Костычев ПА О борьбе с засухами посредством обработки полей и накопления снега
ПОЧВЕННАЯ ВОДА ПОЛЕЗНАЯ И БЕСПОЛЕЗНАЯ ДЛЯ РАСТЕНИЙ;
СПОСОБЫ СКОПЛЕНИЯ НА ПОЛЯХ СНЕГА
Предыдущим чтением я старался выяснить, что для устранения вредного влияния засух на растения в черноземной полосе необходимо стремиться к достижению трех указанных выше целей. Настоящее чтение я намерен посвятить разъяснению того, какими практическими средствами можно достигнуть первой указанной мною цели, т. е. что нужно делать для того, чтобы черноземная почва в течение зимы накопляла в себе возможно большее количество воды.
Но так как нам впоследствии придется постоянно обращаться к рассмотрению того, какое количество воды в почве нужно считать достаточным для получения хороших урожаев, то я считаю необходимым остановиться сперва на рассмотрении этого вопроса.
Многочисленными точными исследованиями установлено, что растения для образования одного пуда сухого вещества должны высосать корнями из почвы около 300 пудов воды. Вместе с этою водою корни всасывают другие питательные вещества, и все это в живом растении передвигается из корней в листья, откуда избыток воды выделяется в воздух в виде пара. Следовательно, если с одной десятины мы снимаем, например, 100 пудов зерна и 200 пудов соломы, т. е. всего около 300 пудов, то для образования такого урожая (если прибавить к этому еще корни) нужно по меньшей мере 90 000 пудов такой воды, которую растения могут высосать из почвы. Кроме того, исследования над жизнью растений на разных почвах показали, что растения ни из какой почвы не могут выбрать всю воду до конца. Не трудно понять причины этого. В каждой почве вода находится или в скважинах, или на поверхности почвенных частиц. Если, например, мы обмокнем в воду камень, то, вынувши его, увидим, что поверхность камня сделалась мокрою, потому что вода прилипает к его поверхности; каждая частица почвы в сущности есть не что иное, как тот же камень, но только очень малого размера, иногда не более тонкой пылинки. В сырой почве каждая такая пылинка облечена тонким слоем воды, подобно смоченному камню. Высасывая воду из почвы, корни растений собирают воду, прилипшую к почвенным частицам. Если бы мы пожелали снять воду с намоченного камня, то для этого нужно приложить к намоченному камню что-нибудь такое, - к чему вода прилипает еще сильнее, например сухое полотенце. Всякий знает, однако, что нельзя вытереть камень досуха сырым полотенцем; свежие корни растений можно уподобить не сухому, а сырому полотенцу, потому что в живых корнях содержится очень большое количество воды; перерезавши свежий корень, мы увидим, что вода из него выступает каплями, и понятно, что такой влажный корень не может выбрать из почвы всю воду, а выбирает ее только до известной степени. Вообще, чем сильнее сама почва задерживает воду, тем больше в ней остается такой воды, которою растения не могут пользоваться.
Не трудно определить, при каком содержании воды в разных почвах растения перестают получать из них воду. Для этого необходимо вырастить растения в обыкновенных садовых горшках с землею, поливая их по мере надобности, а затем, когда растения достаточно вырастут, перестать поливать их. Через некоторое время растения начнут вянуть, и когда это увядание сделается сильным, землю из горшков можно вынуть и определить, сколько в ней содержится воды. Это и будет та вода, которая для растений остается бесполезною. Таким образом было найдено, что растения перестают получать воду из почв, когда содержание воды в почвах составляет:
| В почве песчаной | 1.5% |
| глинистой | 10.0 |
| черноземе из Екатеринославской губ. | 14.0 |
Или по расчету в слое почвы до глубины одного аршина на одной десятине бесполезной воды для растений содержится:
| В почве песчаной | 12 000 пудов |
| глинистой | 80 000 |
| черноземе из Екатеринославской губ. | 112 000 |
После этих предварительных замечаний мы обратимся к предмету нашего чтения, т. е. к рассмотрению тех средств, при помощи которых можно накоплять в почве возможно большее количество воды.
В этом отношении давно уже указывается многими на скопление снега на полях. Снег есть тот источник, из которого земля получает воду, находимую в ней весною; но обыкновенно думают так, что земля пропитывается снежною водою только во время весны при таянии снега. Снег, лежащий на полях зимою, считается до наступления теплого времени совершенно мертвым покровом, под которым в земле не происходит никаких изменений. Те исследования, которые я сообщил на предыдущем чтении, показывают, что это не так, что снег имеет гораздо большее значение, чем обыкновенно думают. Из сообщенных мною цифр мы видим, что влажность почвы, начиная с сентября, постоянно возрастает в течение всей зимы, так что уже к январю месяцу, когда еще снег не начинает таять, содержание влажности возрастает на 10% в аршинном слое почвы, т. е. за три месяца в почве прибавляется 80 000 пудов воды. Такое неожиданное явление объясняется тем, что если земля с осени замерзает до выпадения снега, то потом, когда закроется толстым слоем снега, она снова оттаивает. Снег, закрывая почву сверху, не дает ей охлаждаться, даже при сильных морозах, так что под толстым слоем снега мы нередко на поверхности почвы находим температуру около 0°, между тем как в то же время на открытом воздухе может быть не меньше 15-20° мороза. Глубокие слои почвы во время зимы остаются теплыми, и от них передается тепло верхнему слою; от этого верхний слой оттаивает, так как он в то же время под снегом не охлаждается. Поэтому в течение всей зимы из снега, лежащего на земле, в нее просачивается вода, так что почва делается все более и более влажною, начиная с верхних слоев.4 Так, например, в сентябре все слои до глубины аршина содержали около 14% воды; в ноябре почва промокла уже на шесть вершков и содержала в этом слое около 20% воды; в декабре содержание воды более 20% было уже на глубине восьми вершков, в январе - на глубине двенадцати вершков и в феврале - на глубине более аршина. Из всего этого видно, какую важность имеет глубокий снежный покров; под ним почва лучше пропитывается водою не только в течение всей зимы, но и весною, когда тает снег, вода проникает в нее легче, потому что земля оттаивает раньше таяния снега. Если снег будет таять в то время, когда земля еще мерзлая, то в землю попадет меньше воды, потому что мерзлая земля не так легко пропускает ее. Итак, следовательно, накопление на полях снега составляет одно из важнейших средств, при помощи которых хозяева могут бороться с засухами.
Но какими же средствами, спрашивается, можно содействовать накоплению на полях снега?
В этом отношении давно уже указывают на полезность разведения леса, живых изгородей, опушек и т. п. Полезное влияние древесных насаждений хотя и было известно, но, к сожалению, до сих пор редко когда измерялось. Исследования, на которые я уже ссылался несколько раз, организованные на средства Лесного департамента, в Екатеринославской губ., в Великоанадольском лесничестве, дают и в этом отношении весьма важное указание. Так, например, в марте 1891 г. в лесу было столько снега, что если бы он весь растаял, то закрыл бы поверхность земли слоем воды в 150.6 мм, или около 3 ½ вершков; в то же время на соседнем открытом поле воды в виде снега было только 48.2 мм, или немного более одного вершка, т. е. втрое меньше, чем в лесу; к весне 1892 г. в лесу было воды в виде снега более 40 мм, тогда как в поле около 20; в феврале 1893 г. в разных местах леса было воды в виде снега более 100 мм, тогда как в полях от 23 до 50.
Не нужно думать, что избыток снеговой воды в лесу не попадает в почву. Определение в почве воды, произведенное в марте 1891 г., показало, что в лесной почве, бывшей под глубоким слоем снега, содержалось воды в слое до глубины одного аршина 21.4%; в то же время на соседнем поле почва на той же глубине содержала в среднем только 17.2% воды, или по слоям:
Лесная почва Полевая почва
До глубины 2 вершков 24.5% 23.6%
От 2 до 6 » 24.4 18.6
» 6 » 8 » 21.6 13.8
» 8 » 12 » 18.3 15.3
» 12 » 16 » 18.4 14.5
Среднее 21.4% 17.2%
Если сравнить влажность этих двух почв только по средним цифрам, то можно признать разницу в их влажности, всего только в 4.2%, очень не важною; но совсем другое окажется, если мы сперва выключим ту воду, которая для растений бесполезна; такой воды в екатеринославском черноземе, как мы видели, около 14%. Только то, что в почве находится сверх этого, полезно для растений, и такой полезной воды в лесной почве было 7.4%, а в почве соседнего поля только 3.2%, т. е. почти в 2 ½ раза меньше, чем в лесной земле. Если перечислить это на вес, то окажется, что в первом случае одна десятина содержала в аршинном слое 60 000 пудов, а во втором случае 25 000 пудов полезной воды. Уменьшая эти цифры в 300 раз, мы получим вес возможного урожая на обеих почвах, если предположим, что вся эта вода будет поглощена растениями. В первом случае урожай будет около 200 пудов зерна и соломы, или около 70 пудов зерна; во втором случае общий урожай будет около 80 пудов, или зерна меньше 30 пудов. На самом деле разница между этими двумя почвами по урожайности будет еще сильнее, потому что в полевой земле уже на глубине шести вершков влажность не превосходит 14%, т. е. полезная вода в этой почве находится только в верхнем слое, из которого она быстро испаряется в воздух при наступлении теплого времени, и потому на этой земле в сущности нельзя было получить никакого урожая, что и было на самом деле.
Нужно заметить, что в течение зимы снег накопляется не только в лесу, но и на лежащих возле него полях, и потому понятно, что в засушливые годы поля возле лесов отличаются несравненно большею урожайностью. До какой степени значительно может быть влияние леса в этом отношении, может показать следующий пример: в Тульском имении графа Бобринского озимое поле 1891 г., окруженное с трех сторон лесом, дало урожай в 90 пудов зерна с десятины, в то время как на полях соседних имений едва собраны были семена.
Нужно заметить, что значительное просачивание воды в лесные почвы доказывается не только указанными выше научными и практическими наблюдениями, но и самыми лесными почвами. Во многих местах черноземной полосы леса в давно прошедшие времена, между прочим, вырастали на черноземе, и в настоящее время, сравнивая эти лесные земли с таким черноземом, который под лесом никогда не был, мы находим между ними значительные отличия. Чернозем, никогда не бывший под лесом, отличается темно-бурым, почти черным цветом, который становится постепенно светлее, переходя мало-помалу в желто-бурый цвет подпочвы. Чернозем, бывший под лесом, имеет совсем другой вид. Почвенный слой в нем содержит менее перегноя, потому что растительные остатки здесь перегнивали быстрее, вследствие большого содержания воды; почвенный слой лесной земли отличается сероватым цветом от нахождения в нем таких частей перегноя, которые образуются обыкновенно при избытке воды. Кроме того, есть другие признаки, показывающие, что в лесных землях вода просачивалась до большой глубины. В то время, когда чернозем начал только образовываться, когда в теперешней черноземной земле еще не было перегноя, вся она была желто-буроватого цвета и на всей глубине пропитана была меловыми частицами.5 При сгнивании растительных остатков и при просачивании сквозь землю воды меловые частицы вымывались из почвы и уносились до той глубины, до которой просачивается в землю вода. Исследование черноземных земель, бывших под лесом, и рядом с ними лежащих степных показывает, что в лесных землях меловые частицы унесены на гораздо большую глубину вследствие более обильного и более глубокого просачивания воды.
Особые изменения чернозема под лесом дают возможность при первом же взгляде отличить чернозем, бывший под лесом, от настоящего степного чернозема даже и после вырубки лесов. С помощью этого мы можем без особого труда убедиться в том, что в прежнее время в черноземной области лесов было гораздо больше, чем теперь. Так, например, весь черноземный юго-запад за Днепром состоит почти исключительно из бывших лесных земель, среди которых находятся только небольшие площади настоящего степного неизмененного чернозема. По исследованиям проф. Докучаева, в Полтавской губернии в прежнее время около 30% всех земель занято было лесом. Проезжая в прошлом году по Дону, я нашел, что в Епифанском, Лебедянском, Данковском и Елецком уездах прежде были обширные леса, от которых не осталось никаких других следов, кроме особого изменения чернозема. То же самое замечается в губерниях Пензенской, Симбирской, Самарской и Саратовской. Так как в прежнее время черноземная область была более лесиста, то очевидно, что в ней было более таких мест, где зимою скоплялось больше снега и где к весне земля содержала более влаги, т. е. было более мест, где растения не столь сильно страдали от недостатка воды в почве, как теперь.
Поэтому разведение лесных насаждений следует признать весьма важным средством для скопления снега; но надо заметить, что в настоящее время едва ли можно надеяться на восстановление прежнего количества лесов в черноземной полосе; хорошие земли нужны здесь для земледельческой культуры, и потому для лесов придется отвести преимущественно такие земли, которые негодны для распашек по бесплодию или по другим причинам, как, например, сыпучие пески, склоны оврагов и балок и т. п. Хотя и этим сделано будет много, по сравнению с теперешним, но все-таки гораздо большая часть полей останется вне влияния леса, и потому кроме сплошных лесных посадок необходимо пользоваться другими средствами для накопления на полях снега.
Из таких средств как на одно из важнейших указывают на разведение вокруг полей живых изгородей. Значение их действительно может быть весьма велико. На открытых полях черноземных местностей выпадающий осенью снег иногда вскоре сдувается ветрами вновь дочиста. Так было, например, осенью 1891 г. в Саратовской губернии, где выпавший снег слоем не менее аршина через несколько дней снесен был весь без остатка и почва опять была обнажена. При таких обстоятельствах изгороди превосходно удерживают снег, и для этого не требуются какие-либо большие насаждения. Простые наблюдения показывают нам, что достаточно какого-нибудь одного куста, одного "клочка травы, чтобы возле них образовался бугор снега. Следовательно, небольшие и неширокие живые изгороди могут задерживать очень большие количества снега; действие их, разумеется, сильнее всего будет в тех случаях, когда они будут иметь направление, перекрестное с направлением господствующих ветров.
Не нужно, однако, думать, что с помощью одних живых изгородей можно избавиться от недостатка снега на полях зимою. Каждая изгородь задерживает снег только на известном расстоянии, дальше которого влияние изгороди прекращается. Определить расстояние, до которого может действовать изгородь, можно измерением угла склона снежного сугроба возле изгороди; по некоторым наблюдениям, произведенным отчасти по моей просьбе, сугробы чаще всего имеют уклон около 10-12°. Легко вычислить, что при таком уклоне сугроб с обеих сторон изгороди будет иметь ширину, превышающую в пять раз высоту изгороди; т. е. при высоте изгороди в 1 сажень ширина сугроба будет с каждой стороны по 5 сажень. Таким образом для накопления возможно больших количеств снега необходимо бы проводить изгороди в расстоянии 10 сажень одну от другой. Расстояние это увеличится весьма немного, если мы предположим гораздо меньший угол уклона поверхности сугроба, так что, очевидно, полное действие могут оказывать изгороди, проведенные на таком близком расстоянии друг от друга, которое было бы весьма неудобно во многих отношениях; обработка полей была бы тогда затруднительна, разведение и содержание самих изгородей очень дорого и т. п. Поэтому живыми изгородями в деле задержания на полях снега можно пользоваться только как первоначальными опорными пунктами для задержания первого снега. Когда возле изгороди образовался сугроб, то задержанным снегом можно пользоваться для задержания еще больших количеств его. С этою целью г. Баталин предложил пропахивать снег для того, чтобы образовать из него валики, которыми задерживаются новые количества снега; если, например, изгородь задержала снег, то, пропахивая сугроб возле его края, мы образуем здесь валик, при помощи которого сугроб сделается шире; пропахивая потом еще далее от изгороди, мы еще более расширим сугроб и т. д. Таким образом все поле может покрыться рядом гребней, с углублениями между ними.6
Неравномерность распределения снега в таком случае не сопровождается неравномерным промачиванием земли весною. При наблюдениях над таянием снега легко заметить, что вода, которая получается при его таянии, не просачивается в землю под самим сугробом, а только в тех местах, где снег совсем стаял и земля отошла. Пока существует весною сугроб, в нижней его части на поверхности земли обыкновенно находится ледяная корка, не пропускающая сквозь себя воду. Поэтому при таянии сугроба вода стекает к его краям и здесь просачивается в оттаявшую землю. Если снег будет лежать на поле в виде гребней с углублениями между ними, то он сойдет раньше там, где его меньше, т. е. в углублениях. К этим проталинам будет стекать вода с двух соседних сугробов и будет просачиваться там, где сугроб кончается, т. е. на краях проталины. Так как при таянии снега проталины расширяются постепенно, то таким образом будут промачиваться все новые и новые участки земли. Позднее всего земля будет промочена там, где снега было всего больше. Очевидно, что при этом та земля, которая лежала под самой высокой частью сугроба, получит не всю воду, которая лежала над нею в виде снега; часть этой воды перейдет при таянии снега на соседние места, где снегу было мало. Кроме того, нужно заметить, что расположение снега на поле в виде гряд с промежутками между ними будет содействовать тому, что до полного стаивания снега с полей не будет стекать вода; каждый сугроб до тех пор, пока он совсем не стает, будет представлять собой плотину, задерживающую сток воды, которая и будет просачиваться на месте. Для достижения этого в тех случаях, когда поле имеет уклон, необходимо вести дело так, чтобы гряды снега шли поперек ската; при таком условии сток воды с полей будет доведен до наименьших размеров и земля пропитается наибольшим количеством воды. Из всего этого ясно видно, какую огромную важность может иметь уход за распределением снега на полях, при наступлении морозов, и их остающиеся стебли способствуют задерживанию снега на озимом поле, т. е. лучшему промачиванию земли зимою и весною, а следовательно, и предохранению земли в течение весны и лета от вредного влияния засух.
Скопление зимою на полях снега представляет, как мы видим, весьма важное средство к борьбе с засухами; не нужно, однако, думать, что одним этим средством хозяин может достигнуть многого. При большом снеге земля к весне будет действительно хорошо пропитана водою, но если после этого не будут применяться средства для сохранения накопленной таким образом воды, то пользы от него получится мало, потому что и влажная земля может высохнуть очень быстро без употребления мер против такого высыхания. Мне приходилось видеть хозяйства, где лесные опушки и изгороди разведены в больших размерах исключительно для удержания снега, но при этом не обращается достаточного внимания на такую обработку полей, которая по возможности устраняла бы высыхание почвы. Урожаи в таких хозяйствах возле самых опушек действительно несколько лучше, но их, во всяком случае, далеко нельзя считать удовлетворительными. Кроме этих есть хозяйства и другие, в которых никаких особенных средств для задержания снега на нолях не употребляется, но обработка земли вполне разумна и направлена к тому, чтобы пак можно лучше сберечь в почве зимнюю влагу; в таких хозяйствах получаются превосходные урожаи из года в год, несмотря на засухи. Очевидно, следовательно, что в борьбе с засухами главное значение имеет разумная обработка земли, и потому хозяева должны посвящать ей особенное внимание.
Нужно заметить, что некоторые приемы обработки имеют огромное значение и при зимнем накоплении влаги в почве. Из таких приемов наибольшего внимания заслуживает разрыхление земли с осени, потому что им облегчается просачивание в почву воды в течение зимы и весны, т. е. в то именно время, когда почва обыкновенно запасается водою; земля, вспаханная с осени, оказывается к весне несравненно более влажною, чем земля, оставленная на зиму в плотном состоянии. Наблюдения в Екатеринославской губернии, на которые я ссылался уже не раз, и в этом вопросе дают нам драгоценные указания. Весною 1891 г. содержалось воды:
В земле, вспаханной с осени В земле, с осени не вспаханной
До глубины 2 вершков 30.0% 25.6%
От 2 до 6 » 26.3 21.0
» 6 » 8 » 25.8 14.7
» 8 » 12 » 24.6 15.0
» 12 » 16 » 23.3 15.5
Среднее 26.0% 18.4%
Если к этим цифрам приложить ту же мерку, какою мы пользовались раньше, т. е. если из них вычесть 14% бесполезной для растений воды, то мы получим в земле, паханной с осени, 12% полезной воды, пли 96 000 пудов на десятине, что достаточно для урожая зерна более 100 пудов. В земле, не паханной с осени, полезной воды было всего 4.4%, или 35 000 пудов на десятине, что может дать урожай менее 40 пудов зерна. Кроме того, нельзя не обратить внимания, что в почве, не паханной с осени, полезная для растений вода находилась в почве только до глубины 6 вершков; между тем наибольшую важность имеет вода, находящаяся в более глубоких слоях, которая не так скоро испаряется из почвы и питает растения в самое сухое время года.
В коротких словах содержание этого второго чтения может быть выражено таким образом: для борьбы с засухами необходимо пользоваться всякими средствами, какие имеются под руками, для задержания на полях возможно больших количеств снега, и, кроме того, весьма важно как для озимых, так и для яровых посевов пахать землю еще с осени, чтобы облегчить просачивание в нее зимней и весенней воды. Только эти средства для борьбы с засухами имеются у хозяина в течение той части года, когда происходит пропитывание почвы водою. Следующие чтения будут посвящены рассмотрению тех средств, какие должен употреблять хозяин для борьбы с засухой в течение другой части года, которую можно назвать временем высыхания земли.