Биотехнология природного земледелия: Алтайский вариант (очерк–исследование)

Факты, наблюдаемые уже лет сто, показывают: полноценное питание растений в природе опосредовано. Его обеспечивают две группы «снабженцев». Первая — прикорневые или ризосферные микробы. Вторая — грибы, образующие микоризу.

Активно стремясь выжить, растения реагируют, «думают» не столько кроной, сколько корнями. Точнее, их юными растущими кончиками и корневыми волосками. Именно волоски — активная зона обмена. Обмена, а не только всасывания! Корни постоянно выделяют разные БАВ, сахара и даже аминокислоты. В почву уходит до 40% всех продуктов фотосинтеза. Для чего? Так растения целенаправленно привлекают и разводят нужных микробов и грибы. Корешки растут буквально в чулке из симбиотических колоний.

Вдумаемся: Природа не расходует зря ни одной молекулы, а тут — почти половина всей энергии! Разумеется, ее тратят недаром. В обмен растения имеют полное и всестороннее почвенное обслуживание, от питания и ферментов до гормонов и антибиотиков. Отдавая то, что имеют, растения получают то, чего сами взять не могут. Напомню: в обмен на грамм азота азотофиксаторам скармливается 10 г. глюкозы. Так же, по бартеру, «вымениваются» защитные вещества, стимуляторы, минералы, а у грибов — и вода. Это истинный симбиоз — тут все заботятся друг о друге. Без него у растений не было бы шансов выжить.

РИЗОСФЕРА

Микробы ризосферы изучены весьма детально. Это разные сапрофиты — любители сахаров и прочей легкодоступной пищи. Кто–то фиксирует азот воздуха, кто–то переводит его в простые соли, кто–то растворяет фосфор и калий, кто–то поставляет микроэлементы, кто–то ферментативно разлагает прочные гуминовые соединения. И все, как зеницу ока, берегут своих кормильцев — растения — от нападения патогенов, выделяя целые комплексы фитонцидов и антибиотиков. Например, сапрофитный гриб Trichoderma lignorum производит до 60, псевдомонада — до 40, а сенная палочка — около 80 «лекарств»! В природе растения почти не страдают от корневых гнилей — в отличие от «интенсивных» полей.

И вот самое важное: ассоциация ризосферных микробов тонко управляется самим растением. Выделяя то или это, растение буквально заказывает, что ему сейчас нужно. Например, нужен азот — выделяет углеводы и сигнальные вещества для азотофиксаторов. Те съели всю свою порцию, дали пайку азота — и сошли со сцены: ужались, растворились, окуклились в цисты. Теперь нужен фосфор, и растение чем–то кормит фосфомобилизаторов. Псевдомонадам — защитникам от гнилей — нужен азот, и выделяются аминокислоты. И так весь сезон: корни растут, и вокруг них все время «дышит» состав и «качается» численность обслуги.

Иначе говоря, ризосфера — не просто поставщик, но и дозатор. Те фантастические датчики, с помощью которых ученые выращивают в фитотронах невероятно продуктивные растения — вот они. Если есть все условия для микробов, растение использует их по максимуму. Многие, первыми из коих были изучены бобовые, поселяют симбионтов прямо в своих корнях. Прорастающее семечко «ловит» симбионтов в почве, быстро прикармливает, поселяет и начинает «доить». Иначе всходы развиваются крайне медленно и хило.

Теперь проясним общую картину. Считается, что главная работа ризосферы — поставка азота в обмен на сахара. И многие идеализируют азотофиксацию, считая ее чуть ли не единственным источником азота. На деле ее возможности ограничены: плата азотофиксаторам очень недешева — 10 частей глюкозы! Посему в природе используется более простое и малозатратное азотное питание: прямое всасывание органических растворов. Высокий белковый обмен почвы может давать азота на порядок больше, чем все азотофиксаторы. Чем больше в почве грибов и бактерий, тем активней белковый обмен, и тем проще получать азотистые вещества. В том числе и органические, типа аминов и аминокислот. Как же их не заметили? Да просто: их азот агрохимическим анализом не определяется.

Крохотным бактериям и микрогрибкам, хоть их и триллионы, недоступен большой объем почвы. Сравните с ними шляпочный гриб: центнеры его грибницы могут пронизывать сотни кубометров почвы. И представьте, вся эта живая масса напрямую подключена к корням растений!

МИКОРИЗА

В добывании почвенных растворов и воды грибам, видимо, нет равных. Всасывающая поверхность грибниц в сотни раз больше, чем у корней. Некоторые грибницы расползаются на сотни метров и весят по нескольку тонн! И если растения могут усваивать только «юный», подвижный гумус, то сапрофитные грибы с их ферментным аппаратом — почти все: и фосфориты, и прочные гуматы, и клетчатку с лигнином, а уж органику мульчи «глотают, не жуя».

Растения и грибы нашли друг друга еще на заре живого мира, и с тех пор вместе. По разным данным, до 95% всех наземных растений могут создавать микоризу с дружественными грибами. Их совместная эволюция закреплена генетически: у растений давно найдены «микоризные» гены, а у грибов — «растительные». Фактически, правильнее говорить о микоризе, как о самостоятельной, особой форме питания растений.

Для природных почв микориза — не исключение, а основное правило. А вот в пахотных почвах эти грибы жить не могут: не выдерживают разрушительного землепользования. Немногие опыты показывают: микориза может значительно увеличивать урожайность. Судя по всему, культурные растения здорово без нее страдают! Но вот парадокс: этих исследований — единицы. Дельную информацию о микоризе найти очень сложно: о ней знают лишь немногие ученые да самые продвинутые лесоводы. А для полей, садов и огородов микориза — terra incognita, белое пятно в агронауке.

В отличие от микробного симбиоза, микориза — очень плотный контакт, почти срастание. Грибница может оплетать корни, присасываясь, а может врастать своими выростами прямо в клетки корневых тканей. Здесь тот же взаимовыгодный обмен: растения грибам — сахара, а грибы растениям — воду и свои растворы, как минеральные, так и органические. Причём, судя по всему, в огромных количествах: подключившись к грибу, многие растения даже перестают выращивать корневые волоски! Фактически, образуется единый организм: грибо–растение.

Показано: корни сами ищут подходящую грибницу, и особенно усердно, когда чего–то не хватает в питании. Факт: почти все растительные семейства — микоризники. Некоторые вообще без грибов жить не могут. Вспомните хотя бы вересковые, брусничные, облепиху, орхидеи, лещину — те без своего гриба даже не прорастают. Из грибов же симбиотируют далеко не все, а лишь те, кто привык питаться растительной глюкозой. Эти тоже сами ищут в почве своего партнёра — стремительно растут в сторону учуянного сахара. Даже споры этих грибов не прорастают без корневых выделений своего партнёра. Как именно сотрудничать, партнёры «догадываются» по сигнальным веществам. Если ризосферные микробы — специализированные магазины, то микориза — гипермаркет. Видимо, обмен продуктами и питание она увеличивает многократно. И прежде всего — снабжение водой. Главная беда наших растений — дефицит влаги. В среднем, на сухой килограмм урожая растения испаряют 500-900 литров воды. Почти вся она улетает через листья, обеспечивая упругость, прохладу и поступление питания. При любой нехватке воды растения тут же замирают, снижая испарение. Для них это способ выжить, а для нас — потеря урожая. Мы усердно поливаем огороды, но наши шланги и лейки — убогость: вода, вылитая на голую поверхность, почти вся испаряется, не дойдя до корней. Такой полив лишь охлаждает и засоляет почву.

А вот микориза — настоящий насос. В природе она фактически исключает водный дефицит, усиливая подачу воды часто на порядок. И вода это не простая — растворы минералов, витаминов и других важных БАВ.

Особо важна поставка калия (К) и фосфора (Р), без которых нет нормального развития и плодоношения. Их запасы в почве огромны, но калий быстро вымывается, а фосфор, наоборот, очень трудно растворить. Фактически, частый дефицит Р и К — результат отсутствия микоризных грибов. Только они дают эти элементы строго по потребности, моментно и сбалансировано. Никакой агроном не в состоянии соблюсти такой режим.

Однако прямой дефицит Р и К — только часть проблемы. Это — простой «стройматериал». А есть еще и сами «строители»: гормоны развития. Закладкой плодовых органов руководят именно они. И тут открывается еще одна, возможно, главная роль микоризы.

Оказывается, сам гриб может стимулировать свои растения, поставляя корням определенные гормоны. Например, гиббереллины, растительные гормоны роста. Их найдено уже под сотню! Но грибу не обязательно синтезировать их: грибницы могут их просто передавать, создавая «коммуникационные сети». Опыты с использованием «меченых атомов» показали: гриб подключается не к одному, а сразу ко многим растениям, связывая их в единую систему. И питательные вещества, и гормоны, и БАВ циркулируют через грибницу, поддерживая жизнь всей популяции. Фактически, с помощью микоризы растения и кормят, и стимулируют друг друга. Сверхорганизм биоценоза — не метафора, а буквальность. Он имеет даже «кровеносную систему»! Не потому ли сеянцы вблизи «родителей» развиваются лучше?.. Не потому ли растительные сообщества так устойчивы?

Но и биохимия — еще не все. Очевидно, микориза — энергоинформационная система связи через корни. Известно: повреди одно растение — тут же реагируют и его соседи по почве. Не микориза ли виновна в столь быстрой реакции? Молдавский академик С. Н. Маслоброд установил: живые клетки и части растений активно общаются с помощью мгновенных кодированных электромагнитных сигналов. Почему грибница должна быть исключением?

Нельзя забывать и об информационной памяти самой воды. Вода — система молекулярных кластеров, жидкий кристалл, буквально считывающий информацию со всего, с чем соприкасается. Вероятнее всего, симбионты общаются и через воду. Природная вода, проходя через грибницу, несет растению отчет о потребностях гриба. Раствор, поступающий от растения, несет грибу данные о нуждах растения.

Нам важно следствие этого общения: гриб интенсивно забирает «лишнюю» глюкозу, давая растению все для ее нового синтеза. Фактически, микориза стимулирует усиление фотосинтеза.

Итак, микориза — это полноценные «еда и питье», передача гормонов и информации. А в целом — качественная связь растений, устойчивость и цельность биоценозов. Вот так, — ни много, ни мало! А если учесть и прямой обмен генами, то ясно: с корнями сотрудничает цельная, неразрывная система «грибы–бактерии–фауна». И в ней бурлит такой интенсивный обмен и продуктами, и информацией, который мы не в силах даже вообразить!

Страшно подумать: в копаных и паханых почвах все эти древние природные механизмы убиты. Полезным грибам тут не выжить, фауны крайне мало, а микрофлора наполовину патогенная. И вот это — «агрокультура»! Может, потому и живут наши растения, как одинокие путники в пустыне: страдают, болеют и плодоносят не каждый год? И клянут судьбу, попав в горшки, стерилизованные теплицы и «вспушенные» грядки, и морщатся, глотая удобрения и яды?.. То «прут в лопух» и почти не дают плодов, то покрываются плодами и чахнут?..

«Но они, тем не менее, плодоносят!» — возразите вы. Да. Но чаще всего — вынужденно, от страха, для скорейшего продления рода. Для промышленной агрономии это норма. Но не надо путать дефицит и нормальное питание! На самом деле, растения могут быть нормально накормлены. И обслужены, и связаны между собой. Они могут и бурно расти, и хорошо плодоносить каждый год, без периодичности и утомления. Это возможно — если их обслуживают микоризные грибы и симбионты ризосферы, а помогают им черви. В этом и состоит суть природного землеДелия.

Итак, вырисовывается ясная картина растительного питания. Основное питание — динамическое, за счет почвенного пищеварения. Дополнительное, запасное — гумусное. Как первое, так и второе в норме — симбиотическое, и лишь при невозможности симбиоза — автономное.