительно. Осадков
выпадает сравнительно много — 350—400 миллиметров в год.
Северо-восточная часть европейского Крайнего Севера характеризуется большей континентальностью климата, более резкими разницами в температурах лета и зимы, дня и ночи, чем северо-западная. Средняя температура самого теплого месяца здесь — июля — обычно бывает в пределах от 10 до 13 градусов. Осадков выпадает меньше, чем на западе,— от 250 до 350 миллиметров, из них свыше 60 процентов приходится на летние месяцы.
Крайний Север Западной Сибири отличается длительной и суровой зимой с частым прохождением волн холода, сопровождающимся сильными метелями. Весна наступает медленно, с частым возвратом холодов. В мае бывают заморозки до 20 градусов. Теплый период длится от 60 до 100 дней. При этом заморозки возможны в течение всего лета. Осадков выпадает от 170 до 230 миллиметров, из них около 90 процентов в виде дождя в теплые месяцы.
Крайний Север Восточной Сибири резко отличается от всех других частей этой территории Советского Союза своей континентальностью. Здесь очень морозная, сухая, безоблачная и безветренная зима, жесткая мерзлота почвы, жаркое и сухое лето с суховеями, очень бурные переходы от зимы к лету и от лета к зиме. К£иррвой^пол^(^олода с самой низкой температурой находится здесь (Верхоянск", 68 градусов северной широты). Осадков в год выпадает от 110 до 200 миллиметров, из них 80—85 процентов в летнее время. Теплый период продолжается от 60—70 дней в северной половине до 100—120 дней в южной половине этой части Крайнего Севера, но ночные заморозки наблюдаются в любом месяце.
Дальневосточный Крайний Север характеризуется резкой изменчивостью погоды вследствие частой смены направления ветров. Южные ветры в любое время года приносят с собой потепление, северные вызывают резкое похолодание. Близость к морям обусловливает значительную влажность. В год выпадает от 300 до 550 миллиметров осадков. Средняя температура самого теплого месяца — июля — обычно бывает от 8 до 10—12 градусов. Лето короткое, отличается частыми густыми туманами, пасмурной погодой, постоянными ветрами.
Из этого краткого обзора основных элементов климата Крайнего Севера видно, что в этой части Советского Союза
растения, особенно культурные, попадают в весьма суровые и своеобразные условия жизни. Важнейшим из климатических условий Крайнего Севера являются низкие температуры воздуха и почвы, длинный день, умеренное, местами недостаточное количество осадков. Пожалуй, самое большое своеобразие для жизни растений в этих районах заключается в холодных почвах, которые на большей части Крайнего Севера подстилаются слоями, находящимися непрерывно в течение многих лет в мерзлом состоянии.
Почвы	*
Почва имеет большое значение для жизни растений. В почве растения развивают свои подземные части—корпи. Корни же, как известно, являются весьма важным органом растения, так как они осуществляют задачу всасывания воды и поглощения минеральных питательных веществ. Кроме того, своими корнями растение укрепляется в почве.
Выдающийся русский ученый В. В. Докучаев первый высказал правильный взгляд на почву, как на особое природное тело, которое возникает, развивается и непрерывно изменяется. По В. В. Докучаеву, почвой следует называть дневные, или наружные, горизонты горных пород (все равно каких), естественно измененные совместным влиянием воды, воздуха и различного рода организмов, живых и мертвых. Горная порода, из которой развивается почва, иосит название материнской горной породы. Материнская горная порода превращается в почву под действием ряда природных условий, или факторов. К числу основных естественных факторов, под влиянием которых в природе развиваются почвы, В. В. Докучаев отнес следующие: 1) материнская горная порода, 2) климат, 3) растительность, 4) рельеф и 5) возраст почвы.
Огромную роль в развитии науки о почве сыграли работы другого выдающегося русского ученого-почвоведа П. А. Костычева. В результате длительного и глубокого изучения почв в природе и лаборатории П. А. Косты-чев установил, что почвообразование — это прежде всего биологический процесс, связанный с жизнедеятельностью живых организмов, и почва представляет собой верхний слой земли до той глубины, до которой доходит главная масса корней растений. Поэтому главной задачей науки
о почве является изучение свойств почвы по отношению к растениям. П. А. Костычев первым из ученых доказал, что плодородие почвы — это очень сложное двойство, которое зависит не только от химических процессов, совершающихся в почве, но и от физических и биологических ее свойств.
Наконец, выдающийся советский ученый академик В. Р. Вильямс, мастерски владея самым мощным орудием познания природы — материалистической диалектикой, разработал подлинно научную теорию плодородия почвы.
Большая заслуга В. Р. Вильямса заключается в том, что он первым стал изучать почву не только как природное тело, но и как средство труда в сельскохозяйственном производстве. Почва и ее плодородие неотделимы друг от друга. В. Р. Вильямс доказал, что ведущая роль в процессе образования почв принадлежит биологическим факторам природы, главным образом растениям и микроорганизмам. Почва образуется из горной породы на суше только при воздействии на нее растений и микроорганизмов. Только там, где появляются живые организмы, возникает и развивается почва. Только в результате воздействия на материнскую горную породу живых организмов она превращается в почву и приобретает основное существенное качество почвы — плодородие. В. Р. Вильямс определяет плодородие как способность почвы удовлетворять максимальные потребности растений одновременно в воде и питательных веществах.
Стержнем учения о плодородии почвы В. Р. Вильямса является положение о том, что только одновременное и всестороннее воздействие на все условия, нужные для роста и развития растений, может обеспечить беспредельное повышение урожаев.
С того момента, как человек начал обрабатывать землю в целях культивирования на ней тех или иных растений, его деятельность становится новым мощным фактором образования и развития почв. Это в очень большой степени относится к Крайнему Северу, где человек, чтобы получать хорошие урожаи, вынужден особенно тщательно обрабатывать почву и вносить большое количество удобрений. Под влиянием этих воздействий бедные почвы Крайнего Севера быстро и коренным образом преобразуются и приобретают новые свойства.
Академик И. Г. Эйхфельд несколько лет назад писал, что почвы Кольского полуострова до их освоения не похожи на почвы в том смысле, как мы привыкли их понимать в земледельческих районах. На первый взгляд кажется, что только вчера отсюда ушел ледник, оставив огромные груды гальки, песка и валунника, слегка затянутые растительностью — чахлым лесом и мхами.
Почвы на Крайнем Севере превращаются в высокоплодородные лишь в результате совместного действия природных факторов и трудовой деятельности человека.
Своеобразие образования почв на Крайнем Севере связано с особенностями природных условий этой части Советского Союза и прежде всего с длинной и холодной зимой, коротким и бедным теплом летом, скудными осадками, сравнительно небогатой растительностью и небольшим количеством микроорганизмов.
В самых северных районах Крайнего Севера развиты преимущественно тундровые почвы. Для тундровой почвы характерна очень большая насыщенность водой. Наличие на некоторой глубине в почве мерзлого слоя не позволяет выпадающим осадкам просачиваться в глубокие слои подпочвы, а низкая температура воздуха и высокая влажность его препятствуют испарению воды. Большая влажность тундровых почв приводит к тому, что все поры почвы заняты водой и из них вытеснен воздух. Отсутствие или сильный недостаток в почве воздуха приводит к тому, что в такой почве очень медленно происходит разложение остатков растений и образуется торф. Кроме того, некоторые химические реакции, протекающие при недостатке кислорода, влекут за собой накопление вредных для растений и микроорганизмов химических соединений.
В этих почвах содержится довольно большой запас питательных веществ для растений. Однако эти питательные вещества находятся в тундровых почвах в недоступном для растений состоянии. Превратить питательные вещества в доступную для растений форму могут микроорганизмы. Но эти наши помощники в условиях тундры работают очень вяло и медленно. Таким образом, тундровые почвы обладают рядом неблагоприятных для земледелия свойств, и их сельскохозяйственное использование сопряжено со значительными трудностями. На таких почвах развивается небогатая дикая растительность, преобладают различные мхи и лишайники, местами растут
«кислые» травы — осоки, ситники и др., произрастают полукустарники — морошка, голубика и др., встречаются заросли карликовой березы, карликовых ив и т. п.
В тех местах, где почвенная мерзлота летом опускается довольно глубоко и создаются условия для более глубокого просачивания воды, получают развитие почвы подзолистые. Если выкопать яму на участке с такой почвой, то на стенке ямы можно отчетливо рассмотреть несколько отличных друг от друга по окраске почвенных слоев, или, как говорят, горизонтов. Сверху обычно расположен слой темного (черного или коричневого) цвета. Темный цвет придается этому горизонту почвенным перегноем, или гумусом. Этот слой называется перегнойным, или гумусовым, горизонтом. Под гумусовым горизонтом располагается слой белесого цвета, напоминающий по цвету золу, почему он и называется подзолистым. Иначе этот горизонт называется горизонтом вымывания, потому что просачивающаяся вниз вода вымывает из него различные соли и другие вещества. Ниже лежит слой, окрашенный в ржавый (железистый) цвет, в котором задерживаются вымытые сверху из подзолистого горизонта вещества, главным образом соли железа и марганца. Этот слой называют горизонтом вмывания. Ниже залегает материнская горная порода, мало затронутая процессом почвообразования.
Толщина отдельных горизонтов подзолистой почвы бывает различной. В самых северных районах нередко можно наблюдать подзолистые почвы, у которых толщина (мощность) каждого горизонта составляет 1,5—2 см. Такие почвы получили название карликовых подзолов. Южнее почвенные слои становятся толще, и мы встречаемся с развитием настоящих подзолов, толщина отдельных слоев у которых составляет 15—20 см, а весь почвенный слой достигает 1 метра и более.
По своим агрономическим свойствам подзолистые почвы обладают рядом неблагоприятных свойств. Они, так же как и тундровые почвы, содержат мало почвенного воздуха, что затрудняет деятельность полезных микроорганизмов.
Подзолистые почвы бедны питательными веществами для растений. Кроме того, они являются почвами кислыми и нуждаются в известковании. Подзолистые почвы часто заплывают и образуют корку, которая вредна для
растений. Эти почвы бедны перегноем (гумусом). Значение перегноя для плодородия почвы заключается в том, что он является тем веществом, которое цементирует, склеивает частицы почвы в небольшие, но прочные комочки и придает почве мелкокомковатую структуру. Только структурная почва, как это доказано выдающимся советским ученым академиком В. Р. Вильямсом, способна обеспечить растения в течение всего периода их роста питательными веществами и влагой.
Для обогащения почвы перегноем вносят органические удобрения: навоз, разного рода компосты. Но самым лучшим и верным способом обогатить почву перегноем, придать ей мелкокомковатую и прочную структуру и обеспечить непрерывное повышение ее плодородия является введение травопольных севооборотов.
Разумеется, на огромной территории нашего Крайнего Севера наряду с тундровыми и подзолистыми типами почв встречаются всякого рода переходные почвы, в которых тундровый и подзолистый процессы почвообразования наслаиваются один на другой, создавая большое разнообразие подтипов почв.
Общим для всех почв Крайнего Севера являются неблагоприятные их агрономические свойства. При вовлечении в сельскохозяйственное использование эти почвы необходимо осушать, известковать, улучшать, а во многих случаях и создавать их структуру, систематически вносить высокие дозы удобрений.
ИЗ ИСТОРИИ ПРОДВИЖЕНИЯ ЗЕМЛЕДЕЛИЯ НА КРАЙНИЙ СЕВЕР
Историками совершенно точно установлено, что первоначально род человеческий возник, развившись из нижестоящих форм, в тропических или подтропических условиях. Только тропические и подтропические климатические условия дали возможность существовать первобытному человеку при почти полном отсутствии волосяного покрова на теле и слабом естественном вооружении (зубы, ногти).
Отсюда по мере развития своих орудий и техники человек проникал в области умеренных и полярных поясов.
При первоначальном продвижении в новые, относительно более северные области^они всегда представлялись человеку суровыми и трудными для жизни. Однако, постепенно осваивая природные богатства, он обживался в новых районах. Неизменно вместе с человеком продвигается на север земледелие — та отрасль трудовой деятельности человека, которая, мобилизуя энергию солнечного света и заставляя работать зеленое растение, производит совершенно незаменимые для человека органические вещества. По описаниям русских путешественников 18 и 19-го веков хорошо прослеживается постепенное распространение земледелия к северу. Так, Гмелин, путешествуя по Сибири в конце 17-го века, не наплел возделанной земли севернее Иркутска. В сороковых годах следующего столетия академик Миддендорф отметил появление земледелия до широты Якутска и утверждал, что предельная граница земледелия проходит несколько севернее него.
Миддендорф, путешествовавший по Сибири и исследовавший ее по заданию Русской Академии наук, в своей сводке сведений о земледелии на северных рубежах жизни человека не располагал исчерпывающими данными по этому вопросу. Уже во времена Миддендорфа были известны земледельческие начинания севернее установленного им предела. В последующие десятилетия пионерские посевы в разных районах Крайнего Севера приумножились. Стало известно об устойчивом огородничестве в районе Печенги, где этим делом занялись монахи Печенгского монастыря. Появились сообщения о возникновении посевов в разных местах Печорского края. Принимались кое-какие административные меры для развития земледелия в северных частях Якутии, в частности на Колыме. Правда, административные меры заключались главным образом в обещании чинов и медалей пионерам земледелия на севере и угрозе «примерно наказывать нерадивых».
Следует отметить, что царская администрация не была заинтересована в развитии земледелия в удаленных и суровых районах Крайнего Севера.
Кроме того, был известный страх лишиться получения бесплатных хлебных пайков от казны. Именно поэтому в отчетах царских чиновников нередко можно было прочесть заключение, что при очень коротком лете, ранних заморозках, болотистой почве с вечной мерзлотой на глубине 6—7 вершков от поверхности хлебопашество не имеет будущности. На докладах дальновидных и предприимчивых людей, настаивавших на развитии земледелия на Крайнем Севере, «мудрые» буржуазные ученые и чиновники писали, что только безумные могут настаивать на развитии здесь земледелия.
Надо сказать, что при царизме северные окраины страны служили местом легкой и быстрой наживы для представителей хищного торгового капитала — купцов. Царское правительство не стремилось поднимать культуру и хозяйство коренных жителей Крайнего Севера, предписывало посылаемым туда чиновникам обходиться с ними сурово и потворствовало произволу и безудержной эксплуатации со стороны торговых и промышленных людей. Так, в правилах и привилегиях для «Российско-Американской компании», которая эксплуатировала богатства Аляски, было записано: «Компания имеет право или
обязанность препятствовать развитию между алеутами роскоши, т. о. употреблению хлеба, чая и других подобных предметов». Эти правила были утверждены лично царем. Итак, хлеб — предмет роскоши для «инородца»; в этом сказалась вся суть политики царизма по отношению к Крайнему Северу и людям, его населяющим. Х/^Среди попыток развить земледелие на Крайнем Севере необходимо отметить опыты политических ссыльных .
Еще декабристы, сосланные в разные места Сибири, оставили заметные следы в развитии земледелия в местах своего поселения. Так, Кюхельбекер своими руками возделал 2 х/2 десятины земли и посеял хлеб в Баргузине. Это был первый посев там. Муравьев-Апостол первым стал разводить картофель под Вилюйском в Якутии, а Якубо-. вич — под Енисейском. Насхоящдацюватором был декабрист Шаховской, сосланный в город Туруханск. В официальном донесении властей о его «поведении» сообщается: «Сосланный по приговору верховного уголовного суда в упраздненный город Туруханск преступник Шаховской по первое число минувшего мая вел себя добропорядочно... заботится о разведении картофеля и прочих огородных овощей, что до ныне в сем крае не находится».
Заброшенные в суровую обстановку, при весьма скудных средствах для существования, политические ссыльные вынуждены были обратиться к отысканию дополнительных источников для жизни. Политические ссыльные в свои земледельческие начинания вложили много труда, дд-стойчивости, любви и уменья. Они первые подошли к этому делу культурно, стали ^учитывать климатические особенности и приспособляться к ним, применять удобрения; они же первые описали свои опыты в литературе. —
Но силы политических ссыльных, естественно, были малы и совершенно недостаточны для разрешения всей проблемы создания устойчивого земледелия на Крайнем Севере.
В подавляющем большинстве все первые земледельческие начинания на Крайнем Севере по своим размерам были карликовыми. \ Площадь, используемая пионерами земледелия, не на много превышала площадь, занятую жильем. За единичными исключениями, это земледелие товарности не имело и было исключительно потребительским.
Коренным образом изменилось отношение к вопросу продвижения земледелия на Крайний Север в советское время.
С самого начала образования Советского государства в плановом порядке были поставлены невиданные по масштабу задачи по освоению нашего Крайнего Севера и вовлечению его природных богатств в единую систему социалистического хозяйства.
Для создания на Крайнем Севере привычных и здоровых условий жизни советского человека там одновременно с развитием промышленности шло культурное строительство и развитие сельского хозяйства.
На Крайнем Севере сельское хозяйство должно обеспечить население трудноперевозимыми свежими продуктами питания: овощами, картофелем и молочными продуктами. Академик И. Г. Эйхфельд писал, что не обширные пустующие пространства гонят сюда агрономическую науку и производство. Сельское хозяйство здесь является подсобным для социалистической промышленности и должно обеспечить ей’нормальное развитие.
Продвижение земледелия к северу и освоение этой отрасли хозяйства народностями Крайнего Севера в до-пол непио к их основным занятиям — охоте, рыболовству, оленеводству — способствовали реконструкции и укреплению их экономики.
В первые же годы Советское государство начало принимать меры для развития земледелия на Крайнем Севере, для внедрения его в хозяйство коренных жителей. К этой работе были привлечены земельные органы/ агрономы, специалисты-инструкторы. Местному населению оказывалась помощь деньгами, семенами, сельскохозяйственными орудиями, инструктажем.
Одной из самых отсталых окраин бывшей царской России была Якутия.' В свое время остатки разгромленных банд Колчака и Семенова устремились сюда и, опираясь на кулацкую верхушку населения, организовали ряд заговоров и бунтов.^Ликвидация этих последышей контрреволюции требовала у молодой республики много сил. Тем не менее уже с 1920 года советское правительство начало выделять средства и специальных людей для работы по развитию земледелия в самых северных районах Якутии. Первым советским посланцам приходилось решать эту, самую мирную, задачу, буквально не выпуская из рук
винтовки. Так, в 1920 году на Колыму из Якутска было послано несколько инструкторов для проведения опытных посевов. Один из них, т. Корж, в 1922 году погиб в бою с бслобандитами. Вместе с ним погибли все его материалы.
В двадцатых же годах опыты по земледелию начали проводить и в других местах севера Якутии. Вскоре уже в ряде мест коренные жители убедились^в^озможн^ развить у себя земледелие и “начали обращаться с прось-бамщ о помощи семенами, орудиями, советом, показом^
В начале тридцатых годов в разных местах Якутского Севера организуются совхозы, подсобные хозяйства^на-чинают развивать земледелие некоторые колхозы. Так проблема осеверения земледелия получает уже практическое разрешение..
Подобные факты можно привести и по другим районам нашего Крайнего Севера.—-—
Северная земля начинает родить, родить вопреки утверждениям маститых буржуазных ученых.
В советское время не одни производственники, организаторы и инструкторы были посланы на север. Одновременно туда пошли и люди науки, которые своей научно-исследовательской работой прокладывают пути дальнейшего развития сельского хозяйства на Крайнем Севере.
Создание науки о полярном земледелии относится целиком к советскому времени.
Едва ли будет преувеличением сказать, что лишь очень ограниченный круг лиц в нашей стране знает о том, сколько настойчивости и упорства, труда, терпения и выдержки было проявлено пионерами северного земледелия, прежде чем была одержана победа, прежде чем были найдены те агрономические приемы, которыми можно было тощую северную землю превратить в плодородную, а многие сельскохозяйственные культуры заставить вызревать, довольствуясь коротким летом с ограниченным количеством тепла. Теперь нас перестали удивлять газетные заметки о том, что, например, в городе Сал^дрде_поступили в продажу свежие овощи своего производства, или, что'пбдсоб-ное хозяйство возле города Верхоянска успешно выращивает различные овощи на площади в несколько десят-цов_^^ктарю®? или чт0 центр заполярной индустрии — город Норильск — регулярно получает свежую овощную
продукцию из своего совхоза, расположенного почти на 70 градусе северной широты, и т. д. Советская действительность приучила воспринимать самые, казалось бы, невероятные вещи как нечто нормальное. Но еще тридцать с небольшим лет назад обстановка была иная.
В годы первой империалистической войны царское правительство, понуждаемое необходимостью получать военные материалы и снаряжение от государств-союзников, построило железную дорогу к Мурманскому порту, незамерзающему и свободному от блокады немецкими подводными лодками.
Окончилась империалистическая война, прекратился подвоз военных грузов через Мурманск. На молодую Советскую республику напали армии 14 империалистических государств и вторглись в пределы нашей родины. Советский Мурман, как и некоторые другие районы нашего Крайнего Севера, был временно захвачен империалистами. Красная Армия вышвырнула вон захватчиков, посягнувших на нашу землю. Советский Мурман был освобожден от оккупации. Хозяйству Северного края империалистические оккупанты нанесли жестокий урон. Мурманская железная дорога бездействовала. Весь Мурманский край с его огромными богатствами лежал почти нетронутым; край был мало населенным. Империалисты соседних государств бросали алчные взоры на естественные богатства Мурмана — рыбу, лес и недра.
У страны не было тогда средств на возрождение края, на достройку дороги, на освоение природных богатств Мурмана. Тогда-то и возникла мысль вызвать экономическое развитие края через оживление его транспортной артерии. Мурманская железная дорога должна была сама создавать для себя грузы, развивая промышленность и промыслы в том районе, где она проходит. Так было создано комплексное многостороннее хозяйственное предприятие под общим названием «Управление Мурманской железной дороги». Это управление занималось рыбным промыслом, использованием лесных богатств, вело разработку недр, занималось колонизацией края. Привлечение населения всегда тесно связано с сельскохозяйственными возможностями края.
Сельскохозяйственной истории на Мурмане не было никакой. Климат считался настолько суровым, а лето столь коротким и холодным, что заниматься земледелием счи
талось бесполезным. Тогда-то и нашлись люди, дерзнувшие преодолеть суровую полярную природу и заставить северную землю плодоносить. |
В начале 1922 года на маленькой' станции Кировской (тогда Мурманской) железной дороги Хибины высадился молодой человек с незамысловатым багажом. Этот человек поселился в одном из станционных домиков и, дождавшись весны, занялся необычным для этих мест делом: он стал лопатой копать землю, корзиной носить навоз со скотных дворов местных жителей и заделывать его в почву, затем начал сеять семена различных овощей. Приезжий явно хотел заняться земледелием. Немногочисленные жители посмеивались, обрекая на неудачу эту затею. Но пришелец упорно работал. Простой лопатой и граблями обрабатывал он землю, рядовую сеялку ему заменяла обыкновенная бутылка.
Вскоре появились всходы. Летом зазеленели необычно в этом крае первые грядки. Казалось, успех уже обеспечен, растения начали созревать. Но' вдруг подул холодный ветер, повалил густой снег и ударил мороз. Почти созревший урожай погиб.
Неудача не сломила воли человека. От идеи превратить тощую северную землю в плодородную пришелец не отказался. Он продолжал упорно работать. Длинными зимними вечерами читал, овладевал теорией передовой науки — диалектическим материализмом, изучал труды Дарвина, Тимирязева, Мичурина и других выдающихся ученых-биологов. Настойчивый молодой человек был агрономом, ныне — это известный ученый нашей страны академик И. Г. Эйхфельд.
Постепенно возле него стали собираться такие же энтузиасты приполярного земледелия. Маленький коллектив был настойчив. И северная природа начала сдаваться, стала покоряться советским людям, поставившим перед собой задачу превратить бесплодные и дикие земли в цветущие поля. Но и сдаваясь, северная природа на каждом шагу расставляла ловушки, устраивая подвохи. То вдруг оказывалось, что на грядках, где был посеян редис, вместо сочных плодов образовались деревянистые кривые корни, но зато пышно росла и цвела ботва; то же случалось и со свеклой, брюквой. Иногда и у капусты в первый год образовывались стрелки, цветы, семена и почти не развивался кочан. То под кустом картофеля развивались только
длинные белые плети столонов без каких-либо признаков клубней. А в тех случаях, когда клубни образовывались, они были безвкусны, водянисты.
Ячмень, типичное скрытноопыляющееся растение, в условиях Хибин изменил своему обыкновению и нередко сначала выбрасывал колос, а затем начинал цвести. А каким разнообразием форм обладает здесь колос ячменя! То он двухрядный, то четырехрядный, то остистый, то безостый.
Сама природа на Крайнем Севере восстала против лженаучных утверждений менделистов-морганистов о неизменяемости растительных организмов под воздействием внешних условий. Необычные природные условия этих мест вызвали огромное разнообразие самых неожиданных изменений в росте и развитии растений. Люди постепенно разгадывали эти и другие загадки и учились преодолевать капризы природы Крайнего Севера. Северная природа сдавалась, отступала, раскрывала свои тайны пытливым и настойчивым советским исследователям.
Прошло несколько лет, и основные вопросы создания земледелия на Крайнем Севере в главных чертах были решены. Через делянки Хибинской сельскохозяйственной опытной станции было пропущено большое количество разнообразных сортов сельскохозяйственных культур из мировой коллекции Всесоюзного института растениеводства и из них выделены культуры и сорта, устойчиво созревающие в условиях Крайнего Севера. Набор их оказался довольно широким: репа, редька, брюква, кольраби, редис, морковь, свекла, салат, капуста (кочанная, цветная и брюссельская) — из овощных, овес, ячмень, яровая рожь и даже ряд сортов яровой пшеницы — из зерновых, турнепс, кормовая капуста, брюква, морковь и весьма широкий перечень трав — из кормовых культур.
Были найдены приемы освоения целинных почв Севера и превращения их в культурные пашни. Выяснилось, что северные почвы, как общее правило, являются почвами бедными и естественное плодородие их ничтожно. Была установлена обязательность ежегодного внесения весьма высоких доз органических и минеральных удобрений при освоении этих почв.
Ограниченность в условиях Мурмана пахотоспособных участков с минеральными почвами и недостаток органи-
Рис. 1. Общий вид Хибипской опытной станции.
ческих удобрений вынудили с первых лет начать работу по освоению в сельскохозяйственных целях болотных почв. После осуществления осушительных и других мероприятий болота превращаются в высококачественные плодородные полевые угодья, не требующие при своем использовании внесения органических удобрений.
К началу «тридцатых годов основные вопросы земледелия на Крайнем Севере были настолько основательно проработаны Хибинской станцией, что она оказалась в состоянии давать определенные рекомендации и направлять сельскохозяйственное производство в бывш. Мурманском округе. В это время началось интенсивное освоение Кольского полуострова; быстро возрастало население, и создание прочной местной сельскохозяйственной базы становилось одной из главных задач.
На этом, можно сказать, закончился первый период научной разработки проблемы земледелия на Крайнем Севере. Заполярное земледелие выходит с опытных делянок на поля колхозов и совхозов и получает быстрое раз* витие.
В 1931 году был организован первенец заполярных совхозов — совхоз «Индустрия» (ст. Апатиты). Это хозяйство, особенно в первые годы своей деятельности, работало в постоянном деловом контакте с опытной станцией,, и это обстоятельство много способствовало успешному его развитию и безубыточности. К 1940 году совхоз «Индустрия» имел около 1 700 гектаров освоенных земель и за высокие производственные показатели был награжден орденом Трудового Красного Знамени.
Кроме этого совхоза, в Мурманской области было организовано еще несколько советских хозяйств. Успешно начинает развиваться земледелие и во многих колхозах области.
Опираясь на научную разработку особенностей земледелия в своеобразных и суровых условиях Крайнего Севера, мурманские совхозы и колхозы сразу стали получать вполне удовлетворительные урожаи. Так, в 1940 году в среднем по Мурманской области были получены следующие урожаи: овоптей — 7,5 тонны, картофеля — 16,4 тонны, кормовых корнеплодов _— 19 тонн с гектара.
Урожайность в лучших хозяйствах была еще более высокой. Совхоз «Индустрия» знает на своих полях урожаи картофеля до 25 тонн, капусты —JLQ_40^tohh, сена — до 5—б тонн с гектара. Колхоз «Нивенкюль» получает картофеля до 27 тонн, колхоз «Ёна» — до 25 тонн с гектара и т. д.
Сталинские пятилетки преобразили не только Кольский полуостров. Промышленные очаги начали возникать и в других местах нашего Крайнего Севера. Строится заполярный центр лесной промышленности — Игарка, осваиваются богатства недр Колымы. Осваивается северный морской путь, строятся полярные порты, подсюду возникают рабочие поселки. Слава об успехах земледелия на Мурмане распространяется по всему советскому Северу, и во всех его уголках начинает возникать стремление к созданию местной сельскохозяйственной базы.
В годы сталинских пятилеток по всей территории Крайнего Севера организуются опытные сельскохозяйственные учреждения, чтобы проверить и конкретизировать сортовой состав и агрономические приемы соответственно природным особенностям района своей деятельности. В 1938 году был создан специальный научно-исследовательский институт полярного земледелия и животноводства,
Рис. 2. Картофель и капуста в промышленном поселке Крайнего Севера.
который объединил всю сеть опытных учреждений Крайнего Севера.
В настоящее время сетью научно-исследовательских учреждений охвачены все основные природные районы нашего Крайнего Севера.
Одновременно с расширением опытной работы повсеместно быстро росло и сельскохозяйственное производство: организовывались совхозы, подсобные хозяйства, начали заниматься сельским хозяйством промысловые колхозы, ранее не знавшие его, развивалось индивидуальное огородничество. Посевная площадь на Крайнем Севере из года в год увеличивалась.
Еще 20 лет назад пионер научного земледелия на Крайнем Севере академик И. Г. Эйхфельд на основании собственного опыта, климатических данных и имевшихся в то время сведений о практических земледельческих начинаниях в разных местах Крайнего Севера высказал положение о том, что земледелие возможно всюду, где светит солнце. С продвижением на север меняется состав культур и
сортов, меняются агротехнические приемы. На самых северных рубежах жизни человека земледелие целиком уходит под стекло — в парники и теплицы.
Подводя итоги работе по продвижению земледелия-к северу в советское время, можно отметить, что если ранее северная граница устойчивого земледелия (в открытой почве) проходила примерно по 65—66 градусу северной широты, то сейчас она доходит до 68—69 градуса северной широты в европейской части Советского Союза и до 70— 71 градуса северной широты в азиатской части.
Сейчас практическое земледелие действительно сопровождает человека почти до самых северных пределов его жизни. Особенно прочно внедрилось земледелие в быт жителей наших заполярных городов и поселков за годы Великой Отечественной войны, когда создались попятные трудности с достаточным завозом овощей и другой сельскохозяйственной продукции.
^Сейчас жители заполярной кочегарки — Воркуты — имеют около 80 гектаров только под индивидуальными огородами и получают урожай картофеля сам-18, сам-20.
л_Дозле Верхоянска, то-есть в районе мирового полюса холода, в настоящее время возделывается около 100 гектаров земли, в том числе почти 10 гектаров используется под индивидуальными огородами. Урожаи капусты там достигает 33 тонн, кольраби —12 тонн, брюквы — 22 тонн, реп^'-25Тон1Гс гектара и т. д. ' "
Многие колхозы Ямало-Ненецкого округа теперь занимаются земледелием и получают от этой новой отрасли немалый доход. Так, доходы от земледелия Коми-Хантый-ского колхоза «Советский Север», Шурышкарского района, в 1948 году составили 30 процентов от общего дохода колхоза. В Ямало-Ненецком округе, еще так недавно совершенно не знавшем земледелия, выросли подлинные мастера колхозного овощеводства, среди них Александра Емельяновна Рочева из колхоза «Путь Ленина», получившая урожай картофеля 200 центнеров с гектара, Мавра Анучина, Софья Коротаева, Ульяна Жарникова и другие из колхоза «Заря», вырастившие урожай картофеля в 240 центнеров с гектара, и многие другие.
Некоторые совхозы и колхозы на енисейском Севере, расположенные почти на 70 градусе северной широты, научились ежегодно выращивать капусты но 20—24 тонны,
брюквы и моркови до 10—12 тонн с гектара. Подобных примеров много. Это показывает, что земледелие у северных рубежей — существенный источник получения овощей и другой сельскохозяйственной продукции для удовлетворения растущей потребности в ней населения Крайнего Севера.
В последние годы в арктических поселках и на полярных станциях получает широкое распространение своеобразный вид овощеводства — комнатное овощеводство, при котором ряд овощных культур (главным образом помидоры и огурцы) возделывается в жилых помещениях на окнах. При хорошем уходе за растениями, выращиваемыми на окнах, эта форма огородничества приобретает некоторое практическое значение, помогая разнообразить пищу наших полярников.
Известны уже случаи, когда в комнатных условиях, на подоконниках выращивают неплохие урожаи овощей. Так, один энтузиаст комнатного овощеводства поселка Хатанга получает от 12 огуречных растений, выращиваемых на окнах своего жилища, до 254 нормальных огурцов. Любитель помидоров из Тикси собирает на своих подоконниках до 8—9 килограммов этих плодов.
ОСНОВНЫЕ ПРИЕМЫ АГРОТЕХНИКИ НА КРАЙНЕМ СЕВЕРЕ
Что ясе позволило столь успешно продвинуть земледелие к северу? В чем заключалось то главное, что определило возможность. В преодолении суровой природы Крайнего Севера большое значение имела широко поставленная работа по испытанию огромного набора культур и их сортов из коллекций Всесоюзного института растениеводства. Массовое испытание различных культур на полях Хибинской опытной станции в первые ясе годы работы позволило быстро выявить перспективные в условиях Крайнего Севера культуры, отобрать наиболее скороспелые их сорта и сразу же начать работу по дальнейшему улучшению этих сортов. Селекционная работа
в течение ряда последующих лет значительно улучшила первоначально выделенные сорта.
В настоящее время имеется много сортов основных сельскохозяйственных культур, пригодных для внедрения в производство в различных районах Крайнего Севера. Назовем некоторые лучшие сорта главнейших овощных культур:	1
капуста кочанная —Слава, Номер первый, Вальватьев-
ская;
капуста цветная — Снежный шар, Гаагская ранняя; репа — Петровская желтая, Карельская, Соловецкая; редька — Грайворонская, Архангельская;
морковь —Нантская, Каротель, Шантане;
свекла — Египетская;
кольраби — Голиаф, Венская белая;
Рис. 3. Селекционный картофельный участок на опытной станции Крайнего Севера.
» картофель — Курьер, Эпикур, Снежинка, Игаркский, Хренниковский, Имандра и ряд других, выведенных в последние годы.
Разумеется, работа по дальнейшему улучшению и выведению новых, еще более урожайных, сортов для севера не прекращена. Селекционеры и сейчас продолжают свою кропотливую работу, совершенствуя сорта для различных районов Крайнего Севера.
Следует особо отметить, что правильный выбор сорта возделываемой культуры является важнейшим условием успешного земледелия на Крайнем Севере.
Другим важным условием успешной агрономической работы является правильная агротехника. Мало заставить культурные растения расти и плодоносить в необычных условиях, надо научиться получать от них достаточно высокие урожаи. Опорой для правильного решения агротехнических вопросов на Крайнем Севере
служит накопленный почти за 30 лет научный и производственный опыт.
Молодое земледелие Крайнего Севера непрерывно развивается, в связи с чем возникает необходимость расширять посевные площади, осваивать целинные земли. Освоение целинных земель в центральных районах страны не представляет особых затруднений. Нередко все освоение там сводится к вспашке целины. Иначе обстоит дело с освоением новых земель на Крайнем Севере; в этих условиях оно является делом довольно трудным, требующим больших затрат и определенных знаний.
Важным вопросом при освоении новых земель является выбор участков, подлежащих превращению в пашню.
При выборе площадей для сельскохозяйственного их использования на Крайнем Севере всегда отдается предпочтение участкам суходольным с почвами легкого механического состава — супесчаными или легкосуглинистыми. Осваиваются также участки с торфяной (болотной) почвой. Среди болотных участков лучшими являются те, на которых торф хорошо разложился.
Большое значение при выборе участка па Крайнем Севере имеет направление склона. Лучшими являются склоны, обращенные на юг или юго-восток. Почвы на южных склонах значительно больше прогреваются солнечными лучами, чем на северных.
Освоение новых участков в большинстве случаев начинается с их осушения. Осушение, как правило, производится открытыми канавами. Размеры канав и их частота на участке целиком зависят от количества воды, которую надо отвести с поля, а также от уклона местности и степени проницаемости почвы. Для осушения небольших участков бывает достаточно провести 2—3 канавы.
Многие подходящие для сельскохозяйственного использования участки покрыты древесной растительностью или пнями от ранее сведенного леса. В этих случаях вслед за осушением участка производится корчевка. Когда лес, покрывающий участки, не особенно большой и мощный, корчевку производят без предварительной рубки леса. Хорошие результаты на корчевке леса и пней дает применение трактора ЧТЗ-60. Крепким стальным тросом захватывается сразу несколько деревьев или пней, и при движении трактора вперед эти деревья или пни выворачиваются вместе с основной массой корней. На участках
Рис. 4. Общий вид типичного участка, подлежащего раскорчевке.
с мелкими деревьями, пнями или кустарниками и при небольших площадях корчевку производят вручную, подрывая и подрубая корни, а пни выворачивая вагой.
После корчевки и уборки с участка древесины необходимо выровнять поверхность, засыпать ямы, срезать кочки и бугры. Хорошие результаты при выполнении этой работы дает бульдозер — особый нож и лопата, монтируемые спереди трактора. При отсутствии бульдозера пла-аировку участка выполняют вручную.
В большинстве районов Крайнего Севера перед распашкой раскорчеванного и выровненного участка надо удалить с него дернину и моховой покров, так как, будучи запаханными в почву, они очень медленно разлагаются и мешают последующей обработке почвы. Для удаления дерново-мохового покрова широко используется тяжелая рельсовая борона. Эта борона состоит из трех деревянных брусьев, соединенных в равнобедренный треугольник. Обычно длинные стороны этого треугольника равны 3—3,5 метра. В брусья на равных расстояниях друг от друга вставляют отрезки железных рельс длиной около 1 метра каждый, числом 9—11. Такие бороны мастерски изготовляют колхозные кузнецы. Эта борона рыхлит почву на 10—12 сантиметров и хорошо сгребает в кучи дернину и мох, которые после просушки сжигают, а золу разбрасывают по полю.
Последняя работа по освоению участка — вспашка. Тракторный плуг легко вспахивает целинную почву, вышедшую из-под корчевки, на глубину 15—18 сантиметров, выворачивая при этом оставшиеся в земле корни деревьев.
Лучше всего подъем целины производить летом и оставлять вспаханное поле в пластах на зиму до будущей весны. Весной почву обычно перепахивают вновь с одновременным внесением органических удобрений.
Преобладающее большинство почв Крайнего Севера бедны питательными веществами, обладают плохими физическими свойствами и, как правило, бесструктурны. В первый год после освоения трудно рассчитывать на получение удовлетворительного урожая даже самых малотребовательных культур. Поэтому первый год обычно отводится на улучшение почвы. Почву улучшают главным образом путем внесения повышенных доз органических и минеральных удобрений, а также усиленной обработкой.
Легче других поддаются улучшению супесчаные и легкосуглинистые почвы, труднее — тяжелые суглинки. Несколько особыми путями улучшаются почвы торфяные.
Работая по улучшению бедных и малоплодородных в естественном состоянии почв Крайнего Севера, агрономы и передовики колхозно-совхозного производства твердо помнят указания академика В. Р. Вильямса, что на всякой почве можно получить какой угодно урожай,
какой только допускает приток солнечного света и тепла, нужно только уметь его получить. Это умение получить ость мерило квалификации агронома и одновременно представляет задачу науки о земледелии.
Как мы уже упоминали, стержнем учения академика В. Р. Вильямса о плодородии почвы является положение о том, что только одновременное и всестороннее воздействие на все условия, нужные для роста и развития растений, может обеспечить беспредельное повышение урожая. Это значит, что растение может хорошо расти и развиваться только в том случае, если все нужные ему элементы пищи и вода будут .непрерывно присутствовать в почве в доступном для растения виде и в максимальном количестве. При этом недостаток одного из питательных веществ или воды не может быть возмещен избытком другого вещества. Все питательные вещества по своему значению для растений равны. В. Р. Вильямс сформулировал это положение в4 законе равнозначимости элементов жизни для растений.
Академик В. Р. Вильямс также учит, что только в почве структурной, то-есть состоящей из отдельных комочков, обеспечивается основное условие плодородия — одновременное наличие максимальных количеств воды и элементов пищи для растения. Основной способ коренного улучшения почвы и придания ей прочной структуры заключается в посевах многолетних трав.
Многолетние травы на Крайнем Севере пока еще не заняли подобающего им места. Основным путем улучшения почв, увеличения их плодородия в настоящее время является внесение повышенных норм органических и минеральных удобрений.*
Практика работы по удобрению полей Крайнего Севера доказала, что для получения удовлетворительных и хороших урожаев возделываемых культур совершенно обязательным является вносить, особенно в первые годы после освоения участков, по 80—120 и даже 150 тонн органических удобрений на гектар. Однако внесение таких больших количеств органических удобрений наталкивается на трудности, связанные с недостатком навоза в хозяйствах. Преодолевая эту трудность, земледелие Крайнего Севера использует два пути. Первый — это увеличение количества удобрений путем приготовления разного рода компостов из торфа и навоза или фекальных масс. Много
численными опытами и хозяйственной практикой установлено, что хорошо приготовленный компост по своему действию на урожай растений не уступает навозу. Для приготовления компостов берут хорошо измельченный разложившийся торф и, переслаивая его несколько раз с навозом или с фекальными массами, складывают в штабели. Обычно на 2—3 части торфа добавляют 1 часть навоза или фекалий. Лучшее время заготовки торфа для приготовления компостов — лето. Заготовленный торф укладывают для просушки, а затем измельчают, пропуская через тор-фодробилку. В лучших хозяйствах торф для компостов заготовляют за год вперед. Закладку компостных куч лучше всего производить летом или ранней осенью. Часто в компостные кучи добавляют известь, фосфорные или другие минеральные удобрения.
Другой путь преодоления нехватки навоза заключается в освоении участков с торфяно-болотными почвами. Эти почвы, как правило, не нуждаются во внесении органических удобрений, ибо запасы органических веществ в них и без того велики. На этих почвах хорошие урожаи получаются при внесении только минеральных удобрений. Однако на болотных почвах на Крайнем Севере необходимо вносить полное удобрение, состоящее из азотистых, фосфорных и калийных удобрений. При удобрении болотных почв в центральных районах страны обычно азотистые удобрения не вносят, так как там после обработки микроорганизмы быстро разрушают органические вещества и содержащиеся в них азотистые вещества становятся доступными для растений. В почвах Крайнего Севера микроорганизмы гораздо медленнее разлагают органические вещества, следовательно, мало образуют доступного для растений азота, и поэтому его нехватает без дополнительного внесения в виде азотистых минеральных удобрений.
При освоении различного типа болот обычно после осушения применяют поверхностный обжиг. Ранней весной следующего года почву обрабатывают дисковыми и зубовыми боронами и в первые 2—3 года засевают овсом на сено. На третий год к овсу подсевают многолетние травы — тимофеевку или тимофеевку с овсяницей луговой. Минеральные удобрения вносят ежегодно. Большей частью в практике использования болотных почв первые 2—3 года эти почвы не пашут. Однако опыты последних лет показали, что вспашка вновь осваиваемых участков ускоряет
их окультуривание, и теперь этот вид обработки болот становится обязательным.
На Крайнем Севере применяют также совместно органические и минеральные удобрения. Опыт показал, что совместное внесение органических и минеральных удобрений обеспечивает самые лучшие урожаи. Обычно применяемые нормы внесения минеральных удобрений на гектар составляют: для трав и зерновых культур — по 60 килограммов азота, фосфора и калия, для картофеля и овощей — 90—120 килограммов азота и калия и 60— 90 килограммов фосфора.
Следовательно, если хозяйства получают минеральные удобрения в виде аммиачной селитры, суперфосфата (20-процентного) и калийной соли (30-процеитной), то они вносят под травы и зерновые культуры аммиачной селитры 180 килограммов, суперфосфата 300 килограммов, калийной соли 200—220 килограммов на гектар; под картофель и овощи — аммиачной селитры и калийной соли от 250 до 360 килограммов и суперфосфата по 300— 450 килограммов на гектар.
Обычная для большинства районов Крайнего Севера система обработки почвы состоит из следующих операций: зяблевая вспашка, ранневесеннее боронование, весенняя перепашка с последующим дискованием и боронованием зубовыми боронами. Органические удобрения вносят чаще всего весной, перед перепашкой поля. Минеральные удобрения рассевают после весенней перепашки или по навозу и заделывают плугом. В последние годы установлено большое преимущество внесения гранулированных минеральных и органо-минеральных удобрений. Многие хозяйства научились гранулировать удобрения на месте и только благодаря этому дриему получают большие урожаи при меньших затратах удобрений.
В практике земледелия на Крайнем Севере получили широкое распространение разного рода агротехнические приемы, ускоряющие созревание урожая. Так, при выращивании картофеля совершенно обязательной является яровизация посадочных клубней путем 40—50-дневного их проращивания в теплых и светлых помещениях. Многие хозяйства Крайнего Севера построили для этого специальные помещения — яровизаторы.
Очень широкое применение на Крайнем Севере находит рассадный способ выращивания растений, причем
этим способом выращивают здесь не только капусту, но и свеклу, брюкву, кольраби, а в самых северных местах даже и картофель.
Приготовляя рассаду в парниках до наступления теплых дней и затем высаживая в поле уже подросшие растения, земледельцы Крайнего Севера удлиняют вегетационный период. Как известно, высаженная в поле рассада несколько дней плохо себя чувствует, как говорят, болеет. В эти несколько дней, пока рассада оправляется, растения не растут. Происходит это оттого, что при пересадке молодых растений неизбежно повреждаются их мелкие корешки и корневые волоски, вследствие чего сильно нарушается водное и минеральное питание растений. Пока растение не восстановит своей корневой системы, оно не может расти.
I Для облегчения приживаемости рассады после высадки ее в поле на Крайнем Севере широко применяют выращивание рассады в перегнойно-навозных горшках^ Материалом для изготовления горшков служит парниковый перегной и чистый коровяк. 4 части перегноя и 1 часть навоза смешивают и из этой массы изготовляют горшки размером 4,5—5 сантиметра в диаметре, 8—10 сантиметров высотой, при толщине стенок в 1—1,5 сантиметра. Обычно в хозяйстве горшки изготовляют в зимнее время, когда имеется свободная рабочая сила; готовые горшки выставляют на мороз. Весной при выращивании рассады молодые всходы пикируют из рассадных ящиков в эти горшки и в них доращивают рассаду в парниках. Рассаду высаживают в поле вместе с горшками. Прибавка урожая от горшечной культуры составляет для капусты 25—30 процентов, для свеклы и брюквы — до 40 процентов и для картофеля — до 50—60 процентов. Для изготовления горшков служат специальные станки очень простого устройства, которые легко можно сделать в любом хозяйстве. На рисунке 5 изображено устройство такого станка.
Очень многим Крайний Север представляется краем, где вечно идут дожди. В главе «Основные природные условия Крайнего Севера» уже говорилось, что в большинстве его районов выпадает умеренное и даже небольшое количество осадков, и если при освоении земель очень часто приходится начинать с проведения осушительных канав, то это объясняется тем, что при невысоких температурах воздуха на Крайнем Севере очень
мало испаряется воды с поверхности почвы, а присутствие в ней (на некоторой глубине) вечной мерзлоты делает в этих условиях почвы малопроницаемыми для воды, в силу чего влага не просачивается в глубину. Но после освое-
Рис. 5. Станок для изготовления рассадных горшков.
ния участка и превращения его в пашню сейчас же сказывается недостаток ежегодно выпадающих осадков, поэтому искусственное орошение посевов в условиях Крайнего Севера очень сильно повышает урожай. Нередко полив увеличивает урожай в 2—2 54 раза и более.
Очень часто, как показывают опыты, урожай на Крайнем Севере ограничивается именно недостатком воды, а не тепла или других факторов. В одном из опытов испытывались разные нормы минеральных удобрений на участках более сухих и на хорошо увлажненных. На
сухих участках увеличение норм удобрений повлекло за собой снижение урожая, а на хорошо обеспеченных влагой эти же нормы удобрений способствовали увеличению урожая.
В настоящее время многие хозяйства начинают применять у себя искусственное орошение полей. Кое-где появляются дождевальные установки. Многие колхозы и совхозы организуют строительство прудов и водоемов для целей орошения, используя для их наполнения весенние талые воды. Кое-где используются для полива по бороздам естественные источники, расположенные выше орошаемых шэдекЛ
Во всех случаях средства, затраченные на организацию искусственного орошения или полива, полностью окупаются значительным увеличением урожая.
Много места в агротехнике Крайнего Севера занимает борьба с ранними осенними заморозками^ jUnpoKo используется создание дымовых завес во время заморозков, увлажнение воздуха путем дождевания небольшими порциями воды, проводятся опыты по возделыванию боящихся заморозков культур (прежде всего картофеля) па высоких гребнях, при больших, до 1 метра, междурядьях. С таких гребней холодный воздух скатывается в борозды, а на высоте ботвы сохраняется более высокая его температура.
Но самый надежный способ борьбы с вредным действием заморозков заключается в выведении морозоустойчивых сортов сельскохозяйственных культур. Наши селекционеры упорно работают над этим, и можно не сомневаться в том, что скоро все культуры будут обеспечены хорошими, не боящимися заморозков, сортами.
Кроме агрономических приемов, известных в старых земледельческих районах, сельскохозяйственная наука и практика на ^Крайнем Севере выработали и применяют в производстве некоторые своеобразные приемы. К числу таких приемов прежде всего относится так называемая тепловая мелиорация почвы.
На Крайнем Севере холоден не только воздух, но и почва. Под действием сильных морозов при неглубоком снеговом покрове почва здесь промерзает на большую глубину. Кроме того, на некоторой глубине под почвой почти повсеместно расположен слой вечной мерзлоты. Весной почва очень медленно прогревается, а это задерживает
Рис. 6. Капуста на полях Крайнего Севера.
развитие культурных растений. Естественно возник вопрос, нельзя ли каким-либо способом воздействовать на тепловой режим в почве, улучшить его, утеплить почву, с тем чтобы создать более благоприятные условия для развития возделываемых растений и получить от них больший урожай.
Давно известно, что снег является отличной «шубой» для земли. Снежный покров надежно укрывает землю и мешает зимнему холоду проникать и накапливаться в почве. Наблюдения показали, что даже 25—30-сантиметровый слой снега способен существенно сократить проникновение зимнего холода в землю, поэтому накопление снега на полях в условиях Крайнего Севера приобретает особое значение. Снегонакопление проводится обычными приемами: путем установки на поле щитов, набрасывания хвороста или поделки снежных валиков.
Главное в этой работе — осуществить снегонакопление с самого начала зимы, чтобы не дать почве сильно охладиться.
Но, накопив в зимнее время на полях много снега, мы задержим освобождение полей от снегового покрова весной и тем самым задержим оттаивание почвы, что приведет к сокращению и без того короткого вегетационного периода. Следовательно, накопление снега — это только полдела. Весной надо ускорить снеготаяние. Сама природа приходит в этом отношении па помощь. Хорошо известно, что темная поверхность лучше белой поглощает тепло солнечных лучей. Значит, если поверхность снега весной затемнить, то он будет не отражать, а поглощать солнечные лучи.
Когда корабль известного полярного путешественника Нансена «Фрам» в экспедиции 1893—1896 годов застрял во льдах, команда посыпала лед золой и угольной пылью. Благодаря этому лед быстрее таял, и корабль получал возможность двигаться. С помощью такого же приема вышел из льдов корабль «Гаусс», который в 1901—1903 годах пыталсЦ достигнуть южного полюса. В районе угольных рудников ежегодно можно наблюдать значительно более быстрое освобождение от снега участков, которые покрываются угольной пылью, относимой ветром от отвалов добытого угля и извлеченной породы. На Камчатке, в районе действующих вулканов, вулканический пепел разносится ветром и оседает на снежном покрове,
Рис. 7. Семенники капусты на Крайнем Севере,
Рис. 8. Томаты в открытой почве на Крайнем Севере за Полярным Кругом.
придавая снегу темную окраску, что вызывает ускоренное его таяние. Опыты по ускорению освобождения полей от снега весной, проведенные на Камчатке, показали, что путем затемнения снега вулканическим пеплом можно удлинить вегетационный период на 2—3 недели; что сказывается на увеличении урожая почти вдвое. Огородники Печорского края ускоряли освобождение от снега своих огородов рассеиванием на них в весеннее время печной золы.
Таким образом, тепловая мелиорация почв заключается в накоплении в зимнее время снега на полях для уменьшения охлаждения почвы и далее — в обязательном весеннем ускорении снеготаяния путем посыпки снега темными порошками (зола, угольная пыль и т. п.). Обычно достаточно 1—2 раза рассеять по снегу затемнитель в количестве 80—100 граммов на квадратный метр»
Одной из особенностей всей агрономической работы на Крайнем Севере является необходимость особенно четко организовать все полевые работы, чтобы не потерять буквально ни одного дня. Народная мудрость, выраженная поговоркой, что в земледелии «один день год кормит», как нельзя более верна в условиях северного земледелия, располагающего чрезвычайно коротким вегетационным периодом.
Таковы основные приемы агротехники, позволяющие при точном и творческом их выполнении получать на полях Крайнего Севера вполне удовлетворительные, а иногда хорошие и отличные урожаи не только основных сельскохозяйственных культур, но и семян различных овощей.
ОСОБЕННОСТИ ФИЗИОЛОГИИ РАСТЕНИЙ КРАЙНЕГО СЕВЕРА
Получение удовлетворительных или даже хороших урожаев сельскохозяйственных культур сейчас уже но удовлетворяет земледельцев Крайнего Севера. Они предъявляют к агрономической науке требование указать пути, идя которыми можно было бы получать здесь непрерывно возрастающие отличные урожаи всех возделываемых культур. Такого рода задача вполне реальна и осуществима.'
Известно много случаев получения на Крайнем Севере очень высоких урожаев. Так, еще в 1927 году были выявлены факты получения в автономной республике Коми, в бассейне реки Печоры, выдающихся урожаев озимой ржи — по 75—90 центнеров с гектара. В Северной Карелии передовики колхозного производства нередко г собирают до 50 центнеров зерна с гектара. В ряде мест Якутии известны случаи получения по 50—60 центнеров зерновых культур с гектара. В разных районах Крайнего Севера получают урожаи картофеля до 400 центнеров, брюквы свыше 804 центнеров, репы по 600 центнеров, капусты до 1 000 центнеров с гектара и т. д.
Факты получения высоких урожаев в районах Крайнего Севера чрезвычайно поучительны. Они свидетельствуют о том, что в ряде случаев, когда все внешние условия, необходимые для хорошего роста и развития растений, сочетаются самым благоприятным образом, урожаи этих растений достигают очень высокого уровня. При этом важно отметить, что те условия внешней среды, которые пока не поддаются регулированию человеком,— солнечный свет и тепло — в суровых природных условиях
Крайнего Севера оказываются в достаточном количестве для образования выдающихся по высоте урожаев.
Поэтому совершенно естественно стремление практиков земледелия Крайнего Севера познать особенности жизни растений в этих своеобразных условиях, вскрыть протекающие в растительных организмах процессы, с тем чтобы иметь возможность по своему желанию управлять этими процессами, направляя их на образование наиболее высокого урожая при хорошем его качестве.
Ответы на эти вопросы призвана дать наука, называемая физиологией растений. Физиология растений изучает жизненные явления, происходящие в растительных организмах, для того чтобы управлять этими явлениями.
Выдающийся русский физиолог К. А. Тимирязев писал, что в ряде наук, которые должны лечь в основу рационального (то-есть разумного. — В, Д.) земледелия, едва ли не первенствующее значение должно отвести физиологии растений.
К. А. Тимирязев всегда считал, что задача физиолога — по описывать, а объяснять природу и управлять ею. Он говорил также, что ученый-физиолог должен вступать в борьбу с природой и силой своего ума, своей логики вымогать, выпытывать у нее ответы на свои вопросы, для того чтобы завладеть ею и, подчинив себе, быть в состоянии по своему произволу вызывать или прекращать, видоизменять или направлять жизненные явления. Разумеется, направлять жизненные явления наука должна в сторону, нужную сельскохозяйственному производству.
К. А. Тимирязев учил,что только изучив законы о жизни, только подметив или выпытав у самого растения, какими путями оно достигло своих целей, мы в состоянии направить его деятельность к своей выгоде, заставить его давать возможно более продуктов возможно лучшего качества. Очевидно, заключает Тимирязев, физиология растений должна лечь в основу земледелия.
В другом месте К. А. Тимирязев с удовлетворением указывал, что физиология приютилась рядом с земледелием и пойдет.рука об руку с ним, освещая его путь, обогащаясь, в свою очередь, его ценным, веками накопленным опытом. Следовательно, успехи земледелия неотделимы от успехов науки физиологии растений, науки о жизни, ее законах, явлениях, процессах.
Определяя задачи физиологии, К. А. Тимирязев писал, что цель стремлений физиологии растений заключается в том, чтобы изучить и объяснить жизненные явления растительного организма и не только изучить и объяснить их, но путем этого изучения и объяснения вполне подчинить их разумной воле человека, чтобы он мог по произволу видоизменять, прекращать или вызывать эти явления. Физиолог не может довольствоваться пассивной ролью наблюдателя как экспериментатор, он является деятелем, управляющим природой.
Для полного изучения жизни растений физиология растений, с одной стороны, занимается тщательным исследованием отдельных процессов или явлений, происходящих в растительном организме, имея в виду выяснить значение каждого из них в общем ходе развития этого организма. Изучая отдельные процессы или явления, физиология растений стремится как можно глубже проникнуть в самую сущность этих явлений и понять физические и химические законы, которые лежат в основе этих процессов. С другой стороны, на основе понятых отдельных процессов и явлений физиология растений имеет непременной задачей так соединить итоги изучения отдельных процессов, чтобы понять жизнь растений в целом, во всех сложных ее взаимоотношениях с постоянно меняющимися условиями внешней среды. Правильно и полно понять тесную и многостороннюю связь живого растительного организма с условиями внешней среды можно только зная историю организмов. Отсюда теснейшая связь между физиологией растений и творческим советским дарвинизмом, мичуринской агробиологической наукой. Только изучая растения в их историческом развитии можно правильно понять, объяснить и использовать в практических целях ряд свойств живых растений. Только учитывая историю организмов можно понять, почему одно растение нуждается в длинном дне и может развиваться даже при непрерывном в течение суток освещении, другое нормально растет, развивается, цветет и плодоносит только при коротком дне и при темных ночах и отказывается нормально развиваться при непрерывном свете. Только исторический подход при изучении растений позволяет понять, почему одно растение довольствуется для своего роста и развития температурой воздуха и почвы в 5—10 градусов тепла, другое же требует температуры более высокой и т. д.
Из всего сказанного видно, что изучение растения с его требованиями и-нуждами составляет центральную задачу как физиологии растений, так и агрономии вообще. При решении этой задачи физиология растений, следуя указаниям великого нашего биолога К. А. Тимирязева, чдще всего спрашивает само растение, в чем оно нуждается, как оно отзывается на то или иное воздействие со стороны человека. Иначе говоря, физиолог ставит опыт и, создавая растению в опыте разные условия, узнает, какие условия более благоприятны, какие менее благоприятны для данного растения. Подвергая растения, воспитывавшиеся при разных условиях, разного рода анализам, физиологи получают представление о влиянии различных внешних условий на процессы, протекающие в самом растении. Через познание процессов жизнедеятельности растений приходит управление ими.
Поскольку управление жизненными процессами растений и их использование для нужд человека составляют главнейшую задачу растениеводства, то физиология растений составляет одну из важнейших основ агрономии. Понятно поэтому, что каждое крупное открытие в физиологии растений влечет за собой успехи агрономии. С другой стороны, запросы агрономической практики непрерывно побуждают развитие пауки. В этом заключается одна из сторон единства теории и практики.
Ярким примером такой деятельности ученого в наше время является вся работа академика Т. Д. Лысенко.
Решая практические задачи получения нужных сортов бобовых трав для Азербайджанской ССР и изучая условия их культуры, Т. Д. Лысенко создал общебиологическую теорию стадийного развития растений. На основе этой теории сельскохозяйственная практика уже получила много новых агротехнических приемов, повышающих урожайность социалистических полей. Достаточно напомнить о таких приемах, как яровизация, летние посадки картофеля, чеканка хлопчатника ит. д., чтобы представить себе все значение для практики теоретических работ, которые сами вызваны к жизни решением практической задачи.
В настоящее время ни один физиологический вопрос не может правильно решаться без учета теории стадийного развития.
Физиология растений чрезвычайно тесно связана с другими науками, составляющими вместе с ней основу 'агрономии. Так, например, связь с агрохимией настолько тесная, что невозможно даже точно разделить, где кончается физиология растений и где начинается агрохимия.
Наука о применении удобрений самым непосредственным образом связана с учением о том, как растения поглощают и используют питательные вещества удобрений.
Общее и частное земледелие, которые разрабатывают агротехнические приемы, по существу занимаются решением вопросов, как обеспечить для растений наиболее благоприятные условия, чтобы получить от них наивысший урожай. Эти наиболее благоприятные условия устанавливаются физиологией. В свою очередь, для физиологии растений огромное значение имеет учение академика В. Р. Вильямса о создании плодородия почвы.
Наука о создании новых сортов — селекция — также развивается в тесной связи с физиологией растений, ибо селекционер обязательно учитывает и изучает физиологические свойства выводимых сортов, например холодоустойчивость, засухоустойчивость, скороспелость и т. д. Кроме того, физиология растений своими достижениями помогает селекционерам в их работе по переделке природы растений.
Наконец, физиология растений, вскрывая новые их свойства, является источником новых приемов агротехники. Можно назвать ряд новых агротехнических приемов, возникших в последние годы в результате использования достижений физиологии растений. К таким приемам относятся: ускорение выгонки растений путем воздействия на них эфиром, ускорение дозаривания томатов обработкой их газом этиленом, применение различных химических стимуляторов (ускорителей) роста, которые иногда называют ростовыми веществами, и ряд других.
Все сказанное о физиологии растений делает понятной особую важность знания физиологических особенностей жизни растений в своеобразных природных условиях Крайнего Севера. Продвигаемые сюда культурные растения попадают в новые, непривычные для них условия жизни. Это вызывает ряд ненормальностей в их поведении и развитии. Работникам практического земледелия в этих районах больше, чем в любых других
районах страны, приходится помнить знаменитый девиз И. В. Мичурина:	не можем ждать милостей от при-
роды, взять их у нее наша задача». Действительно, вся работа по продвижению земледелия на Крайний Север является активной перестройкой, переделкой природы растений. В этих условиях изменяется характер их развития и по-иному протекают многие физиологические процессы. Только на основе глубокого изучения изменений, которые претерпевают продвигаемые на Крайний Север растения, можно сознательно управлять их развитием и влиять на урожай.
Надо сказать, что до последних лет физиология растений чрезвычайно мало занималась изучением жизни растений на Крайнем Севере. Лишь в последнее время проведен ряд исследований, позволяющих понять основные особенности жизни растений в этих условиях. Вместе с тем нередко в наших книгах и учебниках можно встретить соображения о том, как живут растения на Крайнем Севере, основанные на догадках и предположениях. Очень часто эти соображения являются результатом непозволительно широких обобщений единичных опытов, проведенных в условиях, очень далеких от природных. Такие обобщения нередко приводят к построению неверных, а поэтому вредных для практики теорий. Примером подобного рода неверной теории, оказавшей определенный вред производству и затормозившей развитие правильных представлений, является теория о том, что растения не в состоянии поглощать влагу из почвы с низкой температурой. Эта теория, известная под названием физиологической сухости холодной почвы, основана на немногочисленных опытах немецких биологов второй половины прошлого столетия, выполненных в искусственных условиях с теплолюбивыми растениями табака и тыквы. Эта теория, к сожалению, получила почти всеобщее признание и заняла прочное место на страницах учебников и самых различных книг и журналов. За проверку ее в условиях точных опытов долгое время никто не брался. Рассмотрение же этой теории с позиций мичуринской агробиологической науки показывает ее несоответствие основным принципам советского дарвинизма. Мичуринская наука учит, что под влиянием условий внешней среды организмы способны изменяться в сторону приспособления к этим условиям и что эти изменения закрепляются в потомстве.
Продолжатель дела И. В. Мичурина — академик Т.Д. Лысенко учит, что если на растения воздействовать холодом, то растения в следующих поколениях будут нуждаться в холоде. А теория физиологической сухости учит, что поглощение воды корнями растений из холодной почвы невозможно.
Проверка этой теории в условиях точных опытов также не подтвердила ее. Подробнее этот вопрос мы разберем в главе о водном питании растений на Крайнем Севере. Сейчас мы упомянули об этой теории в качестве примера того, как иногда создаются неправильные теории, мешающие развитию науки и неправильно ориентирующие работников сельскохозяйственного производства новых земледельческих районов.
Распространение корневой системы растений
Подземные органы растений — корни — являются, как известно, очень важными их частями. Корни служат для закрепления растений в почве и обеспечивают их устойчивое положение, корни же служат органом поглощения воды и. всех питательных веществ, кроме углекислого газа. В последнее время учеными установлено также, что в корнях происходит образование некоторых сложных веществ, необходимых для роста и развития всего растения.
Естественно, что органы растений, имеющие такое большое значение в их жизни, привлекали и привлекают внимание ученых и практиков. Но поскольку эти органы погружены в почву, широко и глубоко в ней распространены и находятся с ней в очень тесном соприкосновении, изучение корней представляет большие трудности. ДЪ сих пор нет способа, позволяющего полностью и без повреждений извлечь всю корневую систему из почвы. Поэтому более или менее полное представление об истинном размере корней и действительном их распространении в почве получить нелегко. Истинные размеры корней у растений во много раз больше, чем думают обыкновенно, основываясь на размерах остатков корней, которые обнаруживаются при выдергивании растений или при обычном их выкапывании. При этом обрывается и теряется как раз наиболее тонкая и разветвленная часть подземных органов, имеющая наибольшее значение для обеспечения растений водой и питательными веществами.
Более точные исследования подземных органов растений, выполненные учеными несколько десятков лет назад, впервые дали правильное представление о действительном распространении корней в почве. Оказалось, что даже у наших обычных злаков корни развиваются не только в пахотном слое, но выходят далеко за его пределы и проникают в почву на глубину 1,5—2 метров. Кроме того, корневая система широко распространяется в стороны, и нередко окончания корней овса или пшеницы можно находить на расстоянии 60—80 сантиметров от стебля.
Корни некоторых других растений проникают в почву значительно глубже, чем корни злаков. Так, у люцерны очень часто корни проникают на глубину до 7—8 метров. Наибольшая отмеченная глубина проникновения корней растений в почву была равна почти 30 метрам.
Общая протяженность подземных органов растений достигает поразительной величины, порой кажущейся невероятной. Так, общая длина всех корней даже у небольших растений достигает нескольких километров. У более крупных растений, например у тыквы, длина корней измеряется уже десятками и сотнями километров.
Несколько лет назад одним исследователем было с большой тщательностью проведено определение длины подземных органов у хорошо развитых растений озимой ржи. Для полного учета всех корней рожь выращивалась в больших ящиках. Это исключало недоучет корней, которые могли устремиться в стороны. С другой стороны, стенки ящика препятствовали проникновению в данный объем почвы корней других растений. Результаты этих опытов показали, что ко времени колошения корневая система у ржи достигает поистине гигантских размеров.
Общая длина всех корней у одного растения ржи составила 600 километров. Как известно, всасывающая часть корней обычно покрыта микроскопическими одноклеточными отростками, называемыми корневыми волосками. Общее число корневых волосков у каждого из этих растений ржи оказалось равным около 15 миллиардов, а их длина превысила 10 тысяч километров.
Развитие такой большой корневой системы нужно растениям для обеспечения наиболее тесного соприкосновения рабочей части корня — его волосков — с почвой. Только при очень большой площади соприкосновения корней с почвой они в состоянии поглощать из нее в
достаточном количестве и с нужной скоростью воду и питательные вещества, которые находятся в почве в небольших количествах. Поэтому важным показателем для характеристики корневой системы является общая поверхность всех корней и их корневых волосков. Поверхность корневой системы у одного растения ржи в этих же опытах оказалась равной 225 квадратным метрам. Площадь поверхности корневых волосков составила еще около 400 квадратных метров. Таким образом, общая площадь соприкосновения подземных органов растений ржи с почвой составляет около 625 квадратных метров. Укажем, что общая поверхность надземных частей этих же растений равнялась 4,5 квадратного метра. Поверхность корней оказалась приблизительно в 130 раз больше поверхности надземных, видимых частей растений.
В этих же опытах было определено, что корневая система непрерывно и быстро растет. Общая длина корней ежедневно увеличивалась на 5 километров. Кроме того, ежедневно образовывались новые корневые волоски общей длиной 80 километров. Из этого видно, что корни быстро растут и распространяются в почве, каждый день захватывая все новые и новые ее участки. Корни и их волоски непрерывно как бы обыскивают почву, не оставляя в ней ни одного не пронизанного корнями комочка.
Разумеется, подземные органы растений развиваются далеко не одинаково в разных почвах. К настоящему времени учеными довольно хорошо изучено, как почвенные условия влияют на характер развития корней. Почвы рыхлые больше способствуют хорошему распространению и обильному развитию корневой системы растений, нежели почвы плотного сложения. Подавляющая масса корней как диких, так и культурных растений сосредоточена в верхних слоях почвы. В верхнем 20—25-сантиметровом слое содержится до 80—90 процентов (по весу) всей массы корней. Установлено наличие связи между развитием корней и влажностью почвы.
Очень большое значение для хорошего развития корней имеет воздух. В почвах плотного сложения, лишенных пор и пустот, по которым к корням может притекать свежий воздух, корни развиваются значительно хуже, чем в почвах, где воздух свободно проникает к корням. Впрочем, многие растения, растущие в болотах, где воздух в почву почти не проникает, выработали у себя способность при-
гпосооляться к этому путем создания внутри своих органов довольно больших промежутков между клетками — межклеточников, по которым наружный воздух достигает корней. Развитие и разрастание корневой системы зависят также от плодородия почвы.
Как правило, более высокое плодородие почвы способствует образованию более обильной корневой системы, но уменьшает ее развитие в стороны. Особенно увеличивает ветвление корней богатство почвы навозом или другими органическими веществами. Внесение минеральных удобрений также влияет на скорость роста и размещение корней в почве. При внесении удобрений в подпахотные горизонты почвы или при вмывапии в них питательных веществ развитие корней там усиливается. Особенно способствует росту корней в глубь почвы внесение фосфорных удобрений.
Меньше всего изучалось влияние температуры почвы па рост и развитие корней, а для условий Крайнего Севера это представляет наибольший интерес. Малая изученность влияния температуры почвы, в частности ее низкой температуры, объясняется значительной технической трудностью создавать в длительных опытах постоянные желаемые условия температуры. Поэтому до сих пор в наших книгах нередко излагаются неверные представления о развитии корневой системы в районах с холодными почвами.
Напомним, что холодные почвы, часто подстилаемые мерзлыми слоями, являются одной из основных особенностей природных условий Крайнего Севера. В наших книгах и журналах указывается, что присутствие на некоторой глубине в почве вечной мерзлоты исключает сколько-нибудь значительное углубление- корневой системы растений в почву. Поэтому корни растений в этих районах как бы разбегаются в стороны и распространяются в верхних, более прогреваемых летним теплом слоях почвы. При этом считается, что вечная мерзлота может оказывать чисто механическое препятствие для проникновения корней благодаря непроницаемости мерзлых слоев почвы. Но даже не доходя до этих слоев почвы, корни встречаются с якобы губительной для них, хотя и положительной, но крайне низкой температурой, при которой они не могут поглощать воду и питательные вещества и не могут расти. Рассуждая дальше, некоторые ученые утверждали и
утверждают, что для развития деревьев нужно, чтобы оттаивающий летом слой почвы над вечной мерзлотой был больше, чем это нужно для развития кустарников, а для кустарников, в свою очередь, нужен более мощный оттаивающий летом слой, чем для травянистых растений.
Некоторые ученые пытались установить, какая же низкая положительная температура почвы является губительной для корней растений и при какой температуре корневая система теряет способность поглощать воду и питательные вещества из почвы. Некоторые исследователи даже пытались доказать, что такой предельной температурой следует считать температуру в 4“ 5 градусов.
Нам, если мы действительно исходим из основных положений мичуринской агробиологии, должно быть совершенно ясно, что даже сама постановка такого вопроса неправильна. В самом деле, краеугольным камнем мичуринской биологической науки является признание того, что любой живой организм и условия внешней среды, нужные для его жизни, представляют собой неразрывное единство.
Каждый живой организм требует для своего роста и развития определенных внешних условий. Эти требования, нужные для жизни организма, возникли у него в ре-зульт;те исторического развития данного вида, при данных условиях в длинном ряде предшествующих поколений. Но если организм не находит в окружающей среде всех необходимых для его развития условий, то он вынужден жить и приспособляться к наличным условиям. Тогда под влиянием этих новых для организма условий соответственно изменяются и требования организма. Новые ycjy-вия как бы впитываются в организм и включаются в его требования к условиям внешней среды. Иначе говоря, под воздействием условий жизни меняется природа живого организма, происходит ее переделка.
Изменения внешних условий способны непрерывно изменять природу живых организмов, менять их требования к условиям жизни в сторону требования тех условий, которые были налицо при развитии предшествующих поколений. Следовательно, нельзя определять какую-либо неизменную температуру почвы или воздуха в качестве границы, ниже которой жизнь невозможна. Пытаться это сделать — значит изменить основам мичуринской науки.
('.овершопно ясно также, что корневая система тех ра-rioiinii, которые в течение длинного ряда поколений росли нп Крайнем Севере в условиях холодных почв, приспособилась к этому и нуждается именно в почвах холодных. Но, оказывается, и растения культурные, которые и точение многих поколений возделывались в условиях Л остаточно теплых почв в центральных районах нашей страны, обладают способностью успешно мириться с холодными почвами, а их корни легко проникают в слои почвы, температура которых крайне низка. Доказано это было довольно простыми опытами. Растения овса выращивали в специальных ящиках высотой 1 метр. Ящики были деревянные, и только дно у них было железное для того, чтобы снизу лучше проникал холод. Нижняя часть этих сосудов была опущена в ванну, содержащую охлаждающую смесь при температуре ее около — 10 градусов. Охлаждение осуществлялось непрерывно на протяжении всего опыта, продолжавшегося почти три месяца. Благодаря этому охлаждению в почве, которая была в сосудах, на расстоянии 15 сантиметров от дна ящика температура неизменно была равна 0 градусов; ниже почва была мерзлой; ближе к поверхности наблюдалось постепенное повышение температуры.
Таким образом, эти опыты как бы воспроизводили искусственно условия, создающиеся для растений в области вечной мерзлоты. В конце опыта корни растений были тщательно отмыты от почвы и была определена глубина их проникновения. Оказалось, что подземные органы далеко перешагнули через температурную границу в 4-5 градусов и проникли до тех слоев почвы, где температура во время всего опыта была всего около 0,5 градуса выше нуля.
Любопытно, что вес надземных частей растений в этих опыГах оказался одинаковым как в охлаждавшихся сосудах, так и в неохлаждавшихся (контрольных). Вес же подземных органов у растений, развившихся на холодной почве, был почти в полтора раза больше, чем у растений, выросших на теплой почве. Корни растений, выращенных на холодной почве, были заметно утолщенные, интенсивно белые, мясистые; они почти не ветвились и образовали лишь корни второго порядка, тогда как корни контрольных растений (с теплой почвы) были тонкие и обильно ветвящиеся, до образования корней четвертого и пятого порядки.
Вслед за этими опытами в течение ряда последних лет были проведены обширные исследования корневой системы у самых разнообразных представителей как местной дикой растительности, так и у культурных растений в природных условиях Крайнего Севера.
Это представляло большой интерес, тем более что таких исследований на Крайнем Севере раньше почти по проводилось.
Изучение распространения и развития корневой систЬх мы в природе осуществлялось путем освобождения корней от почвы по их ходу, начиная сверху, на боковой стенке ямы (траншеи), которая отрывалась возле исследуемых растений.
При освобождении корней от почвы пользуются отмывкой слабой струей воды. Отмывка дает хорошие результаты па почвах легких, песчаных или супесчаных. На почвах глинистых, тяжелых отмывка удается плохо. В этих условиях приходится освобождать корни в сухом виде, действуя очень осторожно ботанической иглой, пинцетом и пальцами. По мере освобождения корней от почвы их закрепляют проволочными шпильками в том положении, в котором росли. Эта работа требует большого терпения и аккуратности.
Лучшее время для выполнения таких исследований — конец вегетационного периода. В конце вегетации корни растений достигают наибольшего развития. В это же время верхняя граница мерзлоты опускается глубже, почва больше всего прогревается. Следовательно, исследование корней в конце вегетации растений может дать картину максимального развития в почве подземных частей растений в самых благоприятных тепловых условиях. В большинстве районов нашего Крайнего Севера это время приходится на последние десять дней августа и на первую десятидневку сентября.
Освобожденные от почвы и закрепленные на стенке ямы в своем естественном положении корни подробно описывают, измеряют и, где возможно, фотографируют. При фотографировании корней для получения более четкого изображения обычно применяют их окрашивание в белый цвет. Для окрашивания можно пользоваться разведенным в воде зубным порошком.
Массовые и тщательные раскопки и изучение подземных частей самых разнообразных растений на Крайнем
Рис. 9. Поверхностные корни у березы.

Рис. 10. Корни молодого кедра.
Севере позволили установить очень интересные факты. Чтобы не утомлять читателя подробным описанием вскрытых корневых систем, мы ограничимся приведением ряда фотографий, изображающих типичное развитие подземных частей изучавшихся растений, и укажем основные выводы, вытекающие из этих исследований.
Корни древесных видов — березы, кедра и других — действительно распространены лишь в самых верхних слоях почвы к не углубляются в нее больше чем на 35— 40 сантиметров. Ограниченное распространение корней деревьев в глубину возмещается, невидимому, „очень
Рис. 11. Корни хвоща, обнаруженные в мерзлых горизонтах почвы. Белой чертой указана граница между мерзлой и талой частью почвы.
большим развитием их в стороны. Нередко корни деревьев, развивающиеся на небольшой глубине от поверхности почвы, прослеживаются на расстоянии 10—12 метров от ствола дерева.
Кустарники — багульник, голубика и другие — также развивают свои корни исключительно в самых верхних слоях почвы.
Корни этих растений, как правило, не встречаются глубже 15—20 сантиметров от поверхности почвы, но в стороны они распространяются очень далеко.
Рис. 12. Кории ивап-чая на торфянистом бугре с близким залеганием мерзлоты.
Наиболее интересные результаты были получены при исследовании корневой системы травянистых растений. Окончания молодых растущих корней вейника были найдены возле самой поверхности мерзлоты, температура которой почти равна 0 градусов; то же было обнаружено и у шиповника. Корни морошки, осоки и хвоща обнаружены уходящими в мерзлоту. При раскопках, проведенных в мерзлых слоях почвы, корни растений обнаружены на глубине до 30 сантиметров, а температура этих мерзлых слоев была—0,5—0,8 градуса.
Таким образом, истинная картина распространения подземных частей растений в области вечно мерзлых почв
Рис. 13. Корни иван-чая на почве без мерзлоты.
оказалась как раз обратной той, какую описывают в некоторых книгах. В действительности в этих условиях наиболее глубоко проникают в почву корни травянистых растений, а не древесных. Значит ли это, что древесные растения и кустарники избегают посылать свои корни глубоко в почву из-за низкой ее температуры или к этому есть еще какие-либо причины? Сейчас на этот вопрос окончательно ответить трудно, так как нет достаточных данных.
Характер распространения подземных органов у известного растения иван-чая, исследованных как в условиях очень суровых — на торфяном бугре при залегании мерзлоты всего на глубине 45 сантиметров от поверхности,
так и на сравнительно теплых наносных почвах, где мерзлота отсутствовала,— дает основание думать, что не только холод почвы ограничивает углубление корней некоторых растений. На рисунках 12 и 13 хорошо видно, что характер развития корней у иван-чая в столь различных тепловых условиях почвы оказался одинаковым. Очевидно, у определенных растений есть другие причины неглубокого проникания корней в почву. Но эти причины пока нами не разгаданы.
Таким образом, из всего сказанного можно сделать вывод, что в области распространения холодных почв разные растительные виды в ходе их исторического развития использовали различные пути для приспособления к своеобразным условиям жизни. Наряду с растениями, образующими исключительно поверхностную корневую систему, обнаружен ряд видов, у которых корпи проникают не только в глубокие и холодные слои почвы, но и в слои постоянной мерзлоты. Исследования при помощи микроскопа корней, обнаруживаемых в мерзлой почве, позволили установить, что эти корни вполне жизнеспособны. От весны к осени в клетках тканей этих корней происходит закономерное возрастание количества крахмальных зерен.
Как известно, растения переводят в крахмал сахара, поступившие в корни из надземных частей, откладывая питательные вещества в прок* Это, как говорят, запасные вещества в растении. Следовательно, корни растений, находящиеся в мерзлой почве, не выключаются из общей жизни всего растительного организма. Внимательное рассмотрение под микроскопом (при большом увеличении) самых кончиков корней позволило обнаружить в них делящиеся клетки. Это свидетельствует о том, что при небольшой отрицательной температуре полностью не прекращаются также процессы роста у растений, приспособившихся к жизни в условиях Крайнего Севера.
Собранные в последние годы материалы о корневой системе растений на Крайнем Севере позволили отметить общие закономерности в ее развитии и сообразно с характером распространения корней в почве выделить три типа диких растений, обитающих в области распространения вечной мерзлоты.
Первый тип — виды, образующие преимущественно поверхностную корневую систему, широко распростра
няющуюся в стороны. У этого типа растений корни редко проникают сквозь торфяно-маховой покров. Обычная глубина проникновения корней — 25—35 сантиметров. Сюда относятся почти все древесные породы и кустарники.
Второй тип — виды, у которых корневая система проникает сквозь торфяно-моховой покров и обильно развивается в минеральных горизонтах почвы, достигая своими окончаниями почти самой поверхности мерзлоты. Представителями этого типа растений являются вейник и шиповник.
Третий тип — виды, корневая система которых наряду с развитием в талой части почвы обнаруживается в течение всего вегетационного периода и в ее мерзлых горизонтах. К этому типу мы можем отнести хвощ, осоку и морошку.
Как указывалось ранее, на Крайнем Севере для нужд сельского хозяйства осваиваются в первую очередь земельные участки с более теплыми почвами. Кроме того, даже простая распашка поля, удаление мохового покрова и дернины способствуют значительно лучшему прогреванию почв в летнее время и более глубокому их оттаиванию. Поэтому почвы на участках, превращенных в пашню, всегда теплее, чем на целинных, луговых и особенно залесенных.
На пашне к концу лета уровень мерзлоты опускается на 1,5—2 метра и больше, тогда как в лесу, особенно под моховым покровом, почва оттаивает нередко всего на 50—60 сантиметров. И все-таки на Крайнем Севере почва на пашне гораздо холоднее, чем в старых земледельческих районах центральной полосы.
Тщательное изучение характера распространения корней основных культурных растений, возделываемых на Крайнем Севере, позволило установить много интересного. Так, характер развития и степень углубления в почву корней у выращиваемых там культурных злаков — ячменя, овса, яровой пшеницы и озимой ржи — мало отличаются от характера развития и степени углубления корней этих растений в условиях центральных районов страны. Так, у ячменя корни обнаруживались до глубины 123 сантиметров, у овса — до 105 сантиметров, у яровой пшеницы — до 98 сантиметров, у озимой ржи — до 140 сантиметров от поверхности (рис. 14).
Рис. 14. Корневая система овса.
Такая же глубина проникновения корней у злаков наблюдается и в центральных районах страны, с более теплыми почвами. На Крайнем Севере окончания корней у этих растений достигают слоев почвы, температура которых не поднимается за все лето выше нуля более чем на несколько десятых долей градуса. Нижняя треть корней все лето развивается при температуре не выше 2—3 градусов тепла. Из этого сам собой напрашивается вывод, что корневая система культурных злаков способна мириться с низкой температурой почвы в гораздо большей степени, чем это считалось раньше.
Корни злаковых культур, как показали исследо
вания их в поле, заметно утолщаются по мере проникновения их в более глубокие и холодные слои почвы. С глубиной уменьшается ветвление корней, точно так же как это наблюдалось в опытах, проведенных в ящиках, о чем говорилось выше.
На Крайнем Севере не обнаружено существенной разницы в характере развития корней между различными сортами одной и той же зерновой культуры. Зато у картофеля выяснилась очень тесная зависимость между скороспелостью сорта и скоростью развития и углубления в почву его корневой системы. Свойство сорта быстро и глубоко проникать в почву своими корнями оказалось тесно связанным и с урожайностью. Исследования показали, что на Крайнем Севере корни у картофеля проникают в почву на меньшую глубину, чем это наблюдается в центральных районах.
Наибольшая глубина, на которой обнаруживались здесь корни картофеля, была равна 70 сантиметрам, в то вре-
Рис. 15. Корни картофеля сорта, выведенного на Крайнем Севере
мя как в центральных и южных районах корни этой культуры нередко проникают до глубины 150 сантиметров и несколько более.
Весьма интересной особенностью корневой системы картофеля в условиях Крайнего Севера оказалось то, что сорта более скороспелые, выведенные на месте, обладают более‘глубоко проникающими в почву и быстрее развивающимися корнями, нежели сорта, завезенные из других районов.
До сих пор считалось, что скороспелые сорта характеризуются более короткими корнями, чем позднеспелые.
В условиях Крайнего Севера у картофеля обнаружилась противоположная картина. Так, в одном из опытов оказалось, что корни картофеля сорта Снежинка проникли в почву к 25 июля на 35 сантиметров, к 13 августа — на
Рис. 16. Корпи капусты.
44 сантиметра и к моменту уборки — 15 сентября — на 54 сантиметра. Корни местного сорта в те же сроки обнаруживались на глубине 27, 70 и 70 сантиметров. Как видим, во второй срок исследования корни местного сорта достигли максимального своего развития, и последний месяц вегетации картофельное растение работало целиком на образование урожая клубней. Корни же Снежинки продолжали свой рост до самой уборки урожая. Это сказалось на уменьшении урожая. К 10 августа урожай Снежинки составлял 49 центнеров, местного сорта — 67 центнеров; к 30 августа Снежинка накопила на 1 гектаре 175 центнеров клубней, местный сорт — 226 центнеров; к 15 сентября Снежинка дала урожай клубней
Рис. 17 . Корни репы.
в 229 центнеров, местный сорт — 282 центнера с гектара.
По внешнему виду корни картофеля, так же как и корни злаков, по мере углубления их в менее прогретые слои почвы становятся толще и меньше ветвятся.
Корневая система капусты, репы, редьки, турнепса и других овощей в условиях Крайнего Севера по своему внешнему виду и характеру развития в почве не отличается от корневой системы этих же культур из более южных районов.
Рисунки 16 и 17 дают общее представление о подземных органах некоторых овощных культур.
Рис. 18. Корневая система клевера.
Рисунки 18 и 19 дают представление о корнях различных трав. Каких-либо отличий в характере развития корневой системы у трав на Крайнем Севере от обычно наблюдаемой картины развития подземных органов у этих видов в более южных районах также не установлено. Это свидетельствует о значительно большей способности корней различных растений мириться с низкой температурой почвы, чем это считалось раньше.
Итак, исследования последних лет позволили установить, что существовавшее ранее представление о том, что в условиях Крайнего Севера корни произрастающих здесь
диких и культурных растений не углубляются сколько-нибудь значительно в почву, неверно. В действительности корневая система местных диких растений обладает очень широкими возможностями приспособляться к холодной почве, вплоть до того, что корни некоторых растений всегда обнаруживаются в мерзлых слоях почвы. Корневая система культурных растений, продвигаемых на Крайний Север, по своему развитию и распространению в почвах сходна с корневой системой тех же видов из более южных районов страны.
Приведенные выше новые биологические данные о подземных частях растений являются еще одним ярким свидетельством правильности основных положений мичурин-
Рис. 19. Корневая система тимофеевки.
ской агробиологической науки о способности растительных организмов переделывать свою природу под воздействием условий внешней среды, приспособляться, казалось бы, к самым невероятным условиям жизни.
Водный режим растений
Если корни диких растений постоянно обнаруживаются в глубоких и холодных слоях почвы, вплоть до мерзлых, если корни культурных растений также упорно проникают в глубокие и едва прогревающиеся почвенные слои, то, вероятно, это имеет какое-то значение для жизни растений.
Дарвинизм учит, что удерживаются и сохраняются из поколения в поколение лишь те изменения в живых организмах, которые полезны данному организму. Следуя этому положению дарвиновского учения, нужно допустить, что проникающие в глубокие и холодные слои почвы корни имеют определенное значение для жизни растений, что они нужны и полезны.
Как уже указывалось, назначение корней заключается, с одной стороны, в том, чтобы укрепить растение в почве и обеспечить его устойчивость; с другой стороны, корни являются органами поглощения из почвы воды и питательных веществ. Рассматривая корни как органы поглощения воды, следует напомнить, что в каждом корешке можно различить три части, или зоны. Первая—это быстро растущий кончик, который имеет заостренную форму и снаружи прикрыт, как наперстком, корневым чехликом, защищающим самый корень от повреждений при проталкивании его между частицами почвы. Вторая часть является собственно всасывающей. Эта часть корня покрыта очень нежными корневыми волосками, которые проникают буквально в каждый промежуток между почвенными частицами. Третья часть — более старая; она служит для передачи всосанной воды из корней в стебель.
Корни в почве непрерывно растут. По мере роста и продвижения их в новые участки почвы вторая часть корней — всасывающая — стареет. Корневые волоски отмирают, наружные стенки становятся непроницаемыми для воды, и эта часть корня превращается в проводящую, а всасывающая часть уходит дальше, вслед за быстро растущим кончиком, и опускается ниже. Благодаря этому
вместе с ростом корней непрерывно перемещается в почве и их всасывающая зона. Таким образом, самое активное всасывание корни осуществляют возле своих окончаний. В условиях Крайнего Севера это всасывание в значительной части приходится на наиболее глубокие слои почвы и, следовательно, на слои почвы наиболее холодные.
Но, как мы уже указывали, большинство ученых считало, да и сейчас еще считает, что из холодной почвы корни растений не в состоянии получать воду в достаточном для покрытия своих потребностей количестве и с достаточной скоростью. Существует даже целая «теория» о том, что вода в почве с низкой температурой недоступна растениям. Эта «теория» получила название «теории физиологической сухости», что означает: вода хотя и есть в почве, но если она холодна, то растение ее взять не может. Нетрудно понять, что эта «теория» несовместима с мичуринской биологической наукой. В самом деле, если требования растений определяются теми внешними условиями, в которых растение произрастало из поколения в поколение, и это растение как бы впитало в себя эти внешние условия, то оно в них и будет нуждаться.
Академик Т. Д. Лысенко прямо указывает, что если на растение воздействовать холодом, то оно будет требовать холода.
Как уже было сказано, «теория физиологической сухости» обосновывается единичными опытами, выполненными еще в прошлом столетии немецкими физиологами. При этом подопытными являлись главным образом теплолюбивые растения: табак, тыква, огурцы. Позднее результаты этих единичных опытов были широко обобщены и возведены в категорию всеобщей «теории». Эта «теория» получила широкое распространение, ибо очень уж ясно и просто при помощи нее объяснялось, почему на Крайнем Севере растения растут плохо. А проверить это положение в условиях строгих и точных опытов в природных условиях до недавнего прошлого не было возможности, так как настоящее освоение этой обширной территории и создание там научных учреждений и лабораторий осуществлены только в советское время.
Теперь нам ясна неудовлетворительность «теории физиологической сухости» не только исходя из изложенных выше теоретических рассуждений. К настоящему времени уже накопился довольно большой материал по
наблюдениям за состоянием диких растений, живущих на всегда холодных почвах. Кроме того, по этому вопросу проведено большое число точных опытов в искусственных условиях. Прежде чем рассказывать об этих исследованиях, напомним основные положения о значении воды для жизни растений и о том, как они ею снабжаются.
Жизненные процессы в растении могут нормально протекать только при достаточно высоком насыщении водой клеток во всех частях растения. При недостатке воды рост растения всегда сильно угнетается. Важнейший жизненный процесс всякого зеленого растения — поглощение углекислого газа из окружающего воздуха и образование органических веществ в листьях — не может протекать без воды, ибо образующиеся органические вещества почти наполовину состоят из водорода и кислорода, т. е. из химических элементов, входящих в состав воды.
Для нормального протекания всех жизненных процессов растение должно непрерывно добывать воду и поддерживать высокий уровень насыщения ею всех своих органов. Эта нелегкая задача осложняется том, что растения должны непрерывно испарять очень большое количество воды для того, чтобы предотвратить чрезмерное нагревание листьев.
Большая поверхность листьев нужна растениям для возможно большего поглощения света и возможно большего соприкосновения их с окружающим воздухом, с. тем чтобы листья как можно больше улавливали углекислый газ, содержащийся в воздухе в небольшом количестве. Количество воды, испаряемой растениями через листья, достигает очень больших величин. Так, наши хлебные злаки на каждый килограмм накопленного ими за лето сухого вещества тратят около 300—4С0 килограммов воды. Одно растение подсолнечника испаряет за лето около 300 литров воды. Примерно столько же расходуют и другие растения.
Из этих примеров видно, какое громадное количество воды растение должно добыть своими корнями из почвы и пропустить через себя за 3—4 летние месяца.
Корни должны выполнять огромную работу по добыванию нужного количества воды из почвы и продвижению ее через стебли к листьям. Поглощение воды осуществляется, как уже говорилось, всасывающей частью корня, покрытой многочисленными тонкими и нежными корне
ними полосками. Всасывающая часть корня обладает способностью не только поглощать воду из почвы, но и с довольно значительной силой накачивать ее в проводящие сосуды и, таким образом, заставлять ее подниматься вверх и стебель.
Само всасывание воды клетками корня происходит вследствие способности корня развивать сосущую силу, которая зависит от особого свойства клеточного сока (жидкость, наполняющая клетки) всасывать через перегородки, например пергамент или бычий пузырь, воду. Это свойство называется осмотическим - давлением.
По сосущая сила клеток корня не может равняться всей величине осмотического давления клеточного сока, так как часть осмотических сил расходуется на преодоление давления, оказываемого эластичной клеточной оболочкой в обратном осмотическим силам направлении. Давление клеточной оболочки на клеточный сок носит название тургорного давления.
Из сказанного становится ясно, что сосущая сила клеток корня будет равняться разности между осмотическим давлением и тургорным давлением и поступление воды в клетку зависит от наличия и величины сосущей силы. Таким образом, в развитии сосущей силы большое значение имеет осмотическое давление клеточного сока.
Это же свойство клеточного сока является одной из причин проталкивания воды в стебель. Это проталкивание носит название корневого давления. По корневое давление не единственный двигатель воды внутри растения. Помимо способности корня развивать известную сосущую силу, большую роль в процессе поглощения воды играет насасывание, обусловленное сосущими силами надземных органов растения. Таким образом, вторым двигателем воды внутри растения являются листья. Благодаря тому что листья непрерывно теряют воду через испарение, в них все время создается неполное насыщение водой. Вследствие этого листья сами энергично сосут воду через проводящие сосуды стебля растения из корней. Значение присасывающей силы листьев для передвижения воды по растению значительно больше, чем корневого давления.
Таким образом, вода движется по растению благодаря согласованной работе двух нссосов, расположенных по концам всей водопроводящей системы растений. Нижний насос — корни, обладающие корневым давлением,
которое выталкивает воду вверх; верхний насос — листья, клетки которых с гораздо большей силой тянут воду из корня через стебли. Оба насоса, работая вместе, создают постоянное движение воды снизу вверх, называемое восходящим током. Восходящий ток непрерывно, пополняет воду, расходуемую листьями на испарение. Так в самых общих чертах осуществляется снабжение растений водой.
Как же узнать, нормально ли данное растение обеспечено водой, не испытывает ли оно недостатка в воде? Многие ученые пытались найти какой-либо показатель, судя по которому можно было бы безошибочно определить состояние водоснабжения растения. Однако до сего времени такой показатель не найден.
Повидимому, только на основании учета ряда показателей, характеризующих физиологическое состояние растительного организма, можно составить более или менее надежное представление о его водообеспечениости.
Какие же это показатели?
Общую характеристику обеспеченности растения водой можно получить на основании определения количества воды, испаряемой этим растением в разное время суток. Процесс испарения воды листьями растений носит название транспирации. При достаточной влажности почвы и отсутствии других причин, мешающих нормальному поглощению воды, транспирация в течение суток носит вполне закономерный характер. Утром, после восхода солнца, по мере повышения температуры воздуха повышается и интенсивность транспирации. Наибольшее количество воды испаряется растениями обычно в самые теплые часы суток. После полудня, по мере охлаждения воздуха, транспирация уменьшается. В ночные часы испарение воды растениями почти прекращается. Чем больше воды испаряется, тем с большей силой листья сосут ее через стебель и корни из почвы для того, чтобы непрерывно обеспечивать высокую степень насыщенности водой всех частей растения. Последнее чрезвычайно важно для растения, так как только достаточно насыщенные водой листья могут успешно поглощать углекислый газ из воздуха, а в хорошо насыщенных водой точках роста растений могут нормально делиться клетки и увеличиваться их размеры, то-есть происходить рост.
Но если почва содержит воды недостаточно или есть какие-либо другие причины, мешающие нормальному
поглощению воды корнями растений, то увеличивающийся расход воды на транспирацию в самые теплые часы суток не покрывается поступающей в растение водой. В этом случае в самые жаркие часы наблюдается не увеличение, а уменьшение транспирации. Максимальных значений транспирация достигает дважды в сутки: в предполуден-пые часы, когда корни полностью справляются с подачей воды по мере увеличения ее расхода, и после полудня, когда вода поступает в листья также в достаточном количестве. В самые жаркие часы суток испарение столь велико, что поступающая в листья вода не полностью восполняет ее расход. Поэтому образуется неполное насыщение листьев водой, и транспирация падает. Таким образом, наличие двух максимумов в суточном ходе транспирации растений свидетельствует о неблагополучии с поступлением воды в растение.
Об интенсивности транспирации судят обычно по потере растением веса. Для этого сосуд с опытным растением помещают на весы и по убыли веса за определенный промежуток времени определяют количество испарившейся воды. Разумеется, при этом принимаются меры, чтобы исключить испарение с поверхности почвы сосуда. Почву закрывают каким-либо материалом, не пропускающим влагу.
Однако при работе в природе этим способом пользоваться нельзя, ибо не удается поместить на весы дерево со всей его корневой системой. Ведя исследование в природе, чаще всего пользуются определением убыли в весе за короткий промежуток времени (3—5 минут) отделенных от растения его частей (веток, листьев), так как установлено, что они в течение некоторого времени продолжают испарять воду с такой же скоростью, как и будучи на растении. Полученные результаты пересчитывают на все растение или на единицу сырого или сухого веса листьев этого растения.
Довольно многочисленные уже исследования суточного хода транспирации у различных растений в естественных условиях их произрастания на Крайнем Севере обнаруживают в большинстве случаев довольно высокий уровень потерь воды.
Растения на Крайнем Севере испаряют воды не меньше, чем растения тех, же видов в более южных районах. Как правило, здесь наблюдается только одно в течение суток повышение интенсивности транспирации, приходя
щееся на самые теплые часы дня. Отсутствие понижения транспирации в середине дня свидетельствует о том, что в условиях Крайнего Севера растения в состоянии добывать из почвы достаточное количество воды для нормального насыщения ею своего организма. Это наблюдалось и при очень суровых температурных условиях в почве, когда мерзлота была на глубине всего 30—50 сантиметров.
Как известно, кожица, покрывающая листья, снабжена многочисленными мелкими отверстиями, называемыми устьицами.Устьица на листьях столь малы, что простым глазом их не видно. Число их очень велико — до 100 и более на каждый квадратный миллиметр листовой поверхности. Через устьица внутрь листа к клеткам его мякоти проникает наружный воздух и содержащийся в нем углекислый газ, который нужен растению для образования сложных органических веществ, из которых растение строит свое тело в процессе роста.
Процесс поглощения углекислого газа, как упоминалось, носит название фотосинтеза и заключается в усвоении растением углерода из содержащейся в воздухе углекислоты и превращении его в углеводы—сахар и крахмал. Исключительная важность для растения этого процесса ясна уже из того, что тело растений в среднем содержит около 45 процентов углерода, то-есть этого вещества в любом растении содержится больше, чем каких-либо других веществ.
С другой стороны, через устьица происходит удаление из листа водяного пара, образовавшегося при испарении воды в процессе транспирации.
Каждое устьице состоит из двух изогнутых дугой клеток, называемых замыкающими клетками. Название произошло от способности этих клеток сближат^я друг с другом и замыкать устьице или же расходиться и открывать устьичное отверстие. Ширина устьичного отверстия неодинакова. Она изменяется под влиянием внешних условий. При хорошем насыщении растения водой замыкающие клетки напряжены и устьица открыты. Если же растение испытывает недостаток в воде и клетки его не полностью насыщены водой, то устьичные отверстия закрываются. При закрытых устьицах растения испаряют воды в 10 и более раз меньше, чем при открытых.
Таким образом, устьица растений—это автоматически действующий аппарат, при помощи которого листья
могут прекратить сообщение внутренних частей листа с наружным воздухом и резко сократить потери воды. При достаточном водоснабжении и полном насыщении клеток водой устьица открываются, связь с наружным воздухом восстанавливается и испарение воды увеличивается. Закрывая устьица, растение одновременно прекращает доступ внутрь листа и углекислого газа, который нужен для выработки органических веществ, идущих на образование новых тканей при росте растения.
Следовательно, в растении все время налицо два противоречивых процесса. С одной стороны, в интересах максимального образования органических веществ, нужных для- роста растений, целесообразно иметь устьица шире и дольше открытыми. С другой стороны, экономное расходование влаги заставляет растение прикрывать устьичные щели и ограничивать испарение волы. Противоречие это тем сильнее, чем труднее растению добывать воду. При резком недостатке воды в почве или при трудности ее получения стремление уменьшить испарение обычно пересиливает, устьица закрываются, доступ углекислого газа уменьшается. Как результат — рост и развитие растений угнетаются.
В силу сказанного многие ученые пытались по состоянию устьичных щелей судить об обеспеченности растений водой. Действительно, во многих случаях степень открытости устьиц в течение суток может характеризовать водо-обеспеченность растений водой. При нарушении нормального водоснабжения устьица не только ночью, но и днем большее время бывают закрыты или полуоткрыты. Однако тонко регулирующим и точно свидетельствующим о состоянии «водного хозяйства» растения аппаратом устьица служить не могут.
Наблюдения за состоянием устьиц в разное время суток у растений Крайнего Севера, росших на очень холодной почве, не обнаружили нарушений нормального снабжения водой этих растений. Имеющиеся наблюдения показывают, что устьица бывают открыты в светлое время суток и закрываются с наступлением темноты. Это явление обычно и нормально для большинства растений. Ночью в темноте усвоение углекислоты прекращается, почти прекращается также и транспирация.
Довольно хорошей характеристикой состояния «водного хозяйства» растения в физиологии растений считается
периодическое в течение суток определение количества воды, содержащейся в листьях. Количество воды, которое находится в каждый данный момент в листе, является результатом одновременно проходящих двух процессов: расхода воды на испарение и прихода се за счет поступления новых порций из стебля. Ясно, что наибольшее количество воды в листьях содержится в предутренние часы. В это время неполное насыщение клеток водой, которое могло иметь место после жаркого дня, ликвидировано за счет работы корней в течение всей ночи, когда нет существенного расхода воды на испарение. Если в течение следующего дня при нормальном расходовании воды на транспирацию количество воды в листьях весь день будет удерживаться на достаточно высоком уровне, то можно заключить, что расходуемая вода достаточно быстро восполняется путем притекания новых ее порций.
Иногда не ограничиваются определением содержания воды в листьях в течение одних суток, а продолжают исследование в течение дцух и более дней. При рассмотрении полученных результатов обращают внимание на количество воды в листьях в предутренние часы (время наибольшего насыщения листьев водой) за разные сутки. Дело в том, что снижение общего количества воды в листьях в течение дня до известного предела еще не свидетельствует о неблагополучии в водоснабжении, если в ночные часы содержание влаги в листе полностью восстанавливается к следующему утру. Днем, в жаркое время, некоторое не-донасыщение водой листа является нормальным. Нередко наблюдается уменьшение содержания воды в листе в жаркие часы дня на 15—20 процентов от исходной величины без признаков увядания растений. Свидетельством неблагополучия будет неполное восстановление дневных потерь воды к следующему утру.
Наблюдениями на Крайнем Севере установлено, что наибольшие величины уменьшения количества воды в листьях березы и ольхи составляли 10—11 процентов от полного насыщения клеток водой. У голубики не наблюдалось снижения больше чем на 12 процентов. У осоки и хвоща, корни которых всегда обнаруживаются в мерзлых слоях почвы, уменьшение насыщенности листьев водой в течение суток не превышало 5—7 процентов. У картофеля эта величина не превышала 4—5 процентов. При этом неполное насыщение листьев водой в дневные, самые теплые часы всегда
полностью исчезает к утру. Таким образом, судя по этому показателю, нельзя также сказать,/что усвоение воды растениями Крайнего Севера, растущими на холодных почвах, затруднено.
Определенное значение для снабжения растения водой имеет состав и свойства клеточного сока корней этого ра-нтения и прежде всего интенсивность осмотического давле-сия клеточного сока, от которой зависит сосущая сила корня, то-ость сила, с которой клетки корня способны сосать воду из окружающей почвы и проталкивать ее в стебли. Установлено, что величина осмотического давления клеточного сока может служить мерилом свойства самого растения добывать воду при более трудных условиях. При большей величине осмотического давления ускоряя становится большей его сосущая сила, и^растение обладает большими воз“можпостяШ1_отнимать воду от почвы. Следует отметить, что в случае, когда почва под растением сухая, возрастание осмотического давления клеточного сока и сосущей силы корня не может существенно увеличить количество воды, поступающей в растение, так как взять эту дополнительную воду неоткуда.
Иное дело, когда водоснабжение растений нарушается вследствие каких-либо других причин, например засоления почвы при ее достаточной влажности. В этом случае возрастание осмотического давления клеточного сока и сосущей силы корня имеет прямое положительное значение для получения растением воды. В этом случае при повышенном осмотическом давлении растение может отсосать из почвы больше воды, чем растение с пониженным осмотическим давлением*. Растения с засоленных почв, как правило^ характеризуются повышенным осмотическим давлением своего клеточного сока.
У растений Крайнего Севера осмотическое давление клеточного сока обычно несколько выше, чем у тех же растений из центральных районов нашей страны. При определении осмотического давления у одних и тех же растений на Крайнем Севере, но произрастающих на участках с неглубоким и глубоким залеганием мерзлоты, отчетливо обнаруживается увеличение этого показателя вместе с понижением температуры почвы. Очевидно, существует прямая связь между осмотическим давлением клеточного сока растений и температурой почвы. Повидимому, растения, приспособляясь к постоянно холодным почвам,
выработали у себя способность развивать повышенное осмотическое давление клеточного сока; происходит это за счет соответствующих изменений в его химическом составе. Большие осмотические силы растений Крайнего Севера позволяют им с достаточной легкостью преодолевать некоторые дополнительные трудности, обусловленные низкой температурой почы и почвенной влаги. Эти трудности заключаются в большей вязкости холодной воды, нежели воды теплой, более прочным удержанием частиц воды возле частиц почвы и т. д.
Осмотическое давление у растений под влиянием холодных почв увеличивается примерно на 10—15, иногда на 20 процентов; примерно так же увеличиваются и те трудности с получением воды, о которых мы говорили выше. Повышенное осмотическое давление вполне устраняет эти дополнительные затруднения.
Таким образом, все принятые в физиологии растений показатели для оценки состояния водоснабжения растений говорят о том, что на Крайнем Севере при холодных почвах с близким залеганием мерзлоты растения не испытывают каких-либо трудностей в получении достаточных количеств воды из почвы. Накопленные нашими учеными данные подтверждают теоретические положения мичуринской биологии, а так называемая «теория физиологической сухости» холодных почв должна быть отброшена, как не подтвердившаяся в опытах, надуманная и метафизическая в своей основе.
Наблюдения за состоянием водного питания растений в природных условиях Крайнего Севера в последние годы проверены рядом точных опытов, выполненных в искусственных условиях с охлаждением почвы во все время проведения опытов. Эти опыты подтвердили правильность представлений мичуринской биологии о способности растений изменяться под воздействием внешних условий. Точные цифровые материалы показали, что и при низкой температуре в зоне корней растения могут получать воду в достаточном количестве.
Отсутствие затруднений с поглощением воды корнями растений при низкой температуре почвы обнаружилось очень убедительно в таком опыте. Растения ячменя выращивались в сосудах. Часть сосудов до колошения растений выдерживалась в теплых условиях, а после появления колосьев они были погружены в охлаждающие ванны, где
температура была лишь 1 — 2 градуса тепла. Другая часть сосудов подвергалась охлаждению при той же температуре до выбрасывания растениями колоса, а затем была переставлена в тепло. Контролем служили сосуды, которые не охлаждались совсем. Кроме того, часть сосудов выдерживалась при указанной низкой температуре в течение всей вегетации. Ежедневно во всех сосудах учитывалось количество испарившейся через растения воды, то-есть транспирация.
Совершенно естественно, что больше всего воды испарили растения из контрольных (неохлаждавшихся) сосудов. От них не отставали растения из сосудов, которые не охлаждались до колошения. Если бы действительно «теория физиологической сухости» была верна, то после перенесения этих сосудов в охлаждающие ванны у них должна была бы резко сократиться транспирация. Однако этого не произошло. У растений из этих сосудов количество испарившейся воды продолжало оставаться столь же высоким, как и до охлаждения. Те сосуды, которые с самого начала были помещены в холодные условия, испаряли воды примерно в четыре раза меньше контрольных. Перенесение этих сосудов в теплые условия не увеличило транспирации росших в них растений. За все время опыта растения из этих сосудов испарили воды в четыре раза меньше, чем из контрольных. Примерно на таком же уровне за все время роста сохранялась транспирация и у растений, которые охлаждались непрерывно от начала до конца опыта. Если бы «теория физиологической сухости» была верна, то перенесение сосудов из холодных условий в теплые вызвало бы увеличение транспирации. Однако этого не произошло.
Таким образом, эти опыты дали убедительное доказательство ошибочности мнения, что холод в зоне корней резко понижает поглощение воды растениями. С другой стороны, эти же опыты полностью подтвердили правильность мичуринского положения о том, что растительные организмы обладают наибольшей пластичностью в самом раннем возрасте и становятся более устойчивыми во взрослом состоянии. В самом деле, развиваясь в первую половину жизни в теплых условиях, растения хорошо росли и нуждались в большом количестве воды. Изменение тепловых условий после колошения, когда растения были уже достаточно большими, не изменило их потребности в воде.
Они и дальше продолжали трапспирировать много воды. С другой стороны, те растения, которые сначала были поставлены в холодные условия, росли плохо, и у них была
потребность в ограниченном количестве воды. Угнетенный
Рис. 20. Установка сосудов при работе по методу изолированных
рост и малый расход воды на транспирацию у этих растений сохранились и после перенесения сосудов в теплые условия.
Еще более убедительно неверность «теории физиологической сухости» почвы показана в опытах, проведенных другим, новым способом. Ученые давно установили, что корни растений можно разделить на две пряди, каждую прядь помещать в отдельный сосуд и снабжать их отдельными питательными
культур.	веществами. При этом ра-
хуже, чем при обычном их
стония развиваются не выращивании. В этом опыте
чаще всего пользуются двумя сосудами, вставляемыми друг в друга, как это показано на рисунке 20. Проросток растения помещают как бы верхом на стенку внутреннего сосуда, направляя половину корней во внешний сосуд, половину — во внутренний. Этот способ получил название метода изолированных культур. В последнее время этот способ исследования растений несколько изменен. Вместо внутреннего и внешнего сосудов два сосуда соединяют под прямым углом, как показано на рисунках 21 и 22. Корни молодых проростков также делят на две части и помещают в разные сосуды. Вертикальный сосуд при таком способе выращивания растений можно опустить в охлаждающую ванну, и находящаяся в нем прядь корней будет получать свою часть питательных веществ из среды с низкой температурой. Горизонтальный сосуд будет находиться Вне охлаждения, и корни, помещенные в нем, получат свою часть питательных веществ из среды без охлаждения. Такой способ постановки опытов получил название метода изолированных температур.
Рис. 21. Установка сосудов при работе по методу изолированных температур.
Этот способ постановки опытов позволяет снабжать одни растения водой и всеми питательными веществами из теплого раствора, а другим растениям давать теплую воду из горизонтального сосуда, а питательные вещества из охлажденного раствора, то-есть, из вертикального сосуда. Многочисленные опыты, выполненные таким образом, показали, что если растению дают воду из горизонтального (неохлажденного) сосуда, а питательные вещества из вертикального (охлаждаемого до температуры + 1 градус) сосуда, то вес растений снижается более чем вдвое против веса растений из тех сосудов, которые совсем не
Рис. 22. Проведение опытов по методу изолированных температур.
подвергаются охлаждению. Эти опыты прямо говорят, что не затруднения с получением воды из холодного раствора являются причиной плохого роста растений на холодной почве.
Таким образом, основные положения мичуринской биологии, разносторонние наблюдения в природе, а также многочисленные точные опыты в искусственных условиях показывают, что считать главной причиной плохого роста растений на Крайнем Севере при холодных почвах затруднения в поглощении воды корнями нельзя.
«Теория физиологической сухости» должна быть отброшена, как противоречащая опыту. Для установления действительной причины плохого роста растений на холодной почве Крайнего Севера надо рассмотреть особенности питания их в этих условиях.
Питание растений
Как известно, растения своими корнями получают из почвы не только воду, но и питательные вещества. Основными питательными веществами, получаемыми растениями из почвы, являются соединения азота, фосфора, калия, магния, серы.
Кроме того, в очень малых количествах растениям необходимы соли железа, марганца, бора, цинка, меди и др. Все эти вещества одинаково важны для нормальной жизни растений и незаменимы. При полном отсутствии какого-либо из этих веществ растение не будет развиваться и погибнет.
Поступление минеральных питательных веществ в корни растений происходит в значительной степени независимо от поступления воды. Вода, как мы видели, поступает в корень благодаря наличию у корней сосущей силы. Питательные вещества поступают в корень иным образом. Поступление питательных веществ происходит в результате активной жизнедеятельности самого растения, основой которой служит обмен веществ растительного организма.
Все перечисленные питательные вещества растения могут взять только своими корнями из почвы. Эти питательные вещества далеко не все и не всегда находятся в почве в виде тех соединений, которые могут быть поглощены растениями. Чаще всего питательные вещества, нужные растению, находятся в почве в нерастворимом и недоступном для растений виде, в сложных органических или минеральных соединениях. Сложные вещества, находящиеся в почве, разлагаются на более простые, растворимые и доступные для корней растений в результате жизнедеятельности самых разнообразных микроорганизмов.
Не будь в природе микроорганизмов, земная поверхность давно бы сплошь покрылась неразложившимися остатками мертвых растений и животных и всякая жизнь на земле стала бы невозможной.
Наиболее широко распространены разнообразные микроорганизмы в почвах, где они находят благоприятные условия для своей жизни. Особенно богаты микроорганизмами культурные, хорошо обрабатываемые и удобряемые почвы в травопольных севооборотах.
Превращение сложных органических и других веществ в питательные для растений соединения совершается постепенно при участии самых различных типов и групп почвенных микроорганизмов. Каждый тип или группа микроорганизмов приспособлены к жизни только в определенных условиях и выполняют только определенную часть огромной и очень сложной работы по превращению разнообразных веществ в почве. Ряд групп почвенных микроорганизмов не разлагают сложные вещества, а, наоборот, сами поглощают простые соединения. Далее, миллиарды микробов, заканчивая свою жизнь, отмирают и обогащают почву органическим веществом своих тел, которые в свою очередь служат пищей для других групп микроорганизмов.
Многие из микроорганизмов поселяются на корнях растений и усваивают выделяемые ими вещества. В свою очередь растения для своего питания используют вещества, выделенные этими микробами. Все сказанное свидетельствует об очень большой сложности питания растений в почвах и об исключительном значении в этих процессах микроорганизмов.
Чаще всего почвы бывают бедны азотом в соединениях, пригодных для питания растений.
В почве азот содержится главным образом в виде сложных органических соединений, в разного рода органических веществах, растительных и микробных остатках, в навозе, в перегное. Азот этих сложных соединений недоступен для растений. Только после того как различные группы почвенных микроорганизмов примут участие в разложении органических веществ, в почве появляются аммонийные соли и селитра — те простые соединения азота, которые усваиваются корнями растений. Эти соединения азота легко вымываются из почвы. Поэтому в почвах непрерывно должны протекать процессы разложения органического вещества и образования простых соединений азота.
Кроме разложения органических веществ, попавших тем или иным путем в почву, она может обогащаться азотом за счет окружающего воздуха, также благодаря дея-
тольности особых групп микроорганизмов. Есть группы микробов, которые живут в почве и способны усваивать свободный азот воздуха и обогащать им почву. Чаще всего такие микроорганизмы живут в особых клубеньках, которые образуются на корнях бобовых растений: гороха, бобов, вики, клевера и др.
При распаде органических веществ, содержащих в своем составе белок, наряду с другими соединениями выделяется и сера в виде ядовитого для растений газа — сероводорода. Под воздействием особой группы почвенных микроорганизмов, так называемых серобактерий, сероводород быстро окисляется и превращается в серную кислоту. Серная кислота, встречаясь в почве с различными химическими соединениями, переходит в соли серной кислоты, из которых растения берут нужную для них серу.
В органических веществах почвы содержатся также соединения фосфора, бора, соли кальция, калия и т. д. Эти вещества после разложения органических веществ оказываются примерно в той форме, в какой они потребляются растениями. Поэтому микроорганизмы, разлагающие органические вещества почвы, одновременно подготовляют растениям не только аммонийные соли и селитру, но и соли фосфора, калия, кальция и других веществ.
Следует отметить, что все другие, кроме азота, питательные вещества находятся в почвах в виде не только органических, но и различных минеральных соединений. При их усвоении растениями также очень большое значение имеет деятельность различных микроорганизмов, населяющих почву. Но подробное рассмотрение вопроса о значении микроорганизмов в поглощении питательных веществ корнями выходит за пределы настоящей книги.
Не всякая почва содержит питательные вещества в достаточном количестве, чтобы обеспечить хорошие условия для питания и роста растений. Различные почвы отличаются между собой по степени их плодородия. Первостепенная задача агрономии заключается в возможно большем повышении плодородия почвы. Наиболее полно это обеспечивается введением травопольных севооборотов и применением в них правильной системы удобрения почвы.
Все эти общие положения одинаково верны и для своеобразных природных условий Крайнего Севера,
Однако практика применения удобрений обнаружила и некоторые особенности их действия в этих условиях. Как уже упоминалось ранее, с самого начала научной работы по продвижению земледелия на Крайний Север было установлено, что для получения там хороших урожаев необходимо ежегодное внесение высоких доз органических и минеральных удобрений. Первоначально казалось, что потребность в таком обильном удобрении вызывается бедностью питательными веществами почв Крайнего Севера и плохими их физическими свойствами. Однако ежегодное внесение удобрений и хорошая обработка почв быстро изменяют их свойства в лучшую сторону и обогащают их питательными веществами. Химические анализы почвы показывают, что после 10—15 лет ежегодного внесения обильного удобрения и хорошей обработки почвы сильно изменяются и их уже нельзя назвать почвами, бедными питательными веществами. Тем не менее для получения на этих почвах хороших урожаев нужно продолжать ежегодное внесение почти таких же высоких доз удобрений.
Характерной особенностью почв Крайнего Севера продолжает оставаться их низкая температура. Этот факт навел на мысль, что температура почвы может иметь существенное значение в действии удобрений. При более высокой температуре почвы получается хороший урожай при меньших количествах вносимого удобрения, чем при низкой температуре почвы.
Поставленные по этому вопросу точные опыты в сосудах это предположение полностью подтвердили. На почвах охлажденных, по сравнению с почвами теплыми, всегда получаются значительно меньшие прибавки урожая от внесения удобрений. В одном из опытов такого рода прибавка урожая от внесения удобрений на охлажденной (до температуры +5 градусов) почве была в два раза меньше, чем на почве теплой (при температуре 15—20 градусов).
Таким образом, меньшие прибавки урожая, или, как говорят, меньшая эффективность удобрений, на почвах с низкой температурой являются первой особенностью питания растений в условиях Крайнего Севера. Именно в силу этой особенности питания растений земледельцы вынуждены там вносить на свои поля повышенные дозы удобрений.
Как установлено в настоящее время, корни не только поглощают из почвы воду и питательные вещества, но и образуют некоторые сложные вещества, необходимые для роста всего растения. Очевидно, пониженная температура нарушает нормальное течение сложных биохимических процессов в корнях, в результате которых получаются эти вещества.
Химические анализы позволили обнаружить, что в растениях, выращенных на холодных почвах, всегда содержатся большие количества азота, фосфора, калия, чем в растениях, выращенных на теплых почвах. Однако на холодных почвах у растений преобладают небелковые азотистые соединения; в то время как в растениях, выросших на теплой почве, большая часть азота находится в форме белка. Как известно, белковые соединения представляют собой очень сложные вещества. Они служат важнейшей составной частью протоплазмы растительных клеток. Белки содержат, кроме углерода, водорода и кислорода, еще около 17—18 процентов азота. То обстоятельство, что в растениях, развившихся на холодных почвах, оказывается больше азота, чем в растениях с почв теплых, хорошо объясняет повышенную потребность в удобрениях полей Крайнего Севера, а наличие в тех же растениях меньшего количества белка показывает, что низкая температура затрудняет образование растением сложных белковых и других веществ.
Далее, возникает вопрос, все ли нужные растению питательные вещества одинаково легко используются растением из холодной и теплой почвы.
Описанный в предыдущей главе способ постановки опытов с разделением корней на две пряди и снабжением их питательными веществами из теплой и холодной среды позволил выяснить этот вопрос в отношении основных питательных веществ — азота, фосфора и калия. Эти опыты были поставлены так. В воде, наполнявшей вертикальный (охлаждаемый) сосуд, был растворен азот, в горизонтальном — фосфор и калий. В другой паре сосудов вода вертикального сосуда содержала фосфор, в третьей паре — калий. В горизонтальном сосуде каждый раз были растворены остальные питательные вещества, недостающие до полной питательной смеси. Иначе говоря, каждое питательное вещество давалось растению по очереди из холодного раствора, два другие вещества давались из
теплого раствора. Из сравнения растений, выращенных при таких условиях, видно, что хуже всего они развиваются, когда растение вынуждено питаться азотом из вертикального (охлажденного) сосуда. Когда из этого сосуда растение получает фосфор или калий, угнетения роста не наблюдается. Угнетение роста отмечается также и в тех случаях, когда из вертикального (охлажденного) сосуда растение получает азот вместе с фосфором или калием, а также сразу все три вида питательных веществ. Попытки дать растению из охлажденного сосуда азот в виде разных азотистых соединений, усваиваемых растениями (аммонийные соли, нитраты), также не увенчались успехом. Во всех случаях, когда азотную пищу растения должны были получать при низкой температуре, их рост угнетался.
Из этих опытов был сделан очень важный для северного земледелия вывод о том, что главной причиной плохого роста растений на холодных почвах служит недостаточное их азотное питание.
После установления действительной физиологической причины плохого роста растений на Крайнем Севере естественно возник практический вопрос: как улучшить азотное питание растений на холодных почвах? Ясно, что отыскание таких приемов представляет большой интерес для практической агрономической работы на Крайнем Севере. В этом отношении наша наука, а вместе с ней и производство могут итти тремя путями.
Первый путь — это отыскать такие вещества, при вне-сений~которых будет улучшено использование азота из холодной почвы. В последнее время наши ученые обнаружили у некоторых веществ, обычно нужных растениям в чрезвычайно малых количествах и поэтому называемых микроэлементами, свойство оказывать большое влияние на протоплазму растений, улучшать ее работу и даже восстанавливать нарушения в нормальной работе протоплазмы при неблагоприятных условиях. В частности, установлено, что некоторые вещества, оказываясь вредными при одной температуре, могут быть полезными при другой. К таким веществам относится, например, бор. Несколько опытов, поставленных специально по этому вопросу, установили несомненную возможность найти такие вещества, которые, действуя на растение вредно при повышенной температуре, оказываются полезными при низкой.
Рис. 23. Как влияет низкая температура почвы на поступление отдельных питательных веществ.
После дополнительной проверки и уточнения доз и способов внесения этих микроэлементов такого действия можно ожидать от лития, бора, марганца и даже от благородного металла — платины, а также от некоторых других веществ, поиски которых нужно продолжать. Этот вопрос должен быть дополнительно подвергнут изучению на наших опытных станциях и в научных лабораториях.
Второй путь улучшения роста и развития растений на холодных почвах заключается в увеличении доз вносимых удобрений и в изменении их соотношений между собой.
Как уже упоминалось, сельскохозяйственное производство в районах Крайнего Севера стало на путь применения очень высоких доз удобрения. Исследование в точных опытах значения температуры почвы для действия удобрений показало, что на холодной почве наилучшими
будут дозы, в 3—5 раз большие, чем на почвах теплых. Ряд опытов, в которых испытывались разные сочетания отдельных удобрений, показал, что в этом отношении земледельцами Крайнего Севера сделано еще далеко не все. Изменяя соотношение отдельных видов удобрений в удобрительной смеси, можно очень существенно влиять на урожай. Исследования в этом направлении еще только начинаются. Пока показана только возможность этим путем влиять на урожайность северных полей. Предстоят еще обширные исследования, которые вместе с учеными должны проводить и широкие круги колхозников-опытников в разных частях обширного Крайнего Севера нашей страны.
Третий путь воздействия на растения, развивающиеся на холодных почвах Крайнего Севера, заключается в применении внекорневой подкормки. Этот путь сейчас является наиболее действенным и обещающим быстро найти широкое применение в производстве.
Поскольку низкая температура в зоне корней затрудняет использование азота, возникла мысль обойти это «узкое место» и попытаться подкармливать растения азотом, минуя холодную почву. Для этого питательные вещества в виде слабого раствора разбрызгивают по надземным частям растений. При таком способе питательные вещества попадают прямо в листья, минуя холодную почву. Вся сложная картина биохимических превращений веществ внутри растения, происходящая при такой подкормке, еще не ясна. Но, невидимому, растения способны вырабатывать в листьях некоторые сложные вещества, обычно обнаруживающиеся в корнях растений, если некоторая часть питательных веществ попадает непосредственно в листья. Полное изучение всех биохимических процессов в растении дело будущего, но сейчас можно в практических целях пользоваться обнаруженным фактом.
Следует отметить, что попытки воздействовать на растения путем введения внутрь их тех или иных веществ, не через корни, известны очень давно. Русские садоводы еще на исходе 16-го века рекомендовали для придания плодам яблок яркой окраски или определенного запаха или вкуса пробуравить под какой-либо веткой дыру до сердцевины и влить туда настойку шафрана или сурика, а для запаха вводили имбирь, мускус, корицу и др.
Ученые более ста лет назад доказали, что некоторая чисть питательных веществ, нужных растению для7роста и развития, может поглощаться листом и это оказывает благотворное влияние на растение. Но только в последние годы в Советском Союзе это свойство растений использовано для разработки агротехнического приема, применяемого в настоящее время в некоторых районах на значительных площадях.
Подкормка растений через листья имеет некоторые преимущества в сравнении с подкормкой под корень. При внесении некоторой части удобрений таким способом исключается поглощение удобрений почвой в результате химических реакций, а также поглощение их вредными микроорганизмами, то-есть внекорневая подкормка приводит к более экономному расходованию удобрений и позволяет приблизиться к выполнению требования академика В. Р. Вильямса — удобрять растение, а не почву.
Подкормку путем опрыскивания листьев можно применять на сплошных посевах и после смыкания рядков, что важно для таких растений, как картофель, свекла, брюква, капуста. В этом случае можно точнее дозировать удобрения по фазам развития растений. Кроме того, при введении удобрений в лист — основное место образования новых сложных веществ — растения быстрее реагируют на подкормку.
Поставленные на Крайнем Севере полевые опыты по внекорневой подкормке различных овощных культур показали полную возможность улучшить использование азота при подкормке растений таким путем.
Приведем результаты одного из таких опытов с капустой.
Схема опыта состояла из следующих вариантов: подкормка азотом под корень, подкормка азотом путем опрыскивания листьев и контроль (без подкормки). Опрыскивание проводилось 1,5-процентным водным раствором аммиачной селитры один раз в три дня. Для внесения подкормки использовался обычный ранцевый опрыскиватель. При каждом опрыскивании на одно растение приходилось 75—80 граммов раствора, или на 1 квадратный метр около 250—280 граммов. За всю вегетацию было внесено по 360 килограммов аммиачной селитры на гектар, что составило около 120 килограммов чистого азота. Само собой разумеется, что растения первого и второго вариантов
за все лето получили одинаковое количество удобрений. На делянки, где растения подкармливали под корень, удобрения были внесены в три срока или в сухом виде с немедленной поливкой растений, или в жидком виде.
Вскоре после начала опрыскивания растения на этих делянках стали выделяться своей яркозеленой окраской и начали заметно обгонять в росте растения других вариантов. При учете опыта оказалось, что урожай на контрольном участке (без подкормки) был равен 29,6 тонны, на делянках, где подкормка вносилась под корень,— 48,3 тонны, а на делянках с внекорневой подкормкой — 55,4 тонны с гектара. Таким образом, этот способ внесения подкормки обеспечил прибавку урожая на 87 процентов в сравнении с контролем и почти на 25 процентов по сравнению с вариантом, где подкормка вносилась в почву под корень.
Сходные результаты были получены и в опытах с картофелем.
Такого рода опыты, повторенные в следующем году в ряде пунктов Крайнего Севера, также показали высокую эффективность этого агротехнического приема. В одном из совхозов был поставлен опыт в производственных условиях на площади в 1 гектар с трехкратным опрыскиванием растений в течение лета. При неблагоприятных погодных условиях года, которые ограничили высоту урожая всех культур, внекорневая подкормка обеспечила увеличение урожая с 13,1 до 16,3 тонны с гектара, то-есть на 24 процента, при очень незначительных дополнительных затратах рабочей силы.
Интересные результаты получены от опрыскивания трав во время цветения в целях увеличения урожая семян, которые так нужны для скорейшего внедрения травопольных севооборотов на севере. В одном из опытов (А. И. Ивановский) урожай семян клевера в результате однократного опрыскивания цветущих растений 1-процентным раствором аммиачной селитры и борной кислоты увеличился с 2,2—2,3 до 2,5—2,7 центнера с гектара.
Внекорневая подкормка заинтересовала земледельцев Крайнего Севера, и этот прием начинает находить применение в различных местах и для разных культур. Дальнейшие опыты показали, что не обязательно производить
Рис. 24. Внесение внекорневой подкормки в опыте с капустой.
опрыскивание через каждые три дня, а можно сократить число опрыскиваний до 3—6 за лето, получая при этом такие же прибавки урожая, как и при более частом опрыскивании.
Для индивидуальных огородников совсем несложно раз в 3—5 дней при поливке своих огородов добавлять в лейку нужное количество селитры (примерно столовую ложку на лейку) и, таким образом, одновременно с поливкой производить и подкормку.
Таков один из возможных путей, идя которым агрономическая наука преодолевает трудности, обусловленные своеобразием питания, роста и развития растений на Крайнем Севере с его холодными почвами.
Следует особенно подчеркнуть, что применение подобного рода агрономических приемов становится возможным лишь после получения правильных представлений о физиологической сущности тех или иных процессов, протекаю-
щих в растительных организмах и рассматриваемых в единстве с условиями обитания.
Фотосинтез растений
Как известно, углерод является единственным питательным веществом, которое растения получают не через корни из почвы, а через листья из воздуха г. Процесс усвоения растениями углерода из содержащегося в воздухе углекислого газа называется фотосинтезом, так как он происходит при участии солнечного света.
В воздухе углекислый газ содержится в ничтожно малом количестве — в среднем всего лишь три сотых доли процента (по объему). Тело растений в среднем содержит в своем составе около 45 процентов углерода. Из сопоставления этих двух цифр видно, какую огромную работу по накоплению углерода, рассеянного в ничтожном количестве в воздухе, должны проделывать растения.
Основным источником пополнения углекислоты в воздухе является так называемое почвенное дыхание. Углекислота поступает в воздух из почвы, где она освобождается в процессе дыхания микроорганизмов, корней растений и разложения органических веществ. Поскольку на Крайнем Севере жизнедеятельность микроорганизмов подавлена и разложение органических веществ в почве идет медленно, то и выделение углекислого газа из почвы уменьшено. Поэтому содержание углекислоты в атмосфере на Крайнем Севере обычно несколько меньше, чем в атмосфере более южных районов.
Для достаточного поглощения углекислоты из воздуха растениям нужно создавать возможно большую листовую поверхность. Тонкие листовые пластинки непрерывно и со всех сторон омываются воздухом.
Клетки мякоти листа сложены рыхло, между ними остаются промежутки, называемые межклетниками. Воздух вместе с содержащимся в нем углекислым газом через устьица проникает в межклетники и свободно достигает каждой клетки.
1 В последнее время установлено, что некоторую часть нужного растениям углерода они могут усваивать и корнями, но еще не ясно, какова доля углекислоты, усвоенной корнями. На возможность этого указывал еще К. А. Тимирязев.
В клетках мякоти листа находятся микроскопические зеленые зернышки. Это так называемые хлоропласты. В них происходит сложный и важный процесс превращения углекислоты и воды под действием света в сложные химические соединения углеводы — сахар и крахмал. Образование сложных веществ из более простых требует затраты энергии. Превращение веществ в зеленых листьях происходит за счет поглощения энергии солнечных лучей. Световая энергия солнечного луча поглощается зелеными листьями, точнее хлоропластами, содержащими мельчайшие зернышки очень сложного вещества — хлорофилла. Хлорофилл способен перерабатывать углекислоту в сложные органические вещества только находясь в живых клетках, где он представляет непрочное соединение с белковыми веществами. Таким образом, растения обладают способностью создавать нужные им для роста органические вещества при помощи своих хлоропластов, содержащих хлорофилл, и при участии солнечного света.
Превращение энергии солнечного луча, перехваченного зеленым листом растения, в энергию органических соединений, вырабатываемых в листьях, является едва ли не самым замечательным процессом, происходящим на нашей планете.
Как это было с гениальной прозорливостью предугадано К. А. Тимирязевым, хлорофилл является переносчиком энергии солнечного луча, и одновременно он сам участвует в сложнейших химических реакциях образования крахмала и сахара в листе. Крахмал и сахар являются конечными продуктами очень сложных и разнообразных по своему характеру реакций, предшествующих возникновению этих веществ. Вся сложная картина превращений веществ в процессе фотосинтеза полностью еще не вскрыта, но установлено, что фотосинтез — это не только химические реакции, идущие при участии света (фотохимические реакции), но и химические реакции, протекающие без участия света, которые получили название темновых реакций. Из этого следует, что процесс фотосинтеза может нормально осуществляться в растениях только в светлое время суток (фотохимические реакции) и при наличии достаточной температуры для протекания темновых реакций.
То, что обычно называют солнечным светом, есть только видимая нашим глазом часть излучаемых солнцем лучей. Кроме того, есть не видимые глазом лучи солнца,
количество которых не безразлично для растений. Так называемые инфракрасные невидимые лучи при их избытке могут чрезмерно перегревать зеленые листья растений, что приводит к снижению интенсивности фотосинтеза.
Различают, далее, прямой и рассеянный солнечный свет. Прямые лучи — это непосредственно падающие при безоблачном небе на растения. Рассеянный свет по своему составу выгоднее прямого, так как он полнее усваивается растением.
Соотношение между прямым и рассеянным солнечным светом в различных местах земли не одинаково. На Крайнем Севере благодаря значительной облачности и влажности воздуха рассеянный свет преобладает над прямым. Исключение в этом отношении составляют районы центральной Якутии, для которых характерна ясная, малооблачная и сухая погода.
Общее количество света, падающего на землю в течение всего года, с продвижением к северу уменьшается. Однако в летние месяцы, когда на Крайнем Севере наступает длинный полярный день, разница между Крайним Севером и крайним югом сглаживается. А если вспомнить, что на севере значительно больше рассеянного света, который лучше усваивается растениями, то станет понятно, почему растения Крайнего Севера никогда не страдают от недостатка света. Скорее наоборот. В летние месяцы, когда солнце круглые сутки освещает необозримые пространства Крайнего Севера, растения должны остерегаться избытка солнечной энергии. Избыток солнечного света вреден растениям, так как влечет за собой перегревание листьев, ослабление и разрушение хлорофилла, в результате чего интенсивность фотосинтеза падает. Поэтому у многих диких растений Крайнего Севера возникли защитные приспособления, предохраняющие их от избытка солнечного света в летние месяцы. Так, наблюдателя поражает на первых порах бледнозеленая окраска многих растений на Крайнем Севере. Происходит это от значительно меньшего содержания хлорофилла в листьях этих растений. При обилии света уменьшенного количества хлорофилла достаточно для фотосинтеза. Далее, очень многие растения Крайнего Севера в целях защиты от избытка света, особенно избытка невидимой части солнечного луча, вырабатывают различные вещества, окрашивающие листья в красноватый или фиолетовый цвет. Обильный восковой
пилот, опушенность, блестящая, отражающая лучи света поверхность листьев, часто наблюдающиеся у растений Крайнего Севера, также являются защитными приспособлениями от обилия света.
Итак, одним из особых условий жизни растений на Крайнем Севере является избыток света, от которого растения предохраняют себя различными путями. Уменьшение содержания хлорофилла и появление красной или фиолетовой окраски наблюдается и у культурных растений, переносимых на Крайний Север.
Следует отметить, что вообще растения могут использовать для фотосинтеза лишь очень небольшую часть солнечной энергии, падающей на землю. Как это было установлено еще К. А. Тимирязевым, даже в самых благоприятных условиях для своей жизни растения могут усвоить всего от 1 до 3 процентов энергии солнечных лучей, притекающих к земле.
При наличии в летние месяцы в условиях Крайнего Севера длинного светового периода естественно предположить, что при круглосуточном освещении растения будут в состоянии продолжать свою фотосинтетическую деятельность’ в течение всего того времени, как светит солнце.
Действительно, опыты и наблюдения за усвоением углекислоты растениями Крайнего Севера подтверждают правильность такого предположения: местные растения там при круглосуточном солнечном освещении усваивают углекислоту воздуха непрерывно.
Иная картина усвоения углекислоты обнаружилась в опытах с картофелем. Фотосинтез у этого растения в «ночные» часы прекращался, несмотря на то что среди лета незаходящее солнце ярко светило круглые сутки. Одновременно в том же районе и в то же время велись наблюдения за фотосинтезом у местной березы. Береза продолжала поглощать углекислоту без перерыва в ночные часы.
Разнор отношение этих двух видов растений к длинному полярному дню зависит от различной истории этих растений. Береза формировалась и вырабатывала свои требования к внешним условиям на Крайнем Севере, поэтому длинный день включается в ее требования к условиям среды. Картофель же — выходец из Центральной Америки, расположенной около экватора, где летом нет длинного дня. Поэтому круглосуточный день не нужен
картофельному растению. Картофель «привык» в длинном ходе своей истории прекращать поглощение углекислоты в ночные часы. Эта «привычка», видимо, является у него прочной; он не может с ней расстаться даже после 15— 20-летнего возделывания на Крайнем Севере.
Поэтому неверно будет говорить, что все растения на Крайнем Севере при круглосуточном солнечном освещении способны непрерывно осуществлять фотосинтез. При решении этого вопроса необходимо учитывать историю происхождения каждого вида.
Рост и развитие растений
Крупнейшим достижением советской агробиологической науки является теория стадийного развития, открытая более двадцати лет назад выдающимся нашим ученым академиком Т. Д. Лысенко. Эта теория позволяет правильно понимать развитие организмов в единстве с окружающими условиями внешней среды.
Наукой и широким производственным опытом правильность этой теории многократно проверена. Доказано, что развитие растений — это пе просто увеличение их размеров, не только количественные, но обязательно и качественные изменения, происходящие внутри организма, в его тканях и клетках, вернее, в протоплазме, наполняющей клетки.
Разные растения для нормального роста и развития нуждаются в различных условиях внешней среды. Нои одно и то же растение в продолжение своей жизни нуждается в неодинаковых внешних условиях на разных этапах развития.
Развитие растения состоит из отдельных этапов — стадий. Под стадиями понимаются качественно переломные моменты в развитии растений. Требование данным организмом определенных внешних условий для прохождения стадий развития обусловлено всей историей данного вида.
Академик Т. Д. Лысенко особенно подчеркивает, что нельзя смешивать понятия «рост» и «развитие». Под ростом понимают увеличение веса и объема растения, независимо от того, за счет каких частей растения это происходит. При этом внешние условия, требующиеся растению для прохождения стадий развития и для роста, могут но
совпадать. Так, например, можно наблюдать быстрый рост при медленном развитии и, наоборот, быстрое развитие при слабом росте.
В настоящее время наукой с достаточной точностью выявлены две стадии. Первая получила название стадии яровизации. На этой стадии развития растений среди всех условий внешней среды важнейшим является определенная температура. Многие наши культурные растения для прохождения стадии яровизации нуждаются в пониженных температурах в течение различного времени. Озимые хлеба, например, требуют пониженных температур (не выше 8 градусов) не менее 40—60 дней. Яровые хлеба проходят эту стадию всего за несколько дней и нуждаются в температуре не столь низкой, а довольствуются 13—15 градусами тепла.
После завершения яровизации растения переходят во вторую стадию, которая получила название световой. Для успешного прохождения этой стадии растения нуждаются в определенном световом режиме. Каждое растение требует светлого дня определенной продолжительности. Все растения можно разделить на две большие группы по их требованиям на этой стадии развития к продолжительности дня. Первая группа успешно переходит к цветению и плодоношению, то-есть заканчивает прохождение световой стадии при условии, чтобы день продолжался не более 12—14 часов. Более длинный день задерживает у растений этой группы дальнейшее развитие. Сюда относятся растения, происходящие из южных стран: хлопчатник, рис, соя и другие. Эти растения получили название растений короткого дня.
Вторая группа растений успешно проходит световую стадию только при условии более длинного светлого дня в 16—18—20 и более часов. К этой группе принадлежат: пшеница, рожь, овес, ячмень, лен, клевер, горох и многие другие растения из центральных и северных районов, которые называются растениями длинного дня.
Нетрудно понять, что различные требования растений к продолжительности дня есть результат исторического развития того или иного вида в определенных природных условиях. На юге, как известно, летний день короче, чем на севере. Поэтому растения южного происхождения в большинстве своем представляют собой растения короткого дня. Растения, родиной которых являются средние широты
или Крайний Север, формировали свои требования в условиях продолжительного дня, и они в большинстве своем будут растениями длинного дня.
Установление двух основных стадий развития растений дало возможность не только лучше понять условия их жизни, но и возможность управлять ходом развития растений. Наша агрономическая наука и производство сейчас в широких масштабах используют агротехнические приемы, основанные на знании особенностей стадийного развития растений. К таким агроприемам относится, например, яровизация, ставшая обязательной во многих областях и районах Советского Союза и в особенности на Крайнем Севере.
Таким образом, растения выработали свои требования к внешним (природным) условиям в результате всей истории формирования данного вида в определенной среде. Именно под влиянием внешних условий у растений создается потребность в определенных внешних условиях. Растение для своего развития нуждается в наличии тех условий, при которых росли и развивались его предки.
Но мы зпаем, что внешние (природные) условия очень непостоянны, они непрерывно меняются. Меняющиеся условия изменяют и растения.
Растительный организм, не находя в окружающей среде всех необходимых для него условий, вынужден жить и развиваться в несколько иных, новых для него условиях. Воспитавшись в новых условиях, он как бы впитал эти условия, и они включились в его требования, стали нормой.
Академик Т. Д. Лысенко много раз подчеркивает, что живое тело само себя строит из условий внешней среды и этим самым себя же изменяет.
Под продолжительным воздействием непривычных условий в течение ряда поколений развитие организмов протекает иначе, вследствие чего у нового поколения возникают иные требования к условиям развития.
Понимание этого важнейшего положения биологии дает в руки человека мощное средство для направленного изменения природы организмов. Умелое воздействие в качественно переломные моменты развития растения иными условиями внешней среды приводит к изменению всего живого организма.
Именно на основе этого правильно понятого положения столь успешной была работа выдающегося биолога И. В. Мичурина по продвижению южных культурных растений на север. Его трудами, как известно, граница возделывания винограда, сливы, черешни, абрикоса, персика и др. была продвинута на сотни километров к северу.
Однако, стремясь изменить и переделать природу растения путем воздействия на него несвойственными ему внешними условиями, нельзя забывать о существовании определенных границ приспособительных возможностей каждого растения. Каждое растение может развиваться и впитывать в себя непривычные условия только в определенных пределах. Если не считаться с этими пределами приспособительных возможностей растения и предложить ему сразу очень сильно измененные условия, то гибель растения неизбежна.
Классическим примером постепенного изменения растений с учетом его предельных приспособительных возможностей за одно поколение является продвижение И. В. Мичуриным культуры абрикоса в город Козлов (ныне Мичуринск). Северная граница распространения абрикоса была южнее города Ростов-на-Дону, что на 700 с лишним километров южнее Мичуринска. Попытка перенести эту культуру сразу на такое расстояние к северу не удалась, так как это выходило за пределы возможностей растения. Тогда И. В. Мичурин принялся решать эту задачу постепенно. Косточки от самых лучших и выносливых растений, выросших вблизи Ростова-на-Дону, были высеяны на 300 с лишним километров севернее, возле Ар-чадинской станицы. Среди полученных деревьев было выбрано самое выносливое и косточки от него перевезены в Мичуринск, еще почти на 350 километров севернее. От этого посева И. В. Мичурину удалось получить выносливые в условиях Мичуринска сеянцы абрикоса.
То же самое происходит и с продвигаемыми на Крайний Север культурными растениями. При постепенном посеве все в более и более северных районах культурные растения постепенно изменяются и вырабатывают у себя приспособленность к природным условиям Крайнего Севера.
На наших глазах происходит быстрое распространение и продвижение на север культуры томатов. Еще 2—3 десятка лет назад возделывание этой культуры под Москвой в открытой почве представлялось сомнительным. Теперь
совхозы и колхозы Подмосковья не только уверенно и с успехом возделывают томаты, но осваивают и культуру арбузов и дынь, а томаты продолжают распространяться дальше к северу. В последние годы эта теплолюбивая культура возделывается в открытой почве даже в некоторых местах Крайнего Севера за Полярным Кругом. Разумеется, при этом теплолюбивость томатов сильно изменилась.
Следует обратить внимание еще на одну особенность растений. Не все свойства и признаки растений в одинаковой степени легко подвержены изменениям под влиянием новых внешних условий. Некоторые свойства и признаки очень устойчивы в длинном ряде поколений,и во многих случаях ученым не удается существенно изменить их. Особенно трудно поддаются изменению растения во время прохождения ими световой стадии развития.
Таким образом, условия внешней среды формируют, изменяют и подгоняют к наличным природным условиям организмы и отдельные их части, населяющие тот или иной природный район. Таковы в самых общих чертах важнейшие основы теории стадийного развития растений.
Напомнив читателю эти основы, расскажем о некоторых особенностях роста и развития растений на Крайнем Севере. Многие исследователи земледелия отмечают, что ход развития культурных растений там имеет одну особенность, бросающуюся в глаза даже не очень внимательному наблюдателю. Она заключается в том, что почти все культурные растения очень слабо и медленно развиваются в начале лета. Зато во вторую половину вегетации они растут буквально на глазах.
Эта характерная особенность развития культурных растений на Крайнем Севере хорошо видна из следующих цифр. К моменту колошения зерновых культур на Крайнем Севере они образуют только 40 процентов от общего веса конечного урожая. На юге к этому времени растения создают обычно уже около 60 процентов веса конечного урожая. Зато во вторую половину жизни зерновых культур на Крайнем Севере они создают 60 процентов всей массы; на юге им остается накопить только 40 процентов.
Объясняется это своеобразие тем, что в первую половину лета почва еще очень холодная, в воздухе также еще прохладно, и культурному растению трудно с достаточной силой и быстротой расти и накапливать урожай. В это
время еще и почвенные микроорганизмы работают слабо, а об огромном значении для жизни растений почвенных микробов мы уже говорили. Зато когда почва прогреется, воздух станет теплее, когда микроорганизмы начнут действовать активно, тогда культурные растения усиленно растут, как бы наверстывая упущенное время.
Для культурных растений, которые сравнительно недавно продвинуты на Крайний Север, такое поведение в этих условиях вполне понятно и вытекает из теории развития. Прежние свойства этих растений оказываются устойчивыми и не могут быстро измениться, приноровившись к наличным природным условиям.
Растения, приспособляясь к жизни на севере, пошли по пути смещения своего роста на вторую половину лета.
Иначе растут представители местной дикой растительности. Их требования к условиям внешней среды вырабатывались в длинном ряде поколений под влиянием наличных природных условий. Эти условия выработали у местных растений приспособленность успешно и без задержки расти и развиваться в течение всего лета. Изложенные ранее данные о корневой системе диких растений Крайнего Севера, приспособившихся проникать в глубокие и холодные слои почвы (вплоть до мерзлых), с несомненностью подтверждают это.
Тщательные наблюдения последних лет за характером развития надземных частей у диких растений на Крайнем Севере, за ходом распускания и роста листьев, за накоплением массы урожая у диких травянистых растений отчетливо показали, что у диких растений нет такого смещения роста к осени, как это наблюдается у культурных растений.
Следует отметить, что воздействие холодной почвы на культурные растения в ранний период их развития не ограничивается задержкой роста в первую половину лета. Низкие температуры почвы накладывают глубокий и неустранимый отпечаток на качество урожая, особенно на образование наиболее ценной его части — зерна.
Как показали специальные опыты, низкая температура почвы в самый ранний период развития растений ячменя и овса влечет за собой не только уменьшение роста растений, но уменьшает также их кустистость, размеры колоса, вес зерна и его натуру. При этом более длительное охлаждение корней у злаков в более ранний период сильно влияет
на качество урожая. Так, если юхлаждать почву до температуры 4-2 градуса в течение времени от посева до колошения растений, то урожай их почти не отличается от урожая растений, которые всю вегетацию росли при столь суровых температурных условиях почвы. Охлаждение корневой системы во время от посева до появления третьего листа — в течение всего десяти дней — влечет за собой снижение кустистости растений и урожая зерна. Холод в почве за время от появления третьего листа до выхода в трубку — всего в течение недели — также заметно снижает кустистость и размеры колоса у растений.
Охлаждение подземных органов растений во вторую половину вегетации влечет за собой некоторое ускорение формирования урожая и ускоряет налив зерна и его созревание.
Установленные отклонения от нормального развития урожая зерна происходят вследствие глубоких изменений в свойствах протоплазмы растений, подвергающихся охлаждению со стороны своих подземных органов. В этих условиях нарушается нормальная работа корней по образованию белков и других необходимых для растения веществ.
Все это говорит о несомненном и большом значении для агрономической работы на Крайнем Севере тепловых условий в почве, особенно в начале роста и развития растений, и о большой роли этого периода в получении нормального урожая.
В свете сказанного становится особенно ясным исключительно большое значение для земледелия на Крайнем Севере проведения мероприятий по улучшению тепловых условий почвы, применения комплекса мероприятий по тепловой мелиорации почв, о чем мы рассказывали в главе «Основные приемы агротехники на Крайнем Севере».
Вместе с тем теория развития и учение об изменении живых организмов под влиянием внешних условий позволяют считать возможным, что путем воспитания растений в течение ряда поколений в условиях низких температур почвы можно получить формы, более приспособленные к этим условиям.
Выдающиеся работы академика Т. Д. Лысенко и его учеников многократно доказывали опытами возможность переделки природы растений путем воздейст-
Hint на них измененными условиями внешней среды. Переделка озимых пшениц в яровые, превращение твердых пшениц в мягкие, создание многих новых высокоурожайных сортов и многие другие факты изменения растений путем изменения условий их жизни широко известны, и вновь повторять их не имеет смысла.
Расскажем об одном опыте воспитания растений ячменя из поколения в поколение в условиях весьма низкой температуры в почве.
Несколько лет назад были взяты обычные семена ячменя. Этот ячмень был высажен в сосуды. Часть сосудов была помещена в охлаждающие ванны, температура которых непрерывно поддерживалась в пределах 1 —2 градусов тепла. В этих условиях ячмень рос очень плохо и медленно. Все же к осени несколько растений выколосились, образовали зерно, которое вызрело. На следующий год эти семена были снова высажены в сосуд и воспитывались при такой же температуре. Растения второго поколения росли несколько лучше, выколосилось большее число растений, и они дали лучший урожай зерна, чем растения первого поколения. Эти семена на третий год снова были высажены в сосуд и воспитывались опять при температуре в зоне корней не выше 2 градусов тепла. Одновременно каждый год выращивался ячмень из тех же семян без охлаждения почвы.
За три года проведения такого опыта были получены поразительные результаты, свидетельствующие о несомненной возможности воспитать у ячменя большую терпимость к холодной почве. Так, сухой вес десяти растений, воспитывавшихся на холодной почве, в первом поколении составлял всего 13,8 грамма, вес десяти растений второго поколения был уже 19,9 грамма, а в третьем поколении он составил 27,2 грамма. Вес колосьев у этих растений увеличивался с 6,9 грамма в первом поколении до 12,4 грамма в третьем. Растения неохлаждавшиеся весили 58,5 грамма.
Таким образом, этим опытом отчетливо подтверждена возможность создания форм растений, более приспособленных к суровым условиям Крайнего Севера с его всегда холодными почвами.
Способом получения таких форм служит направленное воспитание растений из поколения в поколение в тех условиях, к которым нужно приспособить это растение.
* * *
Успешное развитие науки в нашей стране, в особенности полное торжество мичуринской биологической науки, позволило правильно понять развитие растений в единстве с условиями их жизни.
Советское правительство не ограничивается созданием научных институтов и лабораторий в центре. Оно быстрыми темпами развивает науку и в самых отдаленных уголках нашей страны. Благодаря этому на обширной территории нашего Крайнего Севера созданы теперь различные научные учреждения с хорошо оборудованными лабораториями. Наличие научных ячеек в разных местах этого обширного края значительно обогатило знания об удивительном приспособлении растений к жизни в его своеобразных условиях. Эти знания позволили отбросить, как неверные и вредные, прежние представления по некоторым вопросам. Например, исследования корневой системы растений Крайнего Севера показали поразительную способность подземных частей растения проникать, развиваться и работать в глубоких, холодных и даже мерзлых слоях почвы. Изучение того, как в этих условиях растение снабжается водой, принесло доказательство неверности прежних представлений о так называемой физиологической сухости холодных почв. Глубокое изучение особенностей питания растений на холодных почвах показало, что главной причиной плохого роста растений в этих условиях являются затруднения с азотным питанием. Правильное понимание сущности физиологических процессов позволяет решать и практический вопрос — как улучшить питание растений на Крайнем Севере.
Но несмотря на то, что многие вопросы жизни растений на Крайнем Севере уже выяснены и используются в практике агрономической работы, имеется еще больше вопросов, которые пока не изучены или изучены недостаточно.
Многое еще предстоит вскрыть и изучить. Например, почти не затронуты исследованиями вопросы особенностей биохимических превращений веществ у растений Крайнего Севера. Предстоит еще дальнейшая работа по уточнению норм удобрений в зависимости от температуры почвы, большое будущее, несомненно, принадлежит применению мйкроудобрений. Многое предстоит сделать селекционерам, работающим по созданию новых сортов культурных
растений, еще более приспособленных к условиям Крайнего Севера. Почти не тронута исследованиями необъятная область жизни почвенных микроорганизмов на Крайнем < ювере и их участие в питании растений. Одно несомненно, что каждое научное открытие обогащает и вооружает сельскохозяйственное производство.
Наибольших успехов наша наука и производство могут добиться при совместной дружеской, рука об руку, работе людей науки и передовиков колхозного и совхозного производства. Совместные усилия работников научных учреждений Крайнего Севера и широкого актива колхозов и совхозов обеспечат скорейшее и наиболее полное познание особенностей жизни растений на Крайнем Севере и приведут к дальнейшим успехам в продвижении земледелия до крайних северных границ нашей великой Родины.
ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение.............................................. 3
Природные условия Крайнего Севера..................... 6
Климат .......................................... 6
Почвы............................................10
Из истории продвижения земледелия на Крайний Север ... 15
Основные приемы агротехники на Крайнем Севере.........28
Особенности физиологии растений Крайнего Севера......44
Распространение корневой системы растений........50
Водный режим растений............................70
Питание растений................................ 85
Фотосинтез растений..............................96
Рост и развитие растений........................100
Редактор Е. Г. Корейшо Техн, редактор 3. Д. Пересыпкина Обложка худ. А. Н. Варновицкой
* * *
Подписано к печати 29/XII 1952г.Т09662. Тираж 13 00.0 энз. Бумага 84X108483.5,74 печ. л. 1,75 бум. л. 5,65 изд. л. Заказ № 3860. Цена 1 р. 40 к.
Первая Образцовая типография имени А. А. Жданова Главполиграфиздата при Совете Министров СССР. Москва, Валовая, 28.