Костычев ПА О борьбе с засухами посредством обработки полей и накопления снега
ПРЕДИСЛОВИЕ Вследствие желания слушателей моих публичных чтений в Сельскохозяйственном музее я решился издать их так скоро, как это оказалось возможным; по этой причине я не мог сделать значительных дополнений и улучшений против того, что сказано было в чтениях и записано стенографически.
Искренно желаю, чтобы полезность этой книжки хотя отчасти соответствовала моему горячему желанию принести пользу нашим хозяевам.1
П. Костычев
ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫЕ СВЕДЕНИЯ О НЕКОТОРЫХ СВОЙСТВАХ ЧЕРНОЗЕМА;
ИЗМЕНЕНИЕ ЕГО ВЛАЖНОСТИ В РАЗНЫЕ ВРЕМЕНА ГОДА
Во время предстоящих чтений я намерен рассмотреть вопрос о том, от каких причин зависел неурожай в последние два года в нашей черноземной полосе и каким образом можно устранять подобные неурожаи в будущем, посредством правильной обработки полей.
При многочисленных рассуждениях о причинах неурожаев в черноземной полосе чаще всего указывают, что они обусловливаются климатом черноземных местностей; климат считают главною и иногда даже единственною причиною наших неурожаев. Так как в последнее время неурожаи на черноземе случаются чаще, чем прежде, отсюда возникло мнение, что климат черноземной полосы в последнее время становится все суше и суше.
Если бы это было справедливо, то мы находились бы в положении совершенно безвыходном, потому что для улучшения урожаев мы должны были бы в значительной степени изменить наш климат; но так как средств для этого нет никаких, то постоянный или очень частый недостаток хлеба сделался бы у нас обычным. К счастью, положение наше не так бедственное: причина неурожаев заключается, главным образом, по моему мнению, не в климате, а в особенных свойствах той почвы, на которой неурожаи случаются так часто, что редкий год проходит без того, чтобы хотя в какой-нибудь незначительной местности черноземной полосы не было полного или почти полного неурожая. Особенные свойства чернозема, на которые я постараюсь обратить ваше внимание, требуют особых способов обработки этой почвы, а между тем у нас хозяева черноземной полосы только очень немногие знают это и умеют обрабатывать чернозем так, что даже в самые сухие годы получают удовлетворительные урожаи.
Для убеждения в том, что не один только климат составляет причину наших неурожаев, достаточно обратить внимание на количество дождя, выпадающего в некоторых наших черноземных и нечерноземных местностях. Сравним, например, между собою Петербург я Воронеж. В Петербургской губернии неурожаи от засухи если и бывают, то очень редко, между тем как в Воронежской губернии оба последние года были вполне неурожайные от недостатка летних дождей, и вообще неурожаи от засух случаются там очень часто. При сравнении оказывается, что в Воронеже в среднем выводе дождей выпадает гораздо больше, чем в Петербурге, а именно: среднее годовое количество дождя в Петербурге - 477 мм, а в Воронеже - 581 мм. [1]2
Если взять ближайший к нам период времени, то 1862 г. годовое количество дождей в Петербурге изменялось от 325 до 726 мм, а в Воронеже - от 362 до 767 мм. Такое же преимущество на стороне Воронежа окажется и в том случае, если мы будем сравнивать не годовые количества дождей, а по разным временам года, как это видно из следующей таблицы:
|
|
Зима |
Весна |
Лето |
Осень |
Год |
|
Петербург |
|
||||
|
1) Число дней с дождями или снегом |
40 |
34 |
38 |
44 |
156 |
|
2) Выпадает воды |
74 |
87 |
180 |
129 |
470 |
|
Воронеж |
|
||||
|
1) Число дней с дождями или снегом |
34 |
31 |
30 |
25 |
120 |
|
2) Выпадает воды |
133 |
130 |
180 |
138 |
581 |
Из таблицы мы видим, что весною в Воронежской губернии в среднем дождей выпадает достаточно, а так как урожаи в черноземной полосе обеспечиваются главным образом весенними дождями, то можно было бы думать, что в Воронежской губернии неурожаи от недостатка дождей должны случаться реже, чем в Петербурге. На самом деле мы замечаем совсем обратное. Сравнивая между собою Петербург и Воронеж; в других отношениях, мы без труда заметим, что они очень резко отличаются по почвам, и уже это одно невольно заставляет думать, что неурожаи в Воронеже, несмотря на большее количество дождей, чем в Петербурге, случаются гораздо чаще потому, что там земля совсем другая, чем в Петербурге.
Если мы будем сравнивать между собою разные черноземные местности, то еще больше убедимся в том, что чернозем по отношению к дождям представляет некоторые особенности, которые на первый взгляд могут показаться совсем непонятными. Возьмем, например, Ставрополь Кавказский, Воронеж и Троицк Оренбургской губернии. Количество дождей, выпадающее в этих трех местностях, показано в следующей таблице:
|
|
Зима |
Весна |
Лето |
Осень |
Год |
|
Троицк |
|
||||
|
1) Число дней с дождями или снегом |
25 |
21 |
30 |
24 |
99 |
|
2) Выпадает воды |
39 |
59 |
171 |
76 |
345 |
|
Воронеж |
|
||||
|
1) Число дней с дождями или снегом |
34 |
31 |
30 |
25 |
120 |
|
2) Выпадает воды |
133 |
130 |
180 |
138 |
581 |
|
Ставрополь |
|
||||
|
1) Число дней с дождями или снегом |
32 |
36 |
32 |
26 |
125 |
|
2) Выпадает воды |
131 |
194 |
242 |
160 |
727 |
Мы видим, что в Ставрополе количество выпадающей дождевой воды в полтора раза больше, чем в Воронеже, и слишком вдвое больше, чем в Троицке; поэтому казалось бы, что растительность в этих трех местах должна быть совершенно различна; но если мы посмотрим никогда не паханные степи в этих трех местах, то найдем растительность совершенно однородную, так что клочок Троицкой степи, перенесенной в окрестности Ставрополя, ничем не нарушил бы обычного вида Ставропольских степей. Если задать себе вопрос, отчего в указанных трех местах растительность однородна, то ответ будет такой, что наверное эти места в чем-нибудь между собою одинаковы, и при ближайшем исследовании мы найдем, что есть только одно, в чем они между собою вполне сходны: везде в этих местах находится одна и та же черноземная почва, которая на жизнь растений, очевидно, оказывает более сильное влияние, чем выпадающая в этих местностях дождевая вода.
Растения, произрастающие на степях, никогда не паханных, отличаются одною очень заметною особенностью: кратковременного жизнью в течение каждого года; раннею весною они быстро развиваются и к началу лета или к концу весны уже приносят спелые семена и засыхают, так что на летнее время степь почти совсем замирает и оживает отчасти снова только осенью. Наблюдения над дикой степной растительностью указывают, невидимому, на то, что в степях могут существовать только такие растения, жизнь которых к началу лета заканчивается, и что наши хлебные растения, созревающие только в половине июля месяца, нельзя разводить в степях. Так в самом деле и думали очень многие не далее, как в тридцатых и сороковых годах, полагая, что южная Россия непригодна для земледельческой культуры. Мы знаем теперь, что это мнение было вполне ошибочно. На самом деле, если степная земля распахивается, то отношение ее к растениям становится совсем другим: несмотря на то, что в первый раз степную землю можно пахать только неглубоко, обыкновенно не глубже двух вершков, уже это одно поверхностное разрыхление ее оказывается достаточным для очень сильного изменения свойств степной земли. Хлебные растения, посеянные на степной земле после однократной пахоты ее, дают превосходные урожаи и не страдают от недостатка воды даже в очень засушливые годы. Это показывает нам, что на черноземе растения в одно и то же лето, т. е. при одинаковом количестве дождей, могут и страдать и не страдать от засух, смотря по тому, в каком состоянии находится черноземная почва. Состояние ее может быть и благоприятным, и неблагоприятным для растений, и потому, если мы желаем, чтобы наши культурные растения не страдали от засух, то нам необходимо узнать, в каком состоянии чернозем наиболее благоприятен для растений и какими средствами ему можно сообщать такое состояние.
Для того чтобы еще более убедиться в том, что в зависимости от свойств почв при том же количестве дождей растения могут и страдать и не страдать от засух, можно указать на то, что в 1891 г., когда неурожай охватил значительные пространства черноземной полосы, урожаи растений на песчаных землях, расположенных среди чернозема в неурожайных местностях, в большинстве случаев были хороши. Точно так же леса, находящиеся в черноземной полосе, значительное количество которых находится на песчаных почвах, из года в год остаются зелеными и свежими до самой осени, тогда как на соседних степях травы высыхают уже в начале июня.
Все сказанное мною убеждает нас в том, что достаточное или недостаточное количество воды для растений зависит не от одного климата, но в значительной степени также и от почвы; даже и при очень значительном количестве дождевой воды, как, например, в Ставрополе, растения все-таки могут страдать от засух, т. е. от недостатка воды, если только свойства почвы не допускают накопления и сохранения в ней влаги.3
Из этого ясно, что для предохранения растений от засух необходимо придавать почве такое состояние, которое способствует большему накоплению и лучшему сохранению в почве воды при том же количестве дождей. Для того чтобы понять, что нужно для этого делать, мы должны сперва рассмотреть некоторые свойства почвы, от которых зависит содержание в ней воды.
Мы знаем, что всякая почва получает воду из дождей или тающего снега; вода эта падает на поверхность почвы и затем просачивается в почву до большей пли меньшей глубины. Наблюдая над различными почвами во время дождей, мы легко можем заметить, что в одни почвы дождевая вода проникает легко и быстро, в другие - очень медленно. Способность почвы пропускать сквозь себя воду называется проницаемостью почв для воды; из сказанного нами видно, что есть почвы с большой проницаемостью для воды и почвы иного рода, с очень малою проницаемостью для воды. Большою проницаемостью для воды отличаются почвы, состоящие из крупных зерен, гравия или песка; между отдельными зернами в таких почвах остаются широкие скважины, по которым вода легко стекает вниз. Такие почвы можно уподобить решету с крупными щелями. Если же почва состоит из зерен очень мелких, подобных самым маленьким пылинкам, то между отдельными частицами таких почв остаются едва заметные скважины, сквозь которые вода проникает очень медленно. Такие почвы можно сравнить с очень плотной тканью, которая не пропускает сквозь себя воды. Наши черноземные почвы принадлежат к этим последним почвам. Все они состоят из таких мелких частиц, что при растирании чернозема между пальцами мы почти не замечаем в нем песчаных частиц; между пальцами чернозем растирается в тончайшую пыль.
Находясь среди непаханного чернозема во время дождей, мы тотчас же заметим, что дождевая вода почти не проникает в него, но почти вся стекает по его поверхности в низины, балки и овраги. Мне очень часто случалось выезжать из дома утром в черноземные степи, и после сильных дождей я уже не мог возвратиться в дом тою же дорогою, потому что многие овраги, обыкновенно совершенно сухие, превращаются после дождя в огромные бурные потоки, как во время весеннего разлива вод. Вся эта вода есть не что иное, как вода дождевая, не проникшая в почву. Даже в низинах, среди непаханных черноземных степей, застаивающаяся вода очень мало просачивается в почву; мне случалось наблюдать, что на местах водяных луж - даже в течение трех-четырех дней - вода не просачивается глубже одного-двух вершков в непаханную степную землю. Если рядом с черноземом находится почва песчаная, то с нее во время таких же дождей совсем не стекает воды, но вся она тотчас же просачивается в землю. Все это ясно показывает нам, что хороший рост растений зависит не от того, сколько выпадает дождевой воды, а от того, сколько дождевой воды просачивается в землю и доходит до растительных корней. Вследствие того, что чернозем пропускает в себя мало дождевой воды, мы находим на всех черноземных степях одинаковую растительность, несмотря на то, что в одних местах выпадает втрое больше дождевой воды, чем в других; избыток дождевой воды остается для растений бесполезным, потому что он не попадает в почву, а стекает по ее поверхности.
Из этого видно, что, желая доставить растениям большее количество полезной для них воды на черноземе, мы должны изменять проницаемость его для воды, т. е. придавать ему такое состояние, при котором в него просачивалась бы вся вода даже во время очень сильных дождей.
Вода, просочившаяся в почву, задерживается в ней в большем или меньшом количестве; эту способность почв мы называем их влагоемкостью. У почв, состоящих из крупных зерен, влагоемкость обыкновенно очень мала, потому что в них остается только та вода, которая смачивает поверхность песчаных зерен; в широких скважинах между зернами вода почти не задерживается. У почв, состоящих из мелких частиц, вода задерживается и во всех скважинах между частицами. Чернозем поэтому отличается влагоемкостью, и это его свойство служит между прочим, причиною того, что для смачивания чернозема до значительной глубины требуются очень значительные количества воды; если пройдет даже большой дождь, то вся вода его может задержаться только верхним незначительным слоем почвы, вследствие того что даже незначительное количество такой почвы может задержать очень много воды. Вообще, как мы увидим ниже, чернозем промокает до значительной глубины только зимою и весною; летние дожди в этом отношении не надежны, потому что смачиваемый или верхний слой, под влиянием солнца и ветра, обыкновенно быстро высыхает и поглощенная черноземом из летних дождей вода большего частью не попадает в глубокие слои его.
Попробуем раскопать черноземную почву тотчас же после дождя; мы найдем сверху сырой слой до глубины двух-трех вершков и более, смотря по силе и продолжительности дождя; под этим сырым слоем будет сухая земля, если дождь прошел после долгой засухи. Раскапывая ту же землю через сутки, мы увидим, что влажность проникла глубже, еще через сутки - влажность окажется на еще большей глубине и т. д. Такое распространение влажности в глубину обусловливается особым движением воды, которое всегда совершается в почвах, если влажность их различных слоев не одинакова; это движение воды называется волосным (или иначе капиллярным); волосным - потому, что при этом вода движется по скважинам почвы, тонким, как волос. Поэтому волосное движение воды ясно заметно только в почвах, состоящих из очень мелких частиц, между которыми остаются очень узкие скважины, и потому в черноземе вода, посредством волосного движения, хорошо передается от одного слоя в другой.
Особенную важность волосное движение воды в черноземе получает при его высыхании; чтобы понять это, представим себе, что у нас есть два куска черноземной почвы - сухой и влажной; сложим их вместе так, чтобы они плотно прикасались один к другому, и положим их в такое помещение, в котором они не могли бы высыхать. При наблюдении за ними мы заметим, что вода из влажного куска мало-помалу будет передаваться в сухой; сухой кусок высасывает воду из влажного, и это высасывание прекратится только тогда, когда оба куска сделаются одинаково влажными, причем в обоих будет находиться столько воды, сколько было ее сперва в одном влажном куске. То же самое совершается при высыхании почв: сперва, под влиянием солнца и ветра, высыхает самый верхний слой почвы; сделавшись суше, он начинает высасывать воду из лежащего под ним слоя; второй слой, отдавши верхнему часть своей воды, начинает высасывать воду из третьего слоя, и т. д. Верхний слой, всасывая воду из нижнего, постоянно теряет эту воду, которая улетает в воздух в виде пара; поэтому он постоянно бывает суше лежащего под ним слоя и, следовательно, постоянно высасывает из него воду; по этой же причине второй слой постоянно высасывает воду из третьего, третий из четвертого и т. д. Следовательно, при высыхании почвы существует постоянное волосное движение воды по направлению кверху, и это движение в черноземе, вследствие мелкости его скважин, доходит до значительной глубины. В почвах из крупных зерен, например в песчаных, вода, посредством волосного движения, может передаваться только па незначительные расстояния.
Ток воды в черноземе при его высыхании можно уподобить течению керосина по фитилю зажженной керосиновой лампы; в верхней часто фитиля керосин постоянно сгорает, и взамен сгоревшего по фитилю вверх притекает новый керосин; точно так же при высыхании чернозема с его поверхности постоянно испаряется (т. е. улетает в воздух в воде пара) вода и взамен этой воды из нижних слоев постоянно притекает к поверхности новая вода посредством волосного движения.
Очевидно, что с поверхности черноземной почвы теряется при высыхании столько воды, сколько притекает из нижних слоев; отсюда ясно, что если мы желаем уменьшить потерю воды почвою вследствие высыхания, то для этого нужно сделать почву такою, чтобы вода в ней не могла передаваться снизу до самой поверхности, но чтобы волосное движение воды на некоторой глубине останавливалось. Чтобы показать, что нужно для этого сделать, мы возьмем для этого опять сравнение с фитилем керосиновой лампы; если мы подрежем фитиль лампы так, что его верхняя часть будет соединяться с нижней только одной ниткой, то движение керосина в верхнюю часть фитиля почти прекратится, лампа погаснет и расход керосина остановится. Точно так же, если мы каким-нибудь орудием подрежем черноземную почву на некоторой глубине так, что сделаем верхний слой почвы рыхлым, то волосяные скважины нижнего слоя не будут соединены со скважинами верхнего слоя и передача воды из нижнего слоя в верхний почти прекратится; кроме того, в верхнем рыхлом слое отдельные частицы почвы будут разъединены между собою, между ними образуются широкие щели, по которым волосное движение воды не совершается. При таком состоянии почвы верхний слой уже не может высасывать воду из нижних слоев и высыхание почвы приостановится или, по крайней мере, будет значительно ослаблено.
Из всего сказанного видно, что для обеспечения растений от недостатка воды на черноземе мы должны придавать чернозему большую проницаемость для воды и поддерживать верхний слой его в таком состоянии, чтобы он не высасывал воду из нижних слоев. Но кроме этого есть еще весьма важное обстоятельство, требующее нашего особенного внимания. Мы должны рассмотреть, как изменяется содержание воды в черноземе в различные времена года. Исследования, произведенные в течение последних двух лет, показали нам, что если судить по влажности почвы, то год для черноземной области можно разделить на две половины: в течение одной из них чернозем накопляет в себе влагу, в течение второй половины чернозем постоянно высыхает; это ясно видно из следующих цифр, полученных при исследованиях в Екатерпнославской губ.:
Почва содержала воды в среднем до глубины 1 аршина в процентах и в пудах на десятине[2]
|
|
1891 г. |
1892 г. |
||
|
Февраль |
24,1% |
192 800 пудов |
23,6 % |
188 800 пудов |
|
Март |
20,4 |
163 200 » |
23,8 |
190 400 » |
|
Апрель |
21,1 |
168 800 » |
21,1 |
169 600 » |
|
Май |
19,8 |
158 400 » |
17,9 |
143 200 » |
|
Июнь |
15,6 |
124 800 » |
17,0 |
136 200 » |
|
Июль |
13,6 |
108 800 » |
16,0 |
128 800 » |
|
Август |
13,6 |
108 800 » |
15,0 |
120 000 » |
|
Сентябрь |
14,1 |
112 800 » |
13,3 |
106 400 » |
|
Октябрь |
14,8 |
118 400 » |
14,3 |
114 400 » |
|
Ноябрь |
17,7 |
141 600 » |
22,6 |
180 800 » |
|
Декабрь |
22,2 |
177 600 » |
22,1 |
176 800 » |
|
|
1893 г. |
1894 г. |
||
|
Январь |
23,9 |
187 200 » |
23,3 |
186 400 » |
Цифры этой таблицы показывают нам, что есть такое время года, когда в почве содержится наибольшее количество воды: это время-февраль и март; затем есть другое время года, когда почва заключает в себе наименьшее количество воды: это - август и сентябрь. Все время от сентября до февраля и марта есть время накопления в почве воды; в промежуток времени от марта до сентября почва высыхает, несмотря на выпадающие весною и летом дожди. Весенние и летние дожди, как оказывается, не в состоянии поддержать весеннюю влажность почвы, или другими словами - весною и летом почва испаряет воды гораздо более того, сколько выпадает ее с дождями. Из этого видно, что зимнее накопление воды в почвах имеет для растений огромную важность, особенно для чернозема, потому что в черноземе, вследствие его большой влагоемкости, вода летних кратковременных дождей не может проникать до значительной глубины и, будучи поглощена верхним слоем, быстро испаряется из него в воздух под влиянием горячих лучей солнца. Вследствие этой невозможности глубокого просачивания летней воды в чернозем дожди летом и весною не оказывают заметного влияния на высыхание почвы летом; черноземная почва высыхает постоянно до осени, как будто бы летних дождей совсем не было, потому что вода этих дождей за исключением редких случаев поглощается только верхним слоем чернозема и потом быстро испаряется, не оказывая никакого влияния на среднее содержание влаги во всем слое до глубины аршина. Если бы исследования наши относились к песчаным почвам, то в них мы не заметили бы такой резкой разницы между зимним и летним временем; весною эти почвы содержат немного воды, потому что влагоемкость их мала; в течение летнего времени при каждом сильном дожде песчаная почва может промокать до значительной глубины вследствие того, что дождевая вода легко просачивается в них и задерживается верхними слоями в незначительном количестве. В почвах песчаных почва несомненно несколько раз в течение лета бывает после дождей до значительной глубины так же влажна, как и весною после схода снега.
Заканчивая на этом первое чтение, мы можем вкратце выразить его содержание таким образом: для предохранения растений от действия засух на черноземе мы должны, главным образом, иметь в виду три цели: 1) возможно большее накопление в почве воды в течение зимнего времени; 2) поддержание проницаемости почвы для воды с тою целью, чтобы вода всякого дождя или снеговая вода проникала по возможности вся в почву, а не стекала бы поверхностно; 3) прекращение волосного движения воды в почве до самой поверхности ее, потому что этою мерою ослабляется или даже почти совсем прекращается высыхание почвы. В следующих чтениях будет указано, какие практические приемы должно употреблять для достижения этих трех целей.
[1] Количество воды, выпадающей в виде дождя и снега, определяется глубиною слоя воды, который мог бы образоваться на ровной горизонтальной поверхности, если бы вода не просачивалась в почву и не стекала с нее. Для перечисления на русские меры заметим здесь, что вершок равняется почти 44 ½ мм.
[2] 1% влаги, для слоя в 1 аршин глубиною на пространстве десятины составит около 8000 пудов воды, или более 10 000 ведер.
3) П.А. Костычев. Избранные труды