Эко сад и огород. Книга для тех, кто хочет сохранить здоровье. Часть 1. Что определяет плодородие почв (Г. Ф. Распопов, 2018)

Недавно мой сад посетили садоводы из соседнего района, просьба была одна: «Покажи на практике результаты своих секретов, которые ты описывал в статьях в садоводческих журналах. Например, результаты применения аэрированного компостного чая или локального внесения минеральных удобрений, а также мульчирования почвы грубой органикой и мелкой щепой лиственных деревьев. Покажи, как изменилось качество твоей почвы».

Стоял теплый октябрь. Урожай показать легко, он весь убран в подвал, качество и количество и меня, и посетителей порадовало. А почва? Как ее оценить?

На улице уже были первые заморозки, а земля теплая, с приятной комковатой структурой, цвет угольно-черный. По ней идешь, как по перине, она мягкая, пружинистая. И под деревом, и на убранной грядке рука в некопаную почву входит на глубину ладони.

Часто попадаются очень жирные дождевые черви и другая живность. Невозможно поверить, что всего 10 лет назад на месте огорода у дома был безжизненный серый суглинок, а на месте сада – голый песок, без признаков гумуса.

За эти последние годы мои взгляды на основы почвенной экологии сильно поменялись, и сейчас я попытаюсь неспешно поговорить с читателем о создании Живой Почвы. И о теории, и о практике – личном опыте врача и хозяина на своей земле.

Садоводу трудно разобраться в рекомендациях, которые он встречает в популярных изданиях. Чаще всего публикуются известные приемы агротехники, которые копируются из статьи в статью, и в них описываются нормы и способы внесения минеральных удобрений.

Последние 100 лет бурно развивалась агрохимия, что видно по полкам садоводческих магазинов, заваленных минеральными удобрениями, пестицидами и прочей, как ее стали называть разочарованные садоводы, «химией в красивой упаковке».

Сейчас маятник качнулся в другую сторону, все больше садоводы тяготеют к экологическому (органическому) земледелию, к новым знаниям. Появилось много статей так называемых фанатов природного земледелия, и тут же стала раскручиваться реклама чудо-препаратов «природного типа» с недоказанной эффективностью.

Личный опыт

Я и сам, когда начал читать западную научную литературу по органическому земледелию и почвоведению, открыл для себя очень много нового и понял, что надо овладевать современными знаниями, применять их в своем саду. И описывать новые идеи популярным, доступным для простых садоводов языком.

В то же время последние 20 лет земледельческая наука сделала революционные прорывы в области органического земледелия. Не только простые садоводы, но и агрономы, которые учились 20 лет назад, не могут понять современные статьи в научных журналах по почвенной микробиологии, почвоведению и экологии почв, так как они базируются на новейших открытиях в смежных науках – генетике, молекулярной биологии и т. д.

Что меня волнует? Какие главные идеи, которые я открыл для себя за последние годы, мне хотелось бы донести до читателей?

Главное – помнить, что почва живая

В почве несметное число видимых и невидимых живых организмов. Все эти живые существа миллиарды лет эволюционировали вместе с растениями, которые мы сейчас называем культурными, и ради повышения урожайности, извлечения прибыли из почвы травим почвенную живность пестицидами и минеральными удобрениями.

Пытаемся сложнейшую отлаженную за миллионы лет экосистему заменить простыми схемами применения химических удобрений.

Что я хотел бы понять сам и рассказать читателям? Как, ни в коей мере не отрицая, не отбрасывая современную агрохимию, разобраться в роли живых существ в природных экосистемах и научиться управлять этими процессами, мягко применяя минеральные, органические удобрения и средства защиты. При этом думая не столько о прибыли и урожайности, сколько о качестве получаемых продуктов со своей земли.

Современные промышленные сельскохозяйственные технологии основаны на идеях управляемости урожаями и рентабельности производимой продукции. Это немыслимо без фундаментальных научных достижений в области агрохимии. Поэтому промышленные агропредприятия (голландские, польские) используют минеральные удобрения и пестициды без всякой меры, применяют искусственные грунты, капельный полив, автоматизированные сложнейшие системы. Они не могут себе позволить задумываться о почвенной биоте, жизнь микроорганизмов очень сложна, ранима, трудноуправляема и малопредсказуема.

Для садовода-любителя – все наоборот. Ему не по силам создавать автоматизированные агросистемы, не нужно перенасыщать свои почвы минералкой и пестицидами, а достойные урожаи очень хорошего качества он может получать, используя современные знания по биологии почв.

Простой садовод не имеет микроскопа, он не читает книги по микробиологии и почвоведению, представить реальные процессы в почве, которые он не видит простым взглядом, ему трудно.

Вообразите, что вы путешествуете по лесу с опытным ученым-лесоводом. Он вам сможет наглядно показать все сложнейшие взаимосвязи жизни леса, вы своими глазами увидите и деревья, и подлесок, и травы, и птиц, и насекомых, и крупных и мелких животных. Но увидеть живой мир ваших почв вы не можете. Поэтому садовод все многообразие этого мира подчас сводит к полезной роли дождевых червей.

Более продвинутые слышали, что очень важную роль играют грибы, вступающие в симбиоз с растениями, что есть полезные бактерии и можно применять ЭМ-препараты. А вот о роли мелких почвенных животных и о влиянии бактерий, обитающих в ризосфере, мало кто знает.

Теперь представьте себе, что мы можем изменить свои размеры и проникнуть в мир живой почвы изнутри, посмотреть на него «глазами» самих микроорганизмов и мелкой почвенной живности. Давайте разберемся, что такое плодородие почв с точки зрения почвенной живности.

Здравый смысл нам говорит, что лесная почва для пшеницы мало плодородна, а ель на ней великолепно растет, и наоборот, жирный чернозем плодороден с точки зрения пшеницы, а вот ель на такой почве будет чувствовать себя плохо.

Поэтому, когда мы говорим о плодородии, надо всегда уточнять: для каких культур? На каких почвах и в каком климате эти культуры эволюционировали? Миллиарды лет корни растений отлаживали симбиотические связи с почвенным микромиром в конкретных условиях среды обитания. Убьете грибы и бактерии почвы, и ель на песке не вырастет. А пшеница на черноземе заболеет.

Еще надо сразу понять: когда мы говорим о биологическом разнообразии жизни, прогуливаясь, например, по лесу, – это один порядок цифр и связей, когда мы перемещаемся в мир почвы, число живых существ и многообразие таких связей возрастает в сотни, в тысячи раз. Все это описать, изучить и охватить разумом ученые пока не смогли. Поэтому смиримся с тем, что нашей задачей будет лишь прикоснуться к тому новому, что выяснили ученые о жизни живой почвы, и уяснить главные механизмы, которые определяют плодородие почв.

В лесу, например, мы своими глазами видим, что разные лесные животные строят для обитания различные домики из подручных материалов. Кто-то гнезда из веточек и перьев, кто-то норки, утепленные клубком травки.

Надо понимать, что и почвенная живность создает для себя в тысячи раз более сложную и разнообразную среду обитания, используя почвенную матрицу, т. е. частицы песка, глины, ила, обломки горных пород, минералы, органические вещества разной степени разложения и воду.

На заметку

Лопата для почвы – это то же, что огонь для леса. Мы ухудшаем среду обитания почвенной живности на длительный период, и вместо того, чтобы в симбиозе с корнями повышать урожай наших растений, почвенная живность тратит время и энергию на восстановление среды обитания.

Я это подчеркиваю многократно, чтобы садоводы знали, что любое наше вмешательство в структуру почвы с целью улучшить ее (копаем, вносим удобрения) всегда приводит к обратному результату.

Когда мы закладываем сад, то в долгосрочной перспективе можем продумать, как нам исправить плохую почву, улучшить ее состав с учетом растущих культур, добавить песка или глины, органики или извести, сделать канавы на влажных участках и т. д. Но в последующие годы надо использовать только самую щадящую минимальную обработку почвы и щадящие методы добавления удобрений.

Только тогда почвенные макро- и микроорганизмы вместе с живыми корнями растений и их секретами приступят к очень быстрому и эффективному повышению плодородия наших почв. Одни будут перерабатывать почвенную матрицу, улучшать ее агрегатное состояние и добывать из нее минеральные соли. Вторые станут участвовать в кругообороте элементов питания, преобразовывать одни питательные вещества в другие, более доступные, и перемешивать слои почвы естественным образом. Третьи будут помогать корням усваивать эти элементы, вступая с ними в симбиоз. Четвертые – улучшать капиллярность почвы, увеличивая проникновение воды как сверху, так и снизу, и сохранять эту воду в коллоидном состоянии вокруг микрогранул почвы.

И главное, все это вместе будет нейтрализовать токсичные вещества, охранять растения от болезней. Такая система вырабатывалась эволюционно, неспешно, закреплялась генетически. И воссоздать ее человеческому разуму пока не по силам.

Еще одно важное замечание по плодородию почвы сада. Надо четко осознавать, чего хочет садовод, когда вносит в почву удобрения и улучшает структуру почвы. Долгосрочно – иметь приемлемые урожаи с высоким качеством продукции для своего потребления? Или краткосрочно – получить от земли высокую отдачу при минимуме затрат на ее сохранение, то есть для производства дешевой продукции на рынок?

Плохого фермера заботит сегодняшняя прибыль, плохого чиновника – только откаты и распилы. А нас, простых мудрых садоводов, должна заботить продовольственная безопасность своей семьи.

Очень важно понимать тонкие отличия между биологическими процессами в почве в нетронутой человеком природе и подобными процессами на наших грядках и в наших садах.

Дикие растения всегда растут при дефиците питательных веществ в почвах, и у них эволюционно выработалась высочайшая способность вступать в симбиоз с почвенной биотой и получать питательные вещества.

Культурные растения растеряли многие природные способности. Селекция культур была направлена на получение высоких урожаев, естественно, при повышении потребностей растений в питательных веществах.

Поэтому, говоря о заботе и сохранении микромира почв, мы говорим лишь об улучшении биологической составляющей плодородия, в дополнение к физическим и химическим компонентам. Таким образом, мы не должны слепо копировать процессы, как в дикой природе. Наша задача – научиться выявлять только те главнейшие механизмы, которые помогают повысить урожайность культур на наших грядках в долгосрочной перспективе.

Надо понимать, что садоводу легче оценить свои почвы по химическим и физическим параметрам (узнать, глинистые они или песчаные, много ли в них органики, гумуса, каково содержание азота и фосфора). Научиться оценивать биологическую составляющую плодородия очень трудно.

Научить садовода оценивать биологическую составляющую плодородия по косвенным признакам и является целью моих последующих рассказов, в которых мы поговорим детально и о грибах, и о бактериях, и о почвенных животных всех размеров, и о той роли, которую они играют в жизни растений.

Что общего между микроорганизмами человека и почвы

Я имею общебиологическое образование, поэтому, интересуясь биотой почвы, я также интересуюсь жизнью микроорганизмов в кишечнике человека и провожу параллели. На стыке разных наук можно отыскать много интересных мыслей.

На изучение микробиома человека развитые государства мира тратят намного больше денег, чем на исследования ризосферы растений. И новых открытий здесь много.

Микробиом – это то, что прежде называлось микрофлорой кишечника. Сейчас, с началом масштабных геномных исследований самых разных бактериальных сообществ (например, дна океанов, сточных вод), слово «микробиом» стало более популярным. Оно подразумевает совокупность не столько самих микробов, сколько всех микробных генов, оказывающих влияние на среду, в которой они существуют.

Оказывается, и ворсинки кишечника человека, и корневые волоски у растений взаимодействуют с окружающими их микроорганизмами по одним и тем же законам, контролируются сходными древнейшими генами.

Именно по результатам генетического анализа было установлено, что в организме человека обитает более 10 тысяч видов различных микробов. Такое обилие микробов обеспечивает жизнедеятельность человека гораздо большим количеством генов, чем может предоставить сам по себе человеческий организм. По подсчетам ученых, если в геноме человека 22 тысячи генов, кодирующих белки для обслуживания нашего метаболизма, микробиом привносит около восьми миллионов уникальных кодирующих генов, иными словами, бактериальных генов в человеке в 360 раз больше, чем собственно человеческих.

Такие же процессы происходят и в почве, в ризосфере растений, ферменты микроорганизмов кормят растения. У людей нет всех ферментов, необходимых для переваривания того, что мы едим, отмечают ученые. Большая часть белков, липидов и углеводов нашего рациона расщепляется до питательных веществ, способных всасываться кишечником, микробами, которые обитают в кишечнике. Более того, микробы производят полезные вещества вроде витаминов и противовоспалительных соединений, синтез которых наш геном обеспечить не может. Фаст-фуд, консерванты в продуктах из супермаркета угнетают наш микробиом в неменьшей степени, чем пестициды убивают микроорганизмы в почве.

Еще Аристотель говорил: «Корни растений – это кишки, вывернутые наизнанку». Но все ли знают, как правильно кормить корни или какая пища нужна человеку? То, что можно сказать о растениях и химических удобрениях, справедливо и для человека: все забыли, что наши предки жили на берегах озер Центральной Африки и были собирателями мелкой живности, обитающей в природе, а нас кормят сейчас фаст-фудом.

По сей день продолжаются дискуссии о значении микрофлоры в жизни человека, которые активно велись еще на рубеже XIX–XX вв. Л. Пастером, Р. Кохом и И. И. Мечниковым. Ученых того времени интересовал вопрос: кишечная микробиота – наш обязательный и жизненно важный спутник или же причина заболеваний и преждевременного старения?

Пастер, опираясь на знания о бактериях, живущих в симбиозе с растениями, предположил, что обитатели желудочно-кишечного тракта – симбионты нашего организма и необходимы для поддержания здоровья. Мечников же заподозрил другое: микрофлора кишечника, особенно толстого, вредна и приводит к выработке ядов и токсинов, сокращающих продолжительность жизни человека. И рекомендовал принимать полезные простокваши. В те годы среди ученых преобладали идеи главенства человека над природой, идеи антропоцентризма. Все знают знаменитые лозунги Мичурина.

Прошло 100 лет, но если сейчас опросить и простых людей, и образованных врачей, то окажется, что большинство населения считает нормальную микрофлору кишечника если не вредной, то, по крайней мере, глубоко чужеродной нам массой микробов, куда, как на грядку, можно подсаживать недостающие бифидобактерии или лактобациллы. Одни медики ратуют за исследование состава микрофлоры кишечника и борьбу с дисбактериозом (или дисбиозом). Другие не считают дисбактериоз патологией и предпочитают его игнорировать. Третьи настойчиво объясняют, что «дисбактериоза не существует», что анализ кала на дисбактериоз не надо проводить, так как «бактерии в баночке с анализом сами по себе вырастут на столе у батареи», и что «основой кишечной микрофлоры являются не классические бактерии, а бактероиды».

А если спросить агрономов и садоводов о почве и ее обитателях? Мнения будут такими же взаимоисключающими.

Разница в мнениях нормальна, страшно другое. Мы живем в век засилия монополий, производящих препараты для лечения, с отлаженным маркетингом и рекламой. И отовсюду слышим, что и кишечник, и почву надо лечить, лечить, лечить. Обращаемся к ученым-профессионалам, а они говорят – вопросов и белых пятен куда больше, чем точных ответов. Например, до сих пор неясно, можно ли менять на длительный срок состав микрофлоры кишечника с помощью пробиотических продуктов или препаратов? Таких вопросов существует множество, и, как и во времена Мечникова, в большинстве случаев приходится ограничиваться гипотезами, концепциями, личным врачебным опытом или просто здравым смыслом.

Ученые сходятся во мнении только в том, что к настоящему времени накоплено достаточно информации, чтобы не сомневаться, что подавляющее большинство кишечной микрофлоры не относится к паразитарной, а эта флора очень даже нам нужна, как, собственно, и весь наш кишечник… Новые исследования показали, что всем известные лакто- и бифидобактерии составляют всего 1–5 % флоры кишечника, а главную роль играют бактероиды вокруг ворсинок кишечника. (Их исследовать очень трудно.) А между ними и клетками кишечника существует постоянный обмен информацией через выделения, которая меняется в динамике. Главный вывод ученых: активность кишечных ферментов находится в зависимости (по типу обратной связи) от активности кишечной микрофлоры.

Бактерии кишечника столь же активно взаимодействуют с иммунокомпетентыми клетками макроорганизма, поддерживая в рабочем состоянии систему врожденного иммунитета. Иммуномодулирующая функция микрофлоры – одна из самых интенсивно изучаемых в настоящее время проблем.

Вопрос о полезности или вредности бактерий, населяющих организм человека, который так волновал многих ученых прошлого, во многом – дань старому антропоцентрическому мышлению.

С точки зрения бактерий, мы – просто полезный термостат, поставляющий им питательные вещества. Абсолютная безвредность некоторых видов бактерий – такой же миф, как и их любовь к организму хозяина. Бактерии руководствуются лишь биологической целесообразностью и степенью патогенности, а в определенных условиях и при определенном состоянии иммунной системы организма хозяина могут приводить к тяжелым заболеваниям. Однако, на наше счастье, биологическая целесообразность для микрофлоры такова, что ей энергетически выгодно поддерживать «шагающий термостат с продуктами» в рабочем состоянии, а не убивать его в надежде отыскать нового хозяина.

На заметку

Человек как таковой не существует без своей микробиоты. На деле мы – часть комплексной системы из макроорганизма и его микромира, и слова «полезность» или «вредность», носящие эмоциональную окраску, здесь не очень уместны.

Процесс пищеварения любого организма подстроен под основные источники энергии или, другими словами, под ту пищу, которую организм чаще всего потребляет. Хорошо известно, что у травоядных существенно более длинный кишечник, чем у хищников. Микробиота травоядных также отличается от микробиоты хищников по видовому составу и по ферментативной способности, например, по способности гидролизовать целлюлозу из листьев и травы.

У человека кишечник и его микробные обитатели в процессе эволюции адаптировались к разнообразной пище, богатой животными и растительными белками. Интеллект наших недавних предков и нас самих – лишь инструмент для лучшего обеспечения такими продуктами. Наше пищевое поведение отчасти регулируется миробиотой, способной, как недавно выяснилось, синтезировать различные нейрорегуляторные вещества. Получается, что кишечная микрофлора – неотъемлемая часть нашего организма, причем ее состав и функции определяются нашим пищевым поведением. Даже видовой и количественный состав микроорганизмов в кишечнике строго индивидуален. А недавно появилась информация о том, что состав микробиоты наследуется.

Научно-техническая революция последнего столетия внесла существенные изменения в пищевое поведение человека, за которым не поспевают наша собственная физиология и наша микробиота. Мы стали потреблять меньший объем пищи, меньше клетчатки, а также меньше калорий. Нарушения обмена веществ, такие как гиперхолестеринемия, атеросклероз сосудов, диабет, а также частые аллергии, – расплата за удобства цивилизации.

Получается, что наши микроорганизмы помогли человеку стать разумным, чтобы он кормил их натуральными продуктами из своего сада и огорода, они словно кричат человеку: не ешь фастфуды и «баночки с консервантами»; протестуют, вызывая у него метеоризм, запоры и колики. Но человек, зомбированный рекламой, забыл об их существовании. Поэтому я каждый день напоминаю своим внукам и своим пациентам: накормите вначале свою полезную микрофлору, а затем потакайте своим вкусовым пристрастиям, и постепенно меняйте эти пристрастия. Полюбите продукты, полезные и вам, и вашей биоте.

А как в природе? Коллективный разум муравьев заставляет их работать, нарезать листики и кормить ими грибы в муравейнике, которые дают муравьям белковую пищу. И «коллективный разум» грибов через свои выделения-нейрорегуляторы заставляет муравьев эволюционировать в этом направлении, создавать для грибов уют, тепло, влажность. Что первично? У насекомых антропоцентризма нет. Они эволюционируют вместе и не изобретают хот-доги.

А в саду? У меня есть мусорная куча, куда я годами выбрасываю выполотые сорняки и ботву. В ней вместе эволюционируют и сорняки, и биота. На 5–10-й год «лопухи» там вырастают до небес, потому что растения своими выделениями усиленно кормят биоту, чтобы она эффективнее разлагала органику, а биота своими гормонами заставляет растение формировать огромные листья, чтобы больше получить энергии солнца. Биоте нужно больше углеводов через выделения корней и органики листового опада. Умные цветочники в свои горшки не берут «торфяной субстрат» из магазина. Они ищут в саду не тронутые человеком мусорные кучи, заросшие лопухом и крапивой, и берут оттуда грунт с особо активной ризосферной биотой. Это те садоводы, у которых мозг не отравлен «консервантами» и сохранились нейрогуморальные отношения с биотой своего кишечника.

Зачем я провожу эти параллели? Чтобы садоводы помнили: если вас заботит ваше здоровье и здоровье вашего сада, не стоит слушать советчиков, предлагающих «чудо-препараты» или дешевые примитивные агротехнологии. Начинайте с простого и учитесь всю свою жизнь. Когда кормите себя и свои растения, не забывайте, что у них есть друзья – симбионтные микроорганизмы.

Как влияет биота почвы на здоровье человека

Садоводы умеют оценивать свои почвы по химическим и физическим параметрам, знают, глинистые они или песчаные, много ли в них органики, гумуса, каково содержание азота и фосфора. А вот представить биологическую составляющую плодородия своих почв садоводу очень трудно, плохо учат этому даже студентов в сельскохозяйственных вузах и мало рассказывают в книгах по земледелию.

Итак, попытаемся разобраться в этой невидимой биологической составляющей. Раньше почвенные микроорганизмы ученые изучали с помощью микроскопов и размножали в чашках Петри. Последние пару десятков лет появилась новая наука – молекулярная генетика. И оказалось, что с помощью генетического анализа можно обнаружить в почве на два порядка больше микроорганизмов, чем предполагали раньше.

Ученые, основываясь на методах молекулярной генетики, пришли к единому мнению, что в одном грамме хорошей почвы, хорошего компоста или вермикомпоста может содержаться 1 млрд. бактерий и 1 млн. грибов, не считая другие группы микроорганизмов.

Современным биологам стало понятно, что экологические взаимодействия между этими группами организмов очень сложны и многообразны. Они осознали проблему, что подавляющее большинство из них (по некоторым оценкам, это не менее 99,9 %) не могут быть выделены, выращены и идентифицированы при их культивировании даже с помощью современных лабораторных методов.

В западной литературе уже не пишут просто о бактериях, а пишут всегда о бактериях и археях (археи не могут быть идентифицированы при их культивировании, они не имеют ядра, имеют свою независимую эволюцию и характеризуются многими особенностями биохимии, отличающими их от других форм жизни).

Другими словами, мы знаем, что в почве живут и взаимодействуют между собой миллиарды живых существ, но мы только начинаем понимать, что всего лишь 0,1 % из этих миллиардов микроорганизмов действительно что-то делают в почвенной экосистеме.

Наука экология нам подсказывает, что чем больше индивидуальных цепочек «хищник – жертва» содержится в почве, тем сильнее они будут подавлять фитопатогены и защищать наши растения, это показывает практика. Ученые знают также, что в экологии существует важное понятие о том, что целое больше, чем сумма его частей.

Будучи врачом и интересуясь жизнью микроорганизмов почвы, я невольно сравниваю их с микроорганизмами в кишечнике человека. Чтобы увлечь читателей этой интереснейшей темой, приведу небольшую выдержку из научного журнала.

Личный опыт

Потребляя растения с более разнообразным сообществом бактерий, я формирую и свой микробиом. Адаптирую кишечную флору к своему образу жизни и системе питания. Даю возможность обмениваться с помощью горизонтального переноса генами этим двум микробиомам. Делаю свой организм более богатым генами, обслуживающими мой метаболизм. Это лучшая профилактика различных заболеваний.

«В пищеварительном тракте человека углеводы расщепляются группой ферментов под общим названием гликозидазы, которая насчитывает более 260 веществ. Эти ферменты не производятся клетками нашего организма, а вырабатываются микрофлорой кишечника, в том числе бактериями рода Bacteroides.

Каждый из таких ферментов расщепляет определенный вид углеводов, поступающих в организм с растительной пищей.

Гликозидазы, участвующие в переваривании морских красных водорослей, были выделены у бактерий Zobellagalactanivorans, которые обитают на поверхности этих растений. Французские специалисты провели сравнительный анализ генома указанных бактерий, а также представителей микрофлоры кишечника.

В ходе анализа гены ферментов для переваривания водорослей были обнаружены у бактерий Bacteroides plebeius, населяющих пищеварительный тракт жителей Японии, тогда как у аналогичных бактерий, живущих в кишечнике североамериканцев, эти ферменты отсутствовали.

По мнению исследователей, представители микрофлоры кишечника японцев получили эти гены в результате обмена наследственной информацией с бактериями, обитающими на водорослях, которые используются в приготовлении многих блюд японской кухни, в том числе различных видов суши. Когда именно произошел обмен генами между бактериями, исследователи не уточняют…»

Поэтому многие годы я высаживаю на своей земле не только стандартный набор из десятка культур, а стараюсь вырастить сотни сортов и видов зелени, плодов, ягод, корнеплодов и других вкусностей.

Повторюсь, главный ресурс почвы, определяющий плодородие, – это не только гумус и доступные NPK, а биоразнообразие живых существ, ее населяющих. Чем выше биоразнообразие почвенной биоты, тем лучше формируются микрогранулы почвы, строятся микрогалереи, повышается пористость, увеличивается в сотни раз площадь внутренней поверхности почвенных частиц и, естественно, площадь обитания микроорганизмов. Все это формирует разные экологические ниши для микробов и, как следствие, контролирует болезни и вредителей.

Поговорим на эту тему подробнее. Почвы на наших грядках отличаются по составу (глина, песок), по размерам частиц, по степени выветривания, по слоям (профилю) – чем выше слой, тем больше органики и кислорода. Это надо знать садоводу, чтобы понимать, как управлять процессами в почве.

Ведь структура почвы, размер частиц, степень разложения органики определяют размер почвенных стабильных агрегатов, размер пор и, как следствие, площадь пленок воды, где сосредоточена жизнь микробов и корней.

Почва в процессе эксплуатации всегда меняется. Качество этих изменений зависит от садовода. Остановимся на этом чуть подробнее. Бактерии и грибы всегда прячутся от почвенных хищников в мелких порах и в глубине гранул. Как только мы лопатой нарушили их убежища, все, что оказалось вне убежищ, тут же съедается ползающими коллемболами, амебами и другими хищниками. Бактерии и грибы поэтому обычно живут оседло, колониями. Прикрепляют себя к глинистым и перегнойным частицам жгутиками, полисахаридными смолами, грибницей. Чем больше глинистых частиц, тем тоньше поры, куда нет ходу хищникам. И наоборот, слишком плотная глина непроходима даже для мелких бактерий, поэтому органика в ней не разлагается годами и недоступна корням.

Но вот на грядки приходят черви, клещи, многоножки, нематоды, они прокладывают норки, заглатывают органику вместе с глиной и песком, в их полостях работают более быстрые микроорганизмы, переваривая и разлагая с огромной скоростью почвенные частицы и попутно переваривая микроорганизмы, выделяя копролиты в почвенных ходах, куда устремляются воздух, влага и корни.

Управлять этими процессами можно. Не следует переворачивать почву «с ног на голову», надо просто регулярно насыпать сверху органику с правильным соотношением азота к углероду и увлажнять почву.

Если садовод научен смотреть на органику как на питание (NPK) для корней, толку бывает мало. Такой садовод свежий навоз закапывает в грядки, делает слой органики в «теплых грядках» иногда метровой толщины, под растение насыпает толстый слой свежих сорняков, которые после дождя гниют. Рано или поздно и эта органика принесет пользу, но вначале она нарушит и структуру почвы, и жизнь биоты, особенно быстро уничтожив почвенных хищников.

Поэтому важно знать, в каких условиях быстрее всего заводятся почвенные мелкие животные, и вносить именно такую рыхлую органику, с соотношением азотистых и углеродистых отходов 1/30, с целью создания условий жизни мелким хищникам. А они обязательно и накормят, и защитят ваши растения. Крики соседей, что в рыхлой органике много всяких вредных жучков, червячков и улиток, которые съедят корни, и надо их всех убить и закопать, – это вредный миф.

Главное – постоянство. Понемногу, в течение всего года, много лет подряд мульчируйте землю тем, что можно найти рядом или недорого привезти, при этом внимательно коррегируя азот или углерод. В любых постоянных условиях наладится свой биоценоз, лишь бы была энергия доступного углерода для бактерий и грибов.

Надо помнить всегда следующее: чем больше корней культурных растений и дикоросов пронизывает почву, чем больше органики корневых выделений и отмерших корней туда поступает, тем быстрее и в большем объеме нарастает почвенная биота.

Микробиота научится вырабатывать необходимые ферменты для разложения имеющихся энергетических продуктов, прежде всего целлюлозу, секретами привлечет азотофиксаторов, которые добавят в пищевые цепочки почвы соли азота.

Чем лучше будет соотношение глины, песка и гумуса, чем меньше поры, тем больше почвенных бактерий спрячутся от хищников, быстрее и лучше переработают вносимую органику, накормят растения. А если вы мульчей сохраните влагу и поры для воздуха – то и для корней, и для биоты наступят райские условия жизни, сформируется стабильная экосистема.

Попытаемся поразмышлять дальше, какие превращения происходят в почве, если сложилась стабильная почвенная экосистема. Вспомним, что такое органическое вещество почвы.

Органическое вещество почвы состоит из углеродсодержащих соединений, образующихся в результате биологических процессов. Стоит помнить о двух главных направлениях: разложение опада и разложение почвенных организмов, которые размножились на секретах корней и опаде корней. Поэтому органика почвы – это всегда разная степень разложения клеточной структуры растений и животных. Медленней всего разлагаются лигнин и хитин.

Но кроме мертвой органики в почве всегда есть живые корни, живые микроорганизмы и крупные почвенные животные. Чем их больше, тем почвы обычно плодородней и лучше противостоят стрессам.

Растения получают углерод только из атмосферы, эволюционно они не могут усваивать огромные запасы углерода в виде СО₂ и глюкозы из почвы. Спекуляции на этот счет наукой не подтверждены. Опыты с СО₂ и корнями в экспериментах в реальной почве не играют никакой важной роли в жизни растений. Есть много промышленных теплиц, где с поливной водой вносят в почву СО₂ в огромной концентрации, корни его не всасывают, просто он медленно поднимается вверх и всасывается листьями через устьица, повышая фотосинтез и урожай. Урожай в теплицах при прочих равных условиях всегда зависит от содержания СО₂ в воздухе и не зависит от его содержания в почве.

В теплицах, где не вносят дополнительный СО₂, в летний солнечный день листья быстро его «выедают», содержание падает ниже 0,01 % и фотосинтез прекращается, а в почве днем концентрация СО₂ очень высока из-за разложения органики, но корни ее почти не усваивают. В растения углерод поступает всегда из воздуха, в листьях (и в корнях) синтезируются более сложные органические соединения. Эти соединения поступают в почву и разлагаются гетеротрофными микроорганизмами.

Получается, сколько органики растение синтезирует и отдает почве, столько и поступает энергии для жизни биоты. Но садовод может внести в почву дополнительную органику, чем резко ускорит процессы почвообразования, или неразумно внести минералку и пестициды, тем самым замедлит эти процессы.

Правильнее именно фотосинтез, точнее, производство растением органических веществ рассматривать как основной процесс, а далее смотреть, что улучшает ситуацию. Например, продолжительность и интенсивность света, содержание СО₂ в воздухе, точнее, поднос ветерком к листьям СО₂, его содержание в микрозонах устьиц. Наличие и доступность питательных веществ в почве, а также влаги и тепла. Наличие симбионтной биоты в почве со своими нужными растениям гормонами и витаминами.

Приведу примеры, чтобы оттенить важную мысль. Внесите в виде мульчи на одну грядку траву люцерны или льна, на другую – траву лебеды. Стебель люцерны очень прочный. Он состоит из сложных прочных молекул лигнина, при этом вместе с целлюлозой этот лигнин включен в прочнейшие стенки клеток растения. Разорвать эти связи способны ферменты редких грибов. Поэтому гумус из этого лигнина сохраняется в почве сотни лет и определяет ее пористость.

Лебеда состоит из простых белков, сахаров и небольшого количества целлюлозы. Разлагается очень быстро, почти не оставляя гумуса, сразу включаясь в пищевые цепочки микроорганизмов, поставляет растениям много азота. Микроорганизмы так же быстро или умирают, или поедаются хищниками и кормят азотом растения, а вот гумуса после себя почти не оставляют, потому что они не содержат структурно сложных молекул, таких как лигнин и целлюлоза. На первой грядке растения вырастут слабее, а гумуса станет больше, на второй растения будут жировать, а содержание гумуса падать.

Лигнин появился в растениях в процессе эволюции не сразу, а только тогда, когда в них появились сосуды. В отличие от целлюлозы, которая состоит из линейных цепочек сахаров, лигнин состоит из молекул с трехмерной закольцованной структурой.

Грибы (бактерии) своими ферментами легко разрушают целлюлозу и черпают из нее энергию, для разложения же лигнина ферментов и энергии надо затратить больше, а так как в лигнине практически нет азота и других дефицитных элементов, то ради одной энергии углерода биота с ним «не связывается».

Сосудистые растения приспособились утилизировать лигнин, с помощью него укрепляя стенку проводящих сосудов. Как только в природе появился опад сосудистых растений, то есть образовалось много лигнина, появились и грибы базидиомицеты, которые его переводят в гумус.

В почве гумус включился в дальнейшие цепочки почвообразования и сыграл ведущую роль для «строительства домов и городов» для почвенной биоты, определяя структуру почвы и ее способность делать доступными для корней дефицитные минералы почвы.

Почитаем, что пишут ученые, как образовался гумус черноземных степей:

«Максимальное накопление гумуса в мощных тучных черноземах связано с разложением большого количества корневых остатков в условиях весеннего максимума влаги при ограниченном сквозном промачивании гумусового горизонта.

Сухой летний период играет важную роль в образовании и накоплении гумуса черноземов по следующей причине: недостаток влаги в почве к концу лета подавляет жизнедеятельность микроорганизмов, разлагающих и минерализующих растительные остатки, но в это время продолжают интенсивно работать ферменты, играющие существенную роль в процессах собственно гумификации.

Личный опыт

В последние годы я все свои земли стал опрыскивать гуматами весной и осенью («Агровит-Кор»), их еще называют катализаторами почвообразования, поэтому за лето у меня гумуса разрушается менее 1,5 % и прибывает к осени выше 2,5 %. Почва становится темнее и структурнее, в сентябре – теплой и мягкой как перина.

В течение вегетационного периода содержание гумуса в типичном черноземе под целинной степью закономерно изменяется, уменьшаясь приблизительно к концу июня и снова повышаясь в сентябре. Гумус обильно снабжает элементами минерального питания интенсивно вегетирующую в это время растительность.

В конце же лета, она как бы отдает почве новое синтезированное органическое вещество взамен старого, израсходованного почвой на минерализацию в период бурного роста вегетативной массы.

В самом верхнем наиболее корнеобитаемом слое чернозема (0–5 см) сезонные изменения содержания гумуса достигают 2 %: содержание гумуса сначала уменьшается с 10–11 до 8–9 %, а к осени более или менее восстанавливается до первоначального уровня. Потеря 1–2 % гумуса – это 25–30 т/га.

Невозможно предположить, что такое количество гумуса за 2–3 месяца может восстановить опад корней. Самих корней в верхнем 20-сантиметровом слое чернозема содержится 18 т/га. Откуда же берется органический материал – источник пополнения гумуса в черноземе к концу вегетационного периода?

Этим источником являются не только опад корней и не только надземная масса степных трав после ее отмирания, но и прижизненные корневые выделения, которые тоже подчинены сезонной ритмике и достаточно обильны в целинно-степных черноземах…»

Я хочу подчеркнуть, что даже в степях, в дикой природе гумус прирастает очень медленно, тысячи лет. А вот падает в периоде вегетации растений летом на 2 %. Посадка сидератов не меняет скорости накопления гумуса. Да, сидераты осенью дадут прибавку 1–2 % гумуса, но ведь за лето они и съедят эти 1–2 %. Без внесения щепы из сладких веточек или другой дополнительной органики нам не обойтись.

Теперь вам стала понятна роль гумуса в эволюции растений? Нет? Поговорим еще.

В свежем опаде находится много разных органических молекул, некоторые из них быстрее перерабатываются почвенными организмами, чем лигнин или целлюлоза. Например, крахмал и аминокислоты – это простые органические молекулы, первыми вступающие в процесс разложения. Очень много почвенных бактерий и грибов имеют ферменты, необходимые для этого процесса. Все видели, как быстро скисает мясной бульон или ягодный сок.

Разложение крахмала и аминокислот обеспечивает большую часть энергетических потребностей микроорганизмов почвы. Поэтому так эффективны подкормки растений настоями, например крапивы или окопника, где много сахаров и белка.

В противоположность этому фенольные соединения, воски и лигнин состоят из более сложных органических молекул, в почве не деградируют в течение очень длительного периода времени. Но бактерии, грибы, черви с клещами перерабатывают органику, если есть влага, воздух, нужный уровень pH и температура. Об этом часто забывают начинающие. Органика, тонким слоем положенная на песок, высохнет, закопанная глубоко – заплесневеет, сгниет. Опилки без азота закислят почву, пищевые отходы и зеленые листья из-за избытка азота загниют.

Процесс разложения органических веществ называется минерализацией. Во время минерализации элементы, которые были частью структуры органических молекул, пройдя серию пищевых цепочек, постепенно окисляются до менее сложных форм, в конечном счете превращаясь в неорганические молекулы, которые и усваиваются корнями.

Цель у микробов чисто утилитарная – забрать из органики энергию углерода, NPK и микроэлементы и построить свои тела, прежде всего нуклеиновые кислоты, белки и клеточные стенки. Главный дефицит для них – это углерод с его энергией, второй лимитирующий фактор – азот, хотя в почве, богатой биотой, при достатке энергии сахаров дефицита азота нет, аммоний синтезируется из воздуха.

Таким образом, при разложении органики, в которой обычно много азота и фосфора, в богатой гумусом почве быстро создается избыток этих главных элементов, больше, чем требуется для дальнейшего роста микроорганизма, излишки связываются минералами почвы или накапливаются в клетках микроорганизмов. На почвах, бедных глиной и биотой, все это уходит в реки. Если в органике достаточно лигнина, то образующийся гумус иммобилизует избыточные азот и фосфор, и почва быстро наращивает плодородие.

Целинные черноземы – бесценное богатство России. Моя Живая Земля, где содержание гумуса быстро прирастает, – мое бесценное богатство.

Наряду с процессом минерализации идет и процесс иммобилизации, то есть происходит накопление питательных веществ в клетках организмов почвы, и эти вещества становятся временно недоступны для растений. Таким образом, питательные вещества в начале разложения органики накапливаются в микробной биомассе грунта.

Иммобилизация азота почвенными организмами часто представляет значительную проблему для растений. Азот является важным элементом для всех организмов, за него всегда идет борьба между биотой и растением. Дикие растения имеют множество способов отнимать азот у микробов, привлекают хищных амеб, вступают в симбиоз с азотофиксаторами, секретируют много сахаров в почву.

На заметку

Понимание происходящих в почве процессов приходит к садоводу не сразу. Умение вносить органику с нужным соотношением С/N – сродни умению ездить на велосипеде. Набьете шишек – научитесь.

Культурные растения не сохранили эти приемы, так что садовод должен следить за процессами в этой конкурентной борьбе и подкармливать растения азотом, но помнить, что лишний азот угнетает биоту, нарушает почвенные пищевые цепочки. А перекормленные азотом растения привлекают вредителей. Поэтому иногда подкормки компостными чаями с микроорганизмами работают намного мягче и эффективней, чем подкормки минеральными солями.

Поговорим о соотношении углерода к азоту (C/N) в органическом веществе. Разные растения имеют разные соотношения углерода к азоту в составе своих клеток. Например, бобовые имеют более высокую долю азота, чем злаковые травы.

Различие в C/N растительного опада влияет на круговорот азота (и других питательных веществ) в почве. Органическое вещество с высоким C/N не может удовлетворить потребности микроорганизмов в азоте для своего роста. А опад из растений с низким C/N, таких как бобовые, обеспечивает быстрый рост микроорганизмов.

Если почвы окультурены, гумуса много, доступного азота в почве достаточно для удовлетворения роста растений, то минерализация органического вещества, даже бедного азотом, не повлияет на рост растений в краткосрочной перспективе.

Наоборот, на бедных почвах внесение соломы и опилок вызывает острую нехватку азота у растений. Такие почвы надо мульчировать вначале готовым компостом и постепенно добавлять грубую углеродистую мульчу, сочетая ее с богатыми азотом зелеными травами.

Ученые доказали, что регулярное внесение органики с высоким содержанием азота часто не меняет общее содержание углерода в почве, гумус не накапливается, а плодородие растет. Почему? Оказывается, весь вносимый углерод входит в состав живых почвенных микроорганизмов, гумуса при избытке азота становится меньше, а биомасса микробов нарастает. И наоборот, при регулярном мульчировании почвы щепой лиственных веточек, в которых много лигнина и сахаров, содержание стабильного гумуса нарастает. При этом и биомасса микроорганизмов тоже может возрастать. Это сохраняет плодородие почвы в долгосрочной перспективе.

В природе подобные процессы происходят на Сахалине. Горные ручьи выносят в долины глинистые частицы, песок и ил, на них вырастают гигантские широколиственные травы. Появление таких трав – это маркер хорошего соотношения ила, песка и глины в наносных почвах. Опад зарослей гигантских горцев и борщевика содержит много лигнина, много сахаров и достаточно белка. В почвах быстро накапливается одновременно и гумус, и почвенная биота. Формируется особое очень активное почвенное сообщество с очень сложными и стабильными трофическими цепями. Разнообразие микроорганизмов и почвенных животных в этой системе очень высокое. В таких почвах обнаружены «высокоскоростные» марганцевые бактерии, которые перерабатывают органику с высокой скоростью.

Перенос подобной почвы на грядки и в сад приводит к гигантизму культурных растений в течение 2–3 лет. А если продолжать мульчировать эти грядки опадом горцев и не убивать биоту химией и лопатой, то стабильные урожаи без болезней можно получать очень долго.

Все ли знают, кто такие археи?

Итак, попытаемся разобраться в этой невидимой биологической составляющей. Раньше почвенные микроорганизмы ученые изучали с помощью микроскопов и размножали в чашках Петри. Последние пару десятков лет появилась новая наука – молекулярная генетика. И оказалось, что с помощью генетического анализа можно обнаружить в почве на два порядка больше микроорганизмов, чем предполагали раньше. Ученые, основываясь на методах молекулярной генетики, пришли к единому мнению, что в одном грамме хорошей почвы, хорошего компоста или вермикомпоста может содержаться миллиард бактерий и миллион грибов, не считая другие группы микроорганизмов.

Современным биологам стало понятно, что экологические взаимодействия между этими группами организмов очень сложны и многообразны. Они осознали проблему, что подавляющее большинство из микроорганизмов (по некоторым оценкам это не менее 99,9 %) не могут быть выделены, выращены и идентифицированы при их культивировании даже с помощью современных лабораторных методов.

В западной литературе уже не пишут просто о бактериях, а всегда пишут «бактерии и археи» (археи не могут быть идентифицированы при их культивировании, они не обладают ядром, имеют свою независимую эволюцию и характеризуются многими особенностями биохимии, отличающими их от других форм жизни). Другими словами, мы знаем, что в почве живут и взаимодействуют между собой миллиарды живых существ, но мы только начинаем понимать, чем всего лишь 0,1 % из этих миллиардов микроорганизмов действительно занимается в почвенной экосистеме.

Наука экология нам подсказывает, что чем больше индивидуальных цепочек «хищник – жертва» содержится в почве, тем сильнее они будут подавлять фитопатогены и защищать наши растения. Это показывает и практика.

Почвенные грибы в жизни растений

О роли грибов в жизни растений сейчас в популярной садоводческой литературе написано очень много. Еще больше распространено мифов о важности грибов для культурных растений. Попытаюсь помочь простым садоводам в этом разобраться. Думаю, стоит начать с простых примеров, с обычной практики.

Вы посадили, например, гладиолусы на четырех грядках. В почву первой внесли плохо перепревший навоз и растительные остатки типа картофельной ботвы. Итог плачевный – луковицы сгниют. В такой свежей органике много болезнетворных грибов. Вывод: в почве, в органике всегда много грибов вредных, запомним хотя бы один из них: гриб фузариум – главный враг всех цветоводов.

В почву второй грядки вносим свежий конский навоз и в навоз высаживаем луковицы. Осенью даже больные луковицы становятся здоровыми. Лошадей кормят овсом. В их навозе много остатков зерна, это великолепная среда для развития полезных грибов типа триходермы. Триходерма питается также и злым грибом фузариумом и «лечит» почву и луковицы. Вывод: в почве и органике есть много полезных грибов, вытесняющих патогены.

В почву третьей грядки вносим старый компост, пролежавший в мусорной куче пару лет. Осенью мы также получаем здоровые луковицы. Вывод: лучшая почва (лучший компост) – это целинная почва, где много лет росли травы-аборигены и не росли культурные растения со своими болезнями. В старой залежной почве соотношение полезных грибов к бактериям всегда выше, чем на окультуренных грядках. При перекопке почвы, при внесении минеральных удобрений и пестицидов почвенные грибы погибают в первую очередь, и на их место приходят вредные фузариумы из свежей органики.

Почву четвертой грядки с гладиолусами замульчируем щепой с лиственных деревьев (я иногда еще подсыпаю кроличью подстилку с остатками зерновых кормов). Эту сладкую щепу, если ее держать влажной, быстро пронизывают гифы белой плесени и превращают ее в великолепный гумус, попутно выделяя антибиотики и биостимуляторы. На таких грядках вырастают чистые здоровые луковицы.

Сделаем и пятый, комбинированный опыт. Найдем грядку, где не росли цветы и картофель, прольем ее гуматами, затем внесем в бороздки старый компост, посадим гладиолусы, замульчируем щепой и все лето будем поливать землю и листву АКЧ из хорошего компоста.

Осенью пригласим всех соседей и поразим их прекрасными выставочными экземплярами цветов. А потом удивим гигантскими оздоровленными луковицами и деткой.

Стало понятно, что грибы грибам рознь, без знаний нам не обойтись.

Пару слов о мифах. Любой грибник знает в лесу укромные уголки, куда мало ступает нога человека. Именно там он находит лучшие свои трофеи. А теперь представьте, что будет, если кто-то решит удвоить урожай грибов в лесу, внесет в лес навоз, уничтожит травы гербицидами, опрыскает деревья медным купоросом, подкормит их минералкой?! Так и в наших садах. Без свежего навоза под перекопку, минеральных подкормок и пестицидов ну никак не обойтись большинству садоводов.

Поэтому если вам предложат высаживать в садах лесные шляпочные грибы, станут вести теоретические разговоры о роли микоризы, напомните всем золотое правило знатоков грибов: грибы растут не там, где мы хотим, а там, где они сами хотят.

Если вы держите сад под лугом, вносите органику локально, минералку в лунки и постоянно рассыпаете по саду дробленую щепу и листву деревьев, да еще и орошаете почву регулярно, то у вас микоризы в почве будет очень много.

Но не той, что вы подсадите, а своей, аборигенной. Есть корм – целлюлоза и сахара из веточек и листвы – вырастут и сотни различных грибов. Не верьте мифам, не верьте в ненаучные микобиотехнологии.

Появился свежий миф после распространения в интернете книги Ф. Ю. Гельцер. Книга произвела фурор в умах любителей органического земледелия. Если коротко, то, по ее мнению, у каждого вида растения есть свой симбионтный вид грибов, гифы которого находятся во всех тканях растения. Даже при попадании пыльцы на рыльце пестика под действием его гормонов начинается прорастание клеток гриба в ткань будущего семени растения. Так эти грибы и переносятся от растения к растению, спор они не образуют.

Эти симбионтные грибы выполняют азотофиксирующую функцию, снабжают растение макро- и микроэлементами (часто в дополнительном симбиозе с бактериями), витаминами и стимуляторами роста, играют роль иммунной системы растения.

В зависимости от количества гифов и везикул этих грибов в растении Гельцер определяет количественный критерий – степень микотрофности растения. Экспериментально показано, что у иммунных и высокоурожайных сортов культур степень микотрофности наибольшая.

Но тут же коммерсанты стали предлагать различные препараты на основе грибов-симбионтов. Серьезные научные исследования показали, что действие таких «грибных» препаратов не отличается от плацебо. То, что работает при посадках деревьев в лесополосе, ну никак не работает на грядках с капустой или томатами.

А вот стимуляторы ризосферы на основе грибов-симбионтов, типа «Рибав» и «НБ101», отлично работают. Эти гормональные препараты эффективны в очень малых концентрациях, они стимулируют привлечение и размножение симбионтных грибов аборигенов в ризосфере на пользу растениям. Работают и «грибные» АКЧ, сделанные на остове старого компоста, пахнущего грибами, из миллионов видов и родов таких грибов и их спор приживаются нужные для конкретной почвы.

Теперь приступим к теоретическим рассуждениям на тему о почвенных грибах. Грибы – это микроскопические организмы, которые обычно растут в виде длинных нитей или цепей, называемых гифами. Иногда гифы объединяются и образуют массу, которую именуют мицелием. Некоторые грибы, например дрожжи, представляют собой отдельные клетки.

Если не отвлекаться на детали, то можно назвать три главные функции, которые выполняют грибы в почве.

– Грибы улучшают динамику воды, усиливают круговорот элементов питания и контролируют болезни. Чуть подробнее можно это описать таким образом: почвенные грибы вместе с бактериями, работая в разных пищевых нишах, являются важнейшими редуцентами в почвенной пищевой цепи. Они превращают трудно расщепляемые органические вещества в формы, пригодные к потреблению другими организмами.

– Гифы грибов физически связывают частицы почвы, создают устойчивые агрегаты, нормализуют инфильтрацию воды и удерживание влаги в почве. Грибы и их микориза – это своего рода трубопровод между растением и почвой, через который поступают вода и питательные вещества к растению и уходят обогащенные углеродом продукты фотосинтеза.

– Грибы занимают почти все пищевые ниши в почве. Но главная их ниша – это расщепление целлюлозы и лигнина древесины. Но так как грибы выделяют при распаде вторичные метаболиты в виде органических кислот и аминокислот, то именно они как бы синтезируют гуматы и накапливают стабильный гумус почвы. Некоторые грибы называют сахарными, поскольку они используют те же простые субстраты, что и большинство бактерий.

О патогенных грибах в этой статье говорить не будем. Не будем также касаться грибов, обеспечивающих азотом вересковые, и грибов, снабжающих углеродом проростки орхидейных растений. Попытаюсь помочь садоводам разобраться в грибах хотя бы двух видов.

– Одна из основных групп грибов – эктомикоризные (ectomycorrhizae). Они растут в верхних слоях почвы и образуют сообщества с деревьями.

– Вторая основная группа – эндомикоризные (endomycorrhizae), развиваются внутри клеток растений и, как правило, образуют сообщества со злаковыми, пропашными культурами, овощами и кустарниками.

Обе эти важнейшие группы называются микоризные грибы, и их основная роль – как бы связывать корневые клетки с частицами почвы. В обмен на получаемый от растения углерод микоризные грибы помогают растению ассимилировать прежде всего фосфор, поставляют также и другие питательные вещества почвы – азот, кальций (Са), цинк (Zn), медь (Cu) и воду.

Грибная микориза создает связь между растением, почвой и почвенными организмами, увеличивая активность ризосферных процессов, а значит, качество почвы и ее продуктивность.

Грибы любят влагу, поэтому они особенно многочисленны во влажных лесах, где много углеродистого опада. Здесь они преобладают над бактериями. Даже во время засухи, когда бактерии погибают быстрее, грибы выживают и продолжают деструкцию бедной азотом растительной органики. Влагу и азот они собирают за счет обширных сетей гиф и благодаря симбиозу с азотофиксирующими микроорганизмами.

А вот анаэробные условия грибы не любят, при застое воды погибают. Еще быстрее погибают грибы от интенсивной хозяйственной деятельности человека.

Прервем рассказ о функциях грибов в почве, чтобы напомнить, что статья о почве в целом, о ее обитателях и ее экологии.

Когда мы стоим на земле, то стоим на крыше другого мира. В почве живут не одни видимые шляпочные микоризообразующие грибы. Там всегда есть микроскопические почвенные грибки, корни растений, вирусы, бактерии, водоросли, простейшие одноклеточные, клещи, нематоды, черви, муравьи, насекомые и их личинки, а также почвенные животные. Объем живых организмов под землей намного больше, чем над землей.

Все вместе, и только вместе эти организмы ответственны за разложение органической массы, и благодаря им могут питаться растения. Совместная деятельность живых организмов стабилизирует почвенные агрегаты, создавая естественную среду почвы, улучшая ее структуру, общее состояние и продуктивность.

Поэтому, когда кто-то предлагает вам применять в саду новые агроприемы, подумайте, понимает ли автор, что почва – Живая.

Агротехнические приемы (севообороты, сидераты, запашка их, орошение, внесение органических и минеральных удобрений) всегда воздействуют на численность почвенных организмов и их разнообразие, что иногда улучшает, но чаще ухудшает качество почвы.

Канадские ученые-экологи пишут о грибах следующее: «Грибная микориза проникает в клетки корня, не причиняя растению вреда. Микроскопические гифы протягиваются в виде сети шелковых нитей из корня в почвенную массу.

Объемы, в которых растение получает питательные вещества от грибной микоризы, определяют его зависимость от микоризы.

Сильно нуждающиеся в микоризе культуры обычно имеют неразвитую, ограниченную корневую систему, толстые корни и малое количество корневых волосков.

Менее зависимые от микоризы растения отличаются большой волокнистой корневой системой, отлично приспособленной для получения питательных веществ. Однако даже менее зависимые виды растений используют микоризу при засухе.

Микориза также повышает устойчивость растения к заболеваниям корней. Если корни растения были однажды колонизированы грибной микоризой, их физиология и биохимия меняются. У растения повышается интенсивность фотосинтеза, улучшаются система использования воды и способность поставлять разные виды углеродных компонентов к корням.

Соответственно, если грибная микоризы колонизировала растения, то формируется совсем другая ризосферная общность. Это ризосфера с меньшим количеством патогенных микроорганизмов, с большим количеством нитрификаторов и другими изменениями, о которых мы пока не знаем…»

Приведу несколько научных фактов, чтобы показать, насколько непредсказуемы наши действия с почвой.

«Степень колонизации грибной микоризой и преимущества для растения может резко уменьшиться из-за использования несбалансированных севооборотов, которые включают такие несовместимые растения, как крестоцветные. При этом популяции почвенной фауны (например, дождевых червей и нематод) обычно увеличиваются под покровом крестоцветных.

Внесение удобрений, содержащих легко растворимый фосфор (включая некомпостированный навоз), значительно сокращает колонизацию грибной микоризой. Фермы, на которых применяются методы сберегающего земледелия, не используют такие удобрения. Следовательно, они имеют более высокий уровень колонизаций везикулярно-арбускулярной микоризы, чем фермы, где практикуется традиционная система земледелия.

На таких фермах растительные остатки первоначально разлагаются с помощью грибов, которые накапливают азот в гифах. В дальнейшем начинают расширяться популяции клещей, питающихся грибами. Клещи используют азот, которого в теле грибов больше, чем в теле клещей, поэтому лишний азот выделяют в почву, из которой его поглощают растения и другие организмы…»

Существует мало доказательств строгой специфичности грибов, хотя некоторые растения чаще колонизированы определенными видами. Содержание различных эндомикоризных грибов в корнях зависит от почвенных условий, развития корневой системы, характеристик грибов и степени пестицидной нагрузки.

Теперь продолжим теоретические изыскания на тему грибов в почве. Миллионы лет назад началась совместная эволюция растений и почвенных грибов. К настоящему времени самым распространенным типом микоризы является эндомикориза (арбускулярная микориза). Корни большинства сельскохозяйственных растений колонизированы одновременно несколькими видами эндомикоризных грибов, как доказала Ф. Гельцер, передающихся с семенем.

Грибы (эндомикоризные) являются «биотрофными», они не в состоянии завершить свой жизненный цикл без растения. Грибы на высушенных или замороженных корнях растений могут выживать в почве в течение длительного времени в виде спор или гиф. Они часто содержат особые бактерии, которые способствуют прорастанию грибов в благоприятных условиях.

Для культурных растений роль эндомикоризных грибов не стоит преувеличивать. Да, в дикой природе они снабжают молодые проростки растений дефицитным фосфором, медью и цинком, в первую очередь таких, как клевер, который имеет грубую корневую систему.

Эти элементы связаны с почвой прочнее, не передвигаются с почвенной влагой, как нитраты. Поэтому растение и вступает в симбиоз с грибами. А вот роль живых грибов в снабжении корней нитратами минимальна.

Травянистые растения имеют волокнистые корни и способны лучше исследовать почву в поисках фосфора. И легко выживают без грибов, особенно если в почве есть влага и доступный фосфор.

Для взрослых растений, растущих на наших грядках, необходимость присутствия грибов не доказана. Наоборот, есть много данных, что при некоторых условиях эндомикоризные грибы угнетают рост растений, возможно, потому что они перехватывают сахара, предназначенные для бактерий в ризосфере.

Да и растения при наличии фосфора в почве перестают синтезировать вещества для роста грибов, и их число резко уменьшается. Правда, тут же на их место растения своими выделениями привлекают других необходимых для питания симбионтов с новыми ферментными системами. Дефицит питания бывает всегда, чем лучше мы кормим растения одним, тем больше потребность в другом.

Но в любом случае роль микоризных грибов велика, хотя бы потому, что в почве эндомикоризные грибы образуют обширные сети гиф, которые соединяют корни многих видов растений в единую систему. Это обеспечивает пути обмена питательных веществ между различными видами растений.

Молодые растения, прорастая из почвы, содержащей сеть эндомикоризных гиф, могут сразу получить доступ к питательным веществам от взрослых растений и лучше расти. Это увеличивает их шансы на выживание.

Не забудем о второй огромной группе грибов. Эктомикоризные грибы доминируют в лесных экосистемах, вступают в симбиоз с крупными деревьями, кустарниками и многолетними травами. Гифы эктомикоризных грибов, как правило, четко видны на поверхности корней. Они усиливают корневое ветвление и ограничивают рост корней вширь. Число таких грибов огромно, мы видим лишь некоторые из них в лесах и других ненарушенных экосистемах по их плодовым телам. Животные по запаху находят и подземные тела грибов типа трюфелей.

Надо понимать, что наличие или отсутствие плодовых тел никак не связано с объемом грибницы под землей. То есть если в наших садах нет грибов, это не значит, что мало грибницы и надо ее приносить из леса.

Эктомикоризные грибы живут долго, так как сожительствуют с деревьями, живущими иногда сотни лет. Споры играют не главную роль в распространении этих грибов, молодые растения в основном колонизируются гифами, имеющимися в почве. При этом на молекулярно-генетическом уровне корень распознает совместимый с ним гриб, а гриб распознает нужный ему корень, это все происходит очень строго и видоспецифично.

Опять же доказана очень важная роль эктомикоризных грибов для роста молодых растений, а вот влияние этих грибов на взрослые растения не доказано. Поэтому и садоводу высаживать грибы во взрослом саду не имеет смысла.

А вот молодой сад эти грибы обеспечивают дополнительной влагой, фосфором, микроэлементами и защищают от болезней. Чем обширнее белковая масса грибов, чем больше этой массы съедят почвенные клещи, тем лучше выделения этих животных накормят растения. Поэтому не перекапывать молодой сад надо, а держать под многолетними травами, мульчировать грубой углеродистой органикой и увлажнять! Споры прилетят, грибы сами вырастут.

Если вы не устали от микоризных, поговорим о других почвенных грибах – деструкторах древесины.

Ученые изучали, какие грибы разрушают опад из веточек в лиственном лесу. Каждую неделю в течение теплого сезона они брали верхний слой почвы и делали посев на грибы.

Оказалось, что вырастало очень много разных видов грибов-деструкторов, и каждый раз, от недели к неделе, эти виды менялись, появлялись все новые и новые пищевые цепочки. Но ведь вместе с грибами менялись и виды бактерий, и виды хищников, от простейших до клещей.

Поэтому никогда не применяйте коммерческие препараты со спорами микрогрибов, эффект от них длится не более недели. Просто создавайте условия для их процветания, и грибы защитят ваши растения и насытят почву гумусом.

Теперь поговорим о моем сорокалетнем опыте создания Живой Почвы в деталях.

Зачем нужны мелкие почвенные хищники?

О роли бактерий и грибов для жизни почвы написано много. О функции дождевых червей знает каждый садовод. Но если спросить, кто играет роль «волка в лесу», т. е. является главным хищником в почве, ответят не все. Оказывается – это простейшие и другие мелкие почвенные хищники. Именно они определяют главный экологический тезис о том, что «целое» – всегда больше «суммы частей». Миллиарды бактерий, миллионы грибов, которые разрушают почвенный опад, контролируются гораздо меньшим числом мелких (микро-), средних (мезо-) и больших (макро-) хищников. Их размеры варьируются в диапазоне от нескольких микрометров до более метра. Список включает в себя: простейших (жгутиковые, амебы, инфузории), нематод, клещей, коллембол, моллюсков, мелких червей – энхитрей, дождевых червей, многоножек, сороконожек, изопод, муравьев, термитов, жуков, личинок двукрылых и пауков. И вот когда в эту живую почву с миллиардами живых существ проникает живой корень со своими выделениями, то система усложняется многократно.

Приведу лишь один пример, который стал известен мне совсем недавно. Концентрация азота в клетках простейших (и круглых червей) ниже, чем в бактериях, которых они поедают (соотношение углерода к азоту в клетках простейших составляет 10:1 и более, а у бактерий – от 3:1). Бактерии, потребляемые простейшими, содержат слишком много азота в соотношении с количеством углерода, необходимого им для питания. Поэтому простейшие высвобождают излишки азота в виде иона аммония (NH₄⁺). И человек, и корова выделяют мочу, пахнущую аммиаком. Так и простейшие выделяют лишний аммиак в ризосфере корней, и это лучшая азотистая подкормка для растений. Так как концентрация бактерий и хищников с их выделениями резко повышается в миллиметровых слоях у корневой системы растения, то, хотя почвенные бактерии и другие организмы быстро перехватывают и поглощают большую часть аммиака, все же часть его потребляется и растением. Таким образом, в реальной живой почве корни не берут азот непосредственно «из трупов погибающих бактерий», а получают через выделения простейших. Задача корня сводится лишь к регулированию бактерий и простейших своими выделениями.

Еще одна роль, которую играют простейшие, – регулирование популяций бактерий. Когда простейшие поедают бактерии, они стимулируют рост их популяции (следовательно, и темпы разложения и агрегации почвы). Этот процесс можно сравнить с обрезкой дерева: если обрезать немного – это улучшает рост, переусердствовать – снижает. Простейшие к тому же – важнейшее звено в системе почвенных пищевых цепочек. Они помогают снизить заболеваемость растений, поскольку конкурируют с патогенами или питаются ими. Все это налаживалось и регулировалось миллиарды лет совместной эволюции растений и почвенных животных.

Чтобы вы поняли, насколько мир хищников почвы интересен, подробнее расскажу о коллемболах. Их больше 10 000 видов, но мало кто из садоводов рассматривал хоть один из них. Раньше их считали примитивными насекомыми, потом было установлено, что это самостоятельный класс. Размер – от одной десятой миллиметра до чудовищных гигантов в 17 мм длиной. Возникли в девоне, более 400 млн. лет назад. Живут на почве и питаются детритом. Они есть всегда в глубине лиственного опада.

Их едят все – от птиц до муравьев и мух, множество жуков только ими и питаются. У жужелиц есть особая борода из ресничек на подбородке, жужелица бежит над субстратом и как только снизу, за бороду, зацепит коллемболу – хватает челюстями и в рот.

Кто-то охотится на коллембол, догоняя их, кто-то подстерегает в засаде. Снизу под брюшком у многих ногохвосток прикреплена вилка – орган для прыжков. Если появляется опасность, вилка высвобождается из зажима на брюшке и распрямляется, коллемболу бросает в воздух на невозможную высоту. Этакие десантники.

Кроме вилки, на брюшке есть еще трубка, выделяющая липкую жидкость. Приземляется ногохвостка на брюхо и тут же приклеивается и присасывается липкой присоской, чтобы не отскакивать и не падать. Ну, а другие коллемболы без всего этого обходятся и просто ползают.

Насколько можно понять, разные группы видов приспособлены каждая к своему субстрату. Есть роды и семейства, живущие на листьях, живых и мертвых. Есть виды-«грибники», которые специализируются на поедании грибов. А есть даже виды, обитающие в основном на кладбищах и поедающие трупы.

Среди них есть и хищники. Эти крошечные членистоногие охотятся на нематод, энхитреид и некоторых червей. Правда, без особых приемов, охотничье поведение – собирательство, то есть ползет себе, ползет, а когда мелкая вкусность на пути зашевелится, сразу хватает.

Чудес в их жизни много. Коллемболы, которых все едят, сами хищничают, а их в то же время едят грибы. Есть такие особые хищные грибы – делают из грибных нитей ловушки в почве, петли, и когда коллембола пролезает через переплетение гифов – петля вдруг затягивается, а потом гриб прорастает через пойманную жертву и высасывает ее.

Надеюсь, понятно, что жизнь и борьбу за выживание можно описать отдельно, по каждому виду из сотен тысяч мелких животных, населяющих наши Живые Почвы.

Роль актиномицетов в почве

Кроме грибов, наиболее важными членами почвенной микробиоты являются актиномицеты. И те, и другие обладают мицелиальной организацией, характеризуются сложным жизненным циклом развития, способны к интенсивному синтезу самых разнообразных биологически активных веществ.

Экологические ниши этих двух групп организмов частично перекрываются, что и определяет их важное влияние на структуру и функционирование всего микробного почвенного сообщества. Поэтому без подробного рассказа об актиномицетах эта глава будет неполной.

Актиномицеты – это микроорганизмы, которые раньше относили к грибам, а теперь – к бактериям. Это объясняется тем, что их строение и жизнедеятельность больше напоминает бактерии, нежели грибы. Хотя сами актиномицеты, подобно грибам, выстраивают мицелий, он существенно отличается от гифов грибов.

Актиномицеты, в отличие от множества бактерий и грибов иных видов, работают на последних стадиях разложения органики и превращения ее в гумус. Их время наступает, когда в органике не остается доступного азота и легкоусвояемых сахаров и бактерии из-за больших затрат энергии перестают ее перабатывать.

Актиномицеты эволюционно выработали более богатый ферментативный аппарат, позволяющий минерализовать труднорастворимые органические вещества, таким путем нашли свою нишу в почве. В то же время из-за медленного роста актиномицеты не способны конкурировать с немицелиальными бактериями за легкодоступные вещества.

Почвенные актиномицеты могут существовать в почвах с различным составом, так как одни их виды являются аэробами, а другие – анаэробами. К тому же развитые формы актиномицетальной колонии могут включать в себя сразу оба вида микроорганизмов, так как в микрогранулах почвы есть всегда и аэробные, и анаэробные микрозоны.

Личный опыт

Меня спрашивают, как определить, по каким анализам, хорошая почва в саду или плохая? Я отвечаю: не надо анализов, определяется все посредством кожи стоп и носа. Летом, в июле, после теплого дождика походите босыми ногами по своей земле. Если ногам приятно, почва теплая, податливая, не липкая, влага быстро впитывается, а от земли исходит запах свежих грибов – это значит, все в порядке, органика дошла до последних стадий образования гумуса, заработали актиномицеты. Именно они определяют особый запах хорошей спелой земли. От этого аромата щемит сердце у садовода и в теплые апрельские дни, и после первых майских гроз, и иногда в период тихого сентябрьского бабьего лета. Поэтому мы, садоводы-труженики, так любим свою Живую Почву и работу на ней.

Все без исключения актиномицеты обладают высоким уровнем приспособляемости. Благодаря этому колонии данных микроорганизмов могут выживать в экстремальных условиях низких температур, на скальных породах в горах, в условиях недостаточного количества питательных веществ.

Важное свойство этих живых существ в том, что актиномицеты вырабатывают несколько разновидностей антибиотических веществ, такие, как стрептомицин, тетрациклины, нистатин, левомицетин, олеандомицин, эритромицин, неомицины, мономицин.

Высшие растения и водоросли постоянно налаживают с ними симбиотические отношения, что делает их особенно интересными для садовода. Актиномицеты (рода Streptomyces, Streptosporangium, Micromonospora, Actinomadura) являются постоянными обитателями кишечника дождевых червей, термитов и многих других беспозвоночных. Разрушая целлюлозу и другие биополимеры, они являются их симбионтами. Представители рода Frankia способны к азотофиксации и образованию клубеньков у небобовых растений (облепиха, ольха и др.).

О некоторых малоизвестных микроорганизмах

О роли бактерий и грибов мы кратко поговорили. А сейчас я продолжу рассказ о самом важном и ценном для практики, что стало известно науке касательно роли отдельных малоизвестных садоводам микроорганизмов, таких, например, как тионовые бактерии, фотосинтезирующие бактерии и почвенные водоросли.

Почвенные водоросли вы можете встретить на любой почве, лишь бы были свет и влага и не применялись гербициды. По сравнению с грибами и бактериями их меньше, всего от 100 до 10 000 на грамм почвы. Как и все растения, они получают СО₂ из воздуха и благодаря солнечной энергии синтезируют питательные вещества. Занимают свою важную нишу в пищевых цепочках, имеют свой особый геном и свои продукты обмена. Высшие растения эволюционировали вместе с ними и нуждаются в присутствии их продуктов. Если водорослей мало, то растения начинают страдать и болеть. Собственно, как болеет и человек с обедненным микробиомом.

Видов и родов водорослей много, особенно в тропиках. Некоторые роды, например, на рисовых полях, научились фиксировать атмосферный азот, они играют большую роль в плодородии почв. В умеренной зоне преобладают зеленые водоросли (Chlorophyta) и диатомовые водоросли (Bacillariophyta). Что они дают почве? Почему их не стоит травить гербицидами? Да, их мало, но в целом их опад увеличивает накопление органики в почве. Большее значение их в том, что они выделяют слизь, которая «цементирует» микрогранулы и делает почву более гигроскопичной. Корни продуцируют углекислый газ в процессе своей работы и требуют много кислорода, а в почве кислород всегда в дефиците. Поэтому корни выделяют особые вещества, привлекающие водоросли, а водоросли прямо в зоне ризосферы производят кислород для корней. В благодарность водоросли дают корням еще один «бонус»: они имеют гены, позволяющие синтезировать антибиотики, защищающие корни от патогенных бактерий и грибов.

В почвах, где много водорослей, все лишние нитраты ими аккумулируются и не вымываются с дождями, то есть они повышают буферность почвы. Но, хотя не все водоросли сами фиксируют азот воздуха, создавая углеводы, они косвенно, через симбионтные с ними почвенные азотофиксаторы увеличивают накопление азота в почве. Прижизненные внеклеточные выделения водорослей содержат разнообразные органические вещества: органические кислоты, слизи и растворимые полисахариды, жирные кислоты и вещества липоидного характера, растворимые полипептиды, аминокислоты, вещества высокой биологической активности. Состав и количество освобождаемых водорослями внеклеточных веществ равны количеству внутриклеточных (опаду).

Внеклеточные продукты водорослей используются бактериями, которые в естественных условиях являются постоянными спутниками водорослей, населяя поверхность клеток и колониальную слизь. С другой стороны, метаболиты бактерий, в частности азотфиксирующих, могут быть использованы клетками водорослей. На почвах, где нет трав и корней растений, водоросли, пожалуй, единственные выполняют роль «почвенных сидератов», создают структуру почвы. Надеюсь, я убедил всех, что к почвенным азотофиксаторам надо относить и водоросли.

В последнее время список известных азотофиксаторов, как свободноживущих, так и симбиотических, значительно расширился.

Среди азотофиксирующих микроорганизмов особый интерес представляют организмы, сочетающие в одной клетке фотосинтез и способность к усвоению молекулярного азота, – наиболее «совершенные» автотрофы. К ним относятся фотосинтезирующие (фототрофные) бактерии, которые все садоводы применяли в виде ЭМ-препаратов, но не задумывались об их роли.

На заметку

Для чего я акцентирую внимание на этой группе бактерий? Чтобы садовод понял, что в почве в зоне корней происходят сложнейшие процессы, когда вокруг древнейших микроорганизмов, способных аккумулировать энергию солнца, концентрируются стабильные группы из других организмов, и все это способствует длительному взаимному процветанию как растений, так и почвенных организмов. Нельзя на почву смотреть примитивно, как на «желудок коровы, где происходит пищеварение».

Один из видов таких бактерий – пурпурные бактерии; они были обнаружены при изучении бескислородного фотосинтеза. Почти все они анаэробы, живут без кислорода. Так, в экспериментах сначала выявили реакцию бактерий на разные концентрации кислорода. Оказалось, что даже при следовом содержании его в среде бактерии перемещались в бескислородную зону чашек Петри. Затем на одну сторону чашки фокусировали свет, оставляя другую темной, – бактерии стремились переместиться в световую зону. Основатели ЭМ-технологий говорят об их роли следующее:

«Почвенные фотосинтезирующие бактерии синтезируют полезные для себя вещества, используя органические вещества из корневых выделений, но главное, используя энергию солнечных лучей и тепла, выделяемого почвой. Полезные вещества, выделяемые ими, состоят из аминокислот, нуклеокислот, биоактивных субстанций и сахара, и все это способствует росту и развитию растений. Эти бактерии концентрируются непосредственно в ризосфере растений и являются ключом для повышения количества бактерий в целом. Увеличение количества фотосинтезирующих бактерий в почве способствует увеличению количества других эффективных микроорганизмов.

С другой стороны, они сами используют питательные вещества, производимые другими микроорганизмами в процессе жизнедеятельности. Этот феномен называется «сосуществование и сопроцветание».

Приведу выдержку на эту тему из последних номеров научных журналов по генетике.

«Некоторые бактерии, несмотря на их огромную распространенность в естественной среде, до сих пор не удается культивировать в лабораторных условиях. Так, например, обстоят дела с родом Prochlorococcus, которых называют самыми многочисленными фотосинтезирующими организмами на Земле. Они выполняют большую часть работы по насыщению атмосферы кислородом, океан кишмя кишит этими бактериями, но на протяжении десятилетий попытки вырастить их в искусственных условиях заканчивались неудачей.

Ученые объясняют это тем, что в природе бактерии взаимосвязаны намного сильнее, чем мы можем представить. Разные виды микроорганизмов буквально не могут обойтись друг без друга.

Происходит это потому, что бактерии избавляются от некоторых генов, если понимают, что другой вид в сообществе способен выполнять ту же функцию. Например, бактерия может не выдерживать даже малых количеств перекиси водорода в среде, но при этом у нее нет никаких генов, чтобы ликвидировать токсичное вещество. Это значит, что микроб целиком полагается на своего соседа, который обезвредит яд вместо него. (По сути, микробные ассоциации – на самом деле реальные надорганизмы.)

Всякая способность, всякая адаптация чего-то стоит: чтобы синтезировать нужный фермент, необходимо потратить ощутимое количество энергии и ресурсов. Ресурсы же конечны, невозможно с одинаковым успехом отбиваться от всех «сюрпризов» среды обитания.

Поэтому бактерии «не упускают случая» отказаться от лишнего белка, раз уж он все равно есть у других. Эксперименты показали, что дублирующий ген не приживается, если в сообществе уже есть кто-то, выполняющий похожую работу. В итоге может случиться, что все сообщество окажется в зависимости от одного вида, который обезвреживает токсины.

Ученые, опубликовавшие статью в журнале mBio, подчеркивают, что это вовсе не предполагает кооперации и даже межвидового взаимодействия, ни о каком симбиозе и речи нет. Бактерии скорее соревнуются, кто быстрее переложит на другого часть своих функций. С другой стороны, тот, кто оказался крайним, становится необычайно важен для сообщества. Такой вид может быть не слишком многочислен, но без него все остальные не выживут. Впрочем, такая эволюционная игра довольно опасна: в ней могут проиграть все, если одновременно «скинут» из своего генома один и тот же ген…»

Вывод, который я для себя сделал, прост – человек, как венец природы, да и его культурные растения очень уязвимы, они «скинули» из своего генома миллионы важных генов, переложив их работу на «крайних». Поэтому наша задача – заботиться о биоразнообразии почв, и особенно о тех «крайних», в которых сохранились миллионы нужных нам генов.

Кто формирует в почве микрогранулы?

Чем выше биоразнообразие почвенной биоты, тем лучше формируются микрогранулы почвы, строятся микрогалереи, повышается пористость, увеличиваются в сотни раз площадь внутренней поверхности почвенных частиц и, естественно, площадь обитания микроорганизмов. Все это формирует разные экологические ниши для микробов и, как следствие, – контролирует болезни и вредителей.

Поговорим на эту тему подробнее. Почвы на наших грядках отличаются по составу (глина, песок), по размерам частиц, по степени выветривания, по слоям (профилю) – чем выше слой, тем больше органики и кислорода. Все это надо знать садоводу, чтобы понимать, как управлять процессами в почве. Ведь структура почвы, размер частиц, степень разложения органики определяют размер почвенных стабильных агрегатов, размер пор и, как следствие, площадь пленок воды, в которых сосредоточена жизнь микробов и корней.

Надо помнить всегда и другое. Чем больше корней культурных растений и дикоросов пронизывают почву, чем больше органики из корневых выделений и отмерших корней поступает в почву, тем быстрее и в большем объеме нарастает почвенная биота. Почва в процессе эксплуатации всегда меняется. А вот качество этих изменений зависит от садовода.

Остановимся на этом немного более детально. Бактерии и грибы всегда прячутся от почвенных хищников в мелких порах и в глубине гранул. Как только мы лопатой нарушили их убежища, все, что оказалось вне укрытий, тут же съедается ползающими коллемболами, амебами и другими хищниками. Поэтому бактерии и грибы обычно живут оседло, колониями. Они прикрепляют себя к глинистым и перегнойным частицам жгутиками, полисахаридными смолами, грибницей. Чем больше глинистых частиц, тем тоньше поры, куда нет хода хищникам. И наоборот, слишком плотная глина непроходима даже для мелких бактерий, поэтому органика в ней не разлагается годами и не доступна корням.

Но вот на грядки приходят черви, клещи, многоножки, нематоды, они прокладывают норки, заглатывают органику вместе с глиной и песком, в их полостях работают более быстрые микроорганизмы, переваривая и разлагая с огромной скоростью почвенные частицы и попутно переваривая другие микроорганизмы, выделяя копролиты в почвенных ходах, куда устремляются воздух, влага и корни. Управлять этими процессами можно. Не следует переворачивать почву с ног на голову, надо просто регулярно насыпать сверху органику с правильным соотношением азота к углероду и увлажнять почву.

Ключевые группы почвенной биоты

Если приподнять подсохший кусок старого навоза в междурядье картофеля, то оттуда поползут в разные стороны сороконожки, мокрицы, мелкие и крупные черви разного цвета. А если в навозе много трухлявого сена, то там можно наблюдать, как шевелятся сотни мелких клещей и паучков. Присмотревшись, можно разглядеть и коллембол.

Если спросить агронома, учившегося еще при социализме, какой главный ресурс почвы, определяющий плодородие, он скажет, что это содержание гумуса в почве и содержание доступных NPK в этом гумусе.

Если задать вопрос про Живую Почву моего сада мне, я отвечу: главный ресурс моей почвы, определяющий урожай, – это биоразнообразие живых существ, населяющих почву.

Агрономы старой закалки, конечно, не отрицают важность живых существ почвы, но они сужают их функции в основном до разложения органики и поставки растениям элементов питания в дополнение к минеральным удобрениям.

Я же, прочитав новые учебники, уяснил для себя, что чем выше биоразнообразие почвенной биоты, тем лучше формируются микрогранулы почвы, ее пористость, увеличивается в сотни раз площадь внутренней поверхности почвенных частиц и, естественно, площадь обитания микроорганизмов. Все это формирует разные экологические ниши для микробов и, как следствие, регулирует болезни и вредителей.

На наше счастье, многие почвенные организмы размножаются бесполым путем, делятся каждые 20 минут, мутируют, могут получать генетическую информацию при горизонтальном переносе генов и быстро адаптируются к новым условиям, которые создает садовод.

Стоит лишь дать микроорганизмам энергию углерода в виде опада, влагу, тепло и кислород, не менять эти условия лопатой и пестицидами, как плодородие почвы (биоразнообразие и биомасса) быстро нарастает.

Немного расскажем об этом сухим научным языком. Наибольший вклад в биомассу комплексов почвообитающих животных вносят микроорганизмы (85,4 %), дождевые черви (7,7 %) и членистоногие (6,2 %). Но все ли догадывались, что членистоногие по вкладу в почвообразование равны дождевым червям?

В верхнем слое плодородной почвы биомасса бактерий может составлять 400–5000 кг/га. Биомасса дождевых червей оценивается в 110–1100 кг/га в зависимости от типа почвы, а микрофауны (нематод, простейших и коловраток) – 20–200 кг/га.

В предыдущих главах я говорил о микрофлоре и микрофауне и ее роли. Микробиота (размер тела до 0,1 мм) в почве очень многочисленна и разнообразна.

К микрофлоре относятся водоросли, бактерии, цианобактерии, грибы, дрожжи, миксомицеты и актиномицеты, которые могут разлагать любые природные материалы.

К микрофауне относятся нематоды, простейшие, турбеллярии, которые обычно живут на водной пленке и питаются микрофлорой, корнями растений, другими представителями микрофауны и иногда более крупными организмами (например, некоторые нематоды питаются насекомыми и другими крупными беспозвоночными животными).

Теперь поговорим о более крупных представителях почвенного животного мира. О пастухах и хищниках, контролирующих этот мир.

К почвенной макробиоте (размер тела более 2 мм) относят позвоночных (змеи, ящерицы, мыши, кроты и т. д.) и крупных беспозвоночных животных (муравьи, многоножки, костянки, дождевые черви, мокрицы, гусеницы, цикады, личинки и имаго жуков, личинки мух и перепончатокрылых, улитки, пауки, сверчки и тараканы). Всех этих животных мои внуки находили на нашем участке.

К мезобиоте (размер тела от 0,1 до 2 мм) относят псевдоскорпионов, коллембол, клещей, небольших многоножек и энхитреид. Мезобиота обычно живет в почвенных порах, питаясь органическим веществом, микрофлорой, микрофауной и другими беспозвоночными.

Почему почвы быстро деградируют, если мы их копаем, вносим минералку и не вносим органику? Ведь черви и бактерии в ней находятся всегда? Чтобы понять это, надо разобраться с тем, что существуют функциональные группы – набор организмов, которые оказывают сходное влияние на процессы в экосистеме почвы.

Например, дождевые и другие черви создают мягкий гумус – мулль. Это и есть группа по главной своей функции. Микрофлора и членистоногие «отвечают» за 95,8 % углекислого газа, выделяемого в процессе дыхания почвы. Это другая группа по своей функции.

Ученые-экологи говорят, что стоит выделять шесть «ключевых» групп почвенной биоты:

1. Инженеры экосистем (различная макрофауна, такая как муравьи и дождевые черви): они оказывают физическое воздействие на почву путем ее перемещения, постройки агрегированных структур и прокладывания ходов.

2. Сапрофаги (целлюлозоразрушающие грибы или бактерии): микроорганизмы, обладающие ферментами, разлагающими полимеры, которые влияют на большую часть энергетических потоков в пищевых сетях.

3. Микрорегуляторы (микрофауна, такая как нематоды): животные, которые регулируют потоки питательных веществ в результате питания растениями.

4. Микросимбионты (микоризные грибы, ризобии): микроорганизмы, связанные с корнями, деятельность которых усиливает прием питательных веществ растениями.

5. Вредители и возбудители болезней (в т. ч. патогенные грибы, беспозвоночные животные – вредители растений), виды, используемые в биологическом контроле (в т. ч. хищники, паразиты и сверхпаразиты вредителей и возбудителей болезней).

6. Бактериальные трансформеры: бактерии, преобразующие углерод (в т. ч. метанотрофы) или питательные элементы, такие как азот, сера или фосфор (в т. ч. нитрифицирующие бактерии).

Микроартроподы (микрочленистоногие) – все они с наружным скелетом размером до нескольких миллиметров, такие как коллемболы, пауки и клещи. Клещи – наиболее многочисленная группа членистоногих. Их плотность в лесных почвах может достигать нескольких сотен особей на 1 м². Известно 50 тыс. видов клещей, а если включить еще не открытых, их число может достигать 1 млн. видов. Клещи обычно живут на поверхности подстилки или в верхних слоях почвы. Коллемболы обычно образуют скопления в результате выделения аггрегационного феромона.

У микроартропод различаются пищевые предпочтения. Большинство являются растительноядными, некоторые питаются грибами или хищничают. Коллемболы и клещи в основном поедают гниющую растительность и таким образом ассоциированные с ней бактерии и грибы. Время от времени они поедают нематод или других микроартропод. Без всех этих животных не будет биологической регуляции пищевой сети, именно они стабилизируют размножение микробов в основном через хищничество.

Микроартроподы и более крупные членистоногие потребляют подстилку и микроорганизмы, которые активируются в процессе пищеварения. Развитие микроорганизмов продолжается в фекалиях, которые повторно случайно могут заглатываться беспозвоночными, что увеличивает микробиальную биомассу.

При низкой плотности хищники стимулируют скорость роста популяции их жертв (в т. ч. организмы, питающиеся бактериями, стимулируют рост бактерий), но при высокой плотности они снижают плотность популяции жертвы.

Хищничество часто подавляет развитие микробиальной популяции в большей степени, чем ресурсы. Например, простейшие и нематоды благодаря хищничеству на микробиальных сапрофагах помогают распределять в почве органическое вещество и сапрофагов. Таким образом, они косвенно влияют на доступность питательных веществ, которые иначе будут отлагаться в микробиальной биомассе.

Сложность трофических сетей может стимулировать минерализацию, которая в свою очередь станет стимулировать продуктивность.

Теперь поговорим о энхитреидах. Это небольшие (1–50 мм), в основном бесцветные, кольчатые черви. Они преобладают в кислых почвах в лесах и на заброшенных пастбищах, где могут достигать высокой плотности. Поскольку они в основном питаются детритом, бактериями и грибами, они стимулируют круговорот азота и углерода.

Энхитреиды обитают в верхнем (5 см) слое большинства почв и играют важную роль в процессах разложения и гумификации. Они являются микрофагами и повторно используют экскременты других животных (дождевых червей или микроартропод).

Активность этих мелких червей как биологических регуляторов может влиять на биоразнообразие, в том числе на взаимодействия между растениями и вредителями и болезнями. Такое разнообразие важно для длительной стабильности функционирования почвы, для регулирования количества видов и сохранения биоразнообразия.

Распределение биологических регуляторов в экосистемах зависит от практики земледелия и прежде всего от внесения органики. В каждый промежуток времени только небольшой набор видов является биологически активным, или активны только те виды, которые могут использовать доступные в настоящее время ресурсы. Их рост и размножение обычно следует за доступностью ресурсов, которая носит сезонный характер.

Например, питающиеся бактериями простейшие и нематоды растут с максимальной скоростью в течение нескольких недель после добавления органического материала. Затем большинство простейших вступает в фазу отдыха, образуя цисты, в то время как другие группы организмов могут иметь периоды с пониженной активностью, в виде яиц или нимф.

Инженеры экосистем

Инженеры экосистем – организмы, которые изменяют условия окружающей среды для других организмов механическим путем. Инженеры экосистем могут строить устойчивые микрогранулы в почве и проделывать ходы, перемешивая почву.

Наиболее важными инженерами экосистем являются дождевые черви, термиты, муравьи и корни растений. Размеры дождевых червей варьируются от нескольких миллиметров до нескольких десятков сантиметров. Мировая фауна насчитывает, по крайней мере, 6 тыс. видов червей, объединенных в 5 семейств.

Их численность может составлять 30–300 особей на 1 м², а биомасса – 110–1100 кг/га. Черви преобладают в почвенной фауне в регионах с выпадением не менее 800 мм осадков в год, причем предпочитают хорошо аэрируемые почвы с высокой влажностью.

Дождевые черви питаются органическими растительными остатками и почвенными минералами и выделяют копролиты, которые обогащены бактериями, органическими веществами и питательными веществами, доступными для растений. Обширная система ходов глубиной до 1–2 м позволяет улучшить аэрирование почвы и дренаж, что исключительно важно для повышения почвенного плодородия. В течение одного года черви могут переработать 55–1125 т опада на 1 га.

Черви могут быть подразделены на три основные группы:

1) эпигейные – живут в подстилке и питаются листовым опадом и компостом;

2) эндогейные – живут в верхних слоях почвы и также питаются в почве в основном геофитами;

3) анейные – проводят большую часть своего времени в почве, в глубоких ходах, которые они проделывают, причем питаются подстилкой, перемешанной с почвой.

Эпигейные формы мало влияют на структуру почвы, в то время как анейные и эндогейные группы выполняют основные инженерные работы путем прокладывания ходов и перемешивания почвы. Более того, в кишечнике червей живут многие активные почвенные микроорганизмы. В результате микробиальной активности выделения червей содержат высокие концентрации таких питательных веществ, как NH₄⁺ и P.

Один из основных инженеров экосистем – это корни. Количество корней в почве может быть таким же или даже превышать количество наземных частей растений. На поле, занятом под усредненную злаковую культуру, после сбора урожая в почве остается 2500–4500 кг корней/га.

Корни выполняют две основные функции: поглощение воды и неорганических питательных веществ и удержание растений в земле. Корни разрыхляют почву, приводят к образованию почвенных комков и способствуют круговороту органических веществ. Продолжительность жизни корней различна, корневые волоски живут 1–2 дня, другие части корня могут жить несколько дней или недель.

Итак, подытожим, что делают в наших почвах экосистемные инженеры.

1) Копролиты дождевых червей

Черви поглощают почву и ткани листьев, чтобы экстрагировать питательные вещества, и затем выделяют экскременты (копролиты) в виде гранул. Обычно эти гранулы очень малы и формируются эпигейными червями, в то время как глобулярные гранулы крупные и формируются эндогейными червями.

2) Ходы, прокладываемые дождевыми червями

Черви проделывают в почве галереи или ходы, причем при движении они покрывают стенки ходов мучнистыми выделениями (мукусом). Ходы могут быть полностью или частично заполнены копролитами.

3) Гнезда муравьев

Муравьи могут вносить большое количество органического вещества и питательных веществ в почву.

Экосистемные инженеры в основном изменяют физические свойства почвы, поскольку они создают устойчивые почвенные структуры и ходы, которые могут служить местообитанием для почвенных организмов меньшего размера. Инженеры поддерживают высокий уровень аэрации и пористости почвы, увеличивая долю стабильных агрегаций в почве.

Преобразователи подстилки, такие как изоподы или многоножки, поедают мертвые растения и выделяют органические гранулы размером 0,1 мм. Эти гранулы являются более влажными и более богатыми питательными веществами, чем окружающая почва, что способствует их колонизации микробиальными сапрофагами.

На поверхности этих галерей находится 3–25 % всей почвенной микрофлоры, причем галереи по объему составляют только 3 %. Естественно, корни любят располагаться в таких микрогалереях.

Садовод должен знать, что изоподы и многоножки влияют на рост урожая достаточно сильно, в дополнение к дождевым червям. Их микрогалереи являются инкубаторами микробиального пищеварения и существуют сравнительно короткое время.

Активность экосистемных инженеров в целом повышает плодородие почвы и продуктивность растений, косвенно воздействуя на активность сапрофагов и циклы питательных веществ, а также непосредственно влияя на физиологию растений.

Инженеры экосистем создают структуры, которые могут существовать намного дольше, чем сами организмы, которые их образовали, что означает, что данная функциональная группа влияет на почвенные процессы в длительном временном диапазоне. Я 10 лет назад впервые наблюдал этот процесс у себя в саду и описал его как феномен старой мусорной кучи.

Многие годы соседи выбрасывали картофельную ботву за забором моего сада. Когда я разработал этот участок, я удивился качеству и плодородию почвы на этой свалке. Вот уже 10 лет на этом участке я чередую посадки лука с сеянцами яблонь. И лук всегда гигантский, и яблони из семени вырастают более метра.

Ключевые факторы феномена: сухая углеродистая ботва, регулярно много лет одинаково кормящая биоту; куча заросла гигантскими сорными травами и не перекапывалась; сформированное биоразнообразие определяет плодородие и стабильность системы.

Есть ли принципиальные различия в разложении органических веществ в тонком слое мульчи на грядке и в большой компостной куче? И здесь, и там органическое вещество разлагается почвенными организмами. Разница в том, что процесс компостирования в куче происходит при высоком содержании азотистых веществ (на 30 частей углерода 1 часть азота), большем содержании доступных для быстрого разложения сахаров и белков, при достатке фосфора и извести, частом рыхлении, позволяющем насытить компост кислородом, в толстом слое компоста, когда происходит его самосогревание. Еще важнее, что в компосте нет живых корней растений с их активной ризосферой.

Высокая температура в компостной куче приводит к гибели нестойких к повышенным температурам бактерий и грибов, гибели патогенов и семян сорняков, селекции термофильных микроорганизмов, которые становятся доминирующими. Но при этом теряются энергия сахаров и азот аминокислот. Все эти искусственные условия обычно создает неопытный садовод, чтобы получить так называемый качественный перегной, или компост. Для начинающего важно получить компост без сорняков и патогенов, для меня же важно сохранить и приумножить биоту, но об этом ниже.

Почему садоводы любят компостировать органику? Так их учат учебники. Так удобнее вносить небольшие количества перегноя на грядки под зеленные культуры. Так безопаснее в плане патогенов и сорняков. И вроде бы это не минералка, а органика. Однако для растений внесение такого искусственного компоста похоже на внесение слабых растворов минеральных удобрений, так как содержание азота в компосте из «горячих куч» очень высоко и приводит к азотистому перекорму.

Почему среди любителей органического земледелия распространяется мнение, что органику надо вносить сразу на грядки? Да потому, что такая органика пронизывается корнями и сразу включается в пищевые цепочки; нет потерь сахаров и азота аминокислот. И в этом они правы. Даже на тучных черноземах корни за лето выедают 2 % гумуса, а тут мы сразу даем компост, который содержит энергию в виде доступных сахаров и аминокислот.

Беда в том, что не всякую органику можно внести на грядки, и не под всякую культуру.

Что делать с выгребными туалетами? В компосты они пойдут. На грядки – нет.

Что делать с опилками и стружкой? На дорожки и в компост пойдут, на грядках – заберут азот.

А свежие сорняки? Проще в компост, на грядках избыток зеленых сорняков в случае дождя вызовет гниение стволов растений.

«Вонючки из сорняков» могут быть опасны на нежных культурах, часто при попадании на листья они провоцируют развитие грибковых заболеваний. В настоях сорняков содержатся анаэробы, а их действие непредсказуемо.

У меня нет проблем с тем, как использовать органику. Все идет в качестве подстилки моим животным. Затем подстилка с навозом выдерживается в мешках, перепревает лишь частично, лигнин и целлюлоза сохраняются, потерь азота при низких температурах нет, сорняки корнями прорастают в мешки, заводятся черви и прочие животные. Таким полукомпостом я и мульчирую свой сад и огород. Возить подсохшие мешки удобно, вносить на грядки рыхлый соломистый полуперепревший навоз с запахом грибов тоже не тяжело.

Часть подстилочного навоза я складываю на год лежать нетолстым слоем в зарослях окопника. Получается «компост из мусорной кучи», сдобренный биологически активными выделениями корней окопника. Такой компост идет для производства АКЧ и для внесения на грядки с нежной салатной зеленью.

Мою концепцию будут критиковать с двух сторон. Фанаты минеральных удобрений скажут, что биота – это сложно и непрактично. Весь мир кормит растения качественной минералкой и обгоняет по урожайности и дешевизне любого «природника».

Фанатичный «природник» скажет, что все эти идеи взяты из западной литературы, и я покушаюсь на основные постулаты российского природничества.

Мне бы хотелось, чтобы мой читатель просто задумался: ведь если мне удалось создать Живую Землю и вырастить Экологический Райский Сад для своих внуков, то и он сможет это сделать.

Базидиомицеты и мульча из сладких веточек

Я решил по-новому взглянуть на интересующую многих садоводов тему о накоплении и роли гумуса в почве, обсудить новый мировой опыт по этой проблеме.

Гумус – это не питание для корней! Так утверждают теперь многие приверженцы органического земледелия. Гумус для меня – более широкое понятие, гумус – это не только накопленная в почве энергия стабильного углерода, но и важнейший почвообразователь. Он в огромной степени определяет стабильность почвенных агрегатов. Эволюционно без агрегатов не могут жить грибы, простейшие, бактерии, водоросли, вирусы. А без микроорганизмов нет почвообразования, не растут и не производят органику растения, не бывает опада. Поэтому на вопрос, что делать практически, я отвечаю: при внесении органики нужно, чтобы она не только сгорала до СО₂, но и оставляла после себя много стабильного гумуса. По-простому – для того чтобы накапливался чернозем.

Личный опыт

Последнее время я использую АКЧ. Для его производства беру компост не из компостной ямы, а из «мусорной кучи», где главное богатство – сложившиеся системы хищник – жертва. Далее я подробно напишу, как на практике делать такой компост. Таким образом, компост бывает разный по биоразнообразию, и гумус бывает разный по стабильности, и цели у садовода разные, краткосрочные и долгосрочные.

Процесс компостирования приводит к потере органических материалов, это плохо. Но ферментативное сгорание способствует разрушению полифенолов (их много в опилках) и патогенных организмов, это хорошо. Поэтому органику в некоторых случаях компостируют. Нельзя забывать, что для капризных овощных растений хороший компост с высоким содержанием доступных и сбалансированных NPK – лучший способ подкормки, когда корни берут питание непосредственно из компоста, минуя микробные пищевые цепочки.

Идею о важности динамического поступления органики из мульчи я разделяю и применяю на практике, но чуть иначе. Когда я вношу сильно перепревшую органику, я понимаю, что «динамическое плодородие» страдает. Микробные цепочки в питании корней участвуют слабо, они уже поработали с органикой вне зоны корней, энергия углерода частично потеряна. Поэтому при любой возможности я стараюсь мульчировать грядки органикой слабой степени разложения, где энергии углерода больше, но не в ущерб нежным культурным растениям. В моем компосте из подстилочного навоза всегда достаточно органики, постепенно включающейся в пищевые цепочки.

Суть «динамического плодородия» я объясняю проще.

Мульча из слабо разложившейся органики, точнее, энергия углерода (углеводных соединений), в аэробных и влажных условиях включается в трофические цепочки без потерь. Естественно, органика хорошо усваивается в оптимальное для растений теплое время года, в нее прорастают корни, и, через многочисленные и сложные симбиотические механизмы (один из основных – простейшие), мульча все лето кормит растение, как любят подчеркивать природники, в динамике. Снабжает растение не только NPK, но и гормонами, и витаминами. Даже мой внук-первоклашка понял, что простейшие писают на корни мочевиной с гормонами и витаминами.

Нельзя забывать о том, что мульча и компостная куча – разные вещи. В реальной почве при мульчировании грубой органикой за питательные элементы идет жесточайшая борьба. Поэтому растение «покупает у микроорганизмов нужные вещества, платя им сахарами и гормонами». Как более развитое существо, именно растение управляет процессом разложения органики. «Покупая» у микроорганизмов азот и витамины, оно снижает урожай, но улучшает качество плодов. Если же мы даем готовый азот из минералки, мы повышаем урожай, но снижаем биологическую ценность плодов.

Улучшение структуры почвы

Если в предыдущих главах я делал акцент на процессах в ризосфере, сейчас несколько слов стоит сказать о практике накопления гумуса в почве и улучшения ее структуры.

И наши предки, и современные лесники знают, что на месте хвойного леса получается «короткое» поле. Два-три года даст бедный урожай пшеничка – и все. На месте широколиственных лесов гумуса побольше, он стабильней, дольше противостоит пахоте. А вот на месте дубовых лесов всегда были самые хорошие сельскохозяйственные земли.

Еще южнее, в тропических вечнозеленых лесах, при бесконечных тропических дождях, даже при очень большом опаде почвы не образуются. Микроорганизмы перерабатывают органику быстро, до ее попадания в почву. Основной обмен энергией углерода протекает не в почве, а в кронах деревьев. Ученые открыли, что дело не только в температуре и осадках (скорости минерализации и вымывания), но и в строении лигнина, и, естественно, в структуре конечного гумуса, который из него образуется.

Личное наблюдение. Мои козы едят ветки сосны только в самое голодное время. А вот ветки дуба едят всегда, предпочитая их свежей траве. Так же, как и веточки клена, липы. Чем они тоньше, тем в них больше растворимых углеводов и много короткоцепочечного лигнина. Это нравится микроорганизмам желудка коз (так же, как и биоте почвы). Из них получается самый реакционноспособный гумус и строятся самые удобные для проживания микроорганизмов агрегаты почвы. Бросьте такие веточки в большую компостную кучу, где температура более +70 °C. Термофильные бактерии сожгут всю целлюлозу и весь лигнин. Углекислый газ, вода и часть азота уйдут в атмосферу. Полученный компост будет нестойкий, корни съедят все, что успеют, остальное вымоется дождями и минерализуется при первой перекопке.

Но учебники нас по-прежнему убеждают, что главное – это быстрая минерализация органики. Чем быстрее сапрофиты превратят органику в минералы, тем скорее и лучше мы накормим растения. Для редиса и салата – это хорошо, для почвы и растущих на ней многолетних культур в долгосрочной перспективе – очень плохо.

Хвойные леса не любят конкурентов. Им не нужен подлесок. Все питание из почвы они оставляют в стволе и хвое. Почва под ними, насыщенная смолами и кислотами, малопригодна для жизни. Это относится и к хвойным опилкам. Поэтому хвойные опилки в подстилку животным или в мульчу на грядки я добавляю не более 20 %.

Я предлагаю задуматься о том, как, внося органику, насытить почву именно стабильным гумусом. Ученые-почвоведы доказали, что почвы, сформированные из лугов, из травянистых растений, имеют гумус с быстрой степенью минерализации, то же касается и грядок, куда мы кладем навоз с соломой. А почвы широколиственных лесов содержат более долговечный гумус, то же происходит и в моем в саду, куда я вношу опад лиственного городского парка и щепу из тонких сладких лиственных веточек.

Главное открытие ученых, которое я взял на вооружение, – это то, что хвойный опад, лиственный опад и траву перерабатывают разные пищевые цепочки почвенных организмов, дающие разный по качеству гумус. Например, опад лиственного леса перерабатывают базидиомицеты, «белая плесень», именно ее ферментные системы производят из лигнина фульвокислоты и гуматы, оптимальные для создания стойких агрегатов почвы, стабильного гумуса. А траву, как и навоз жвачных животных, перерабатывают в основном бактерии, минерализация идет более быстрая, полная и глубокая, стойких гуматов остается мало.

Стратегия эволюции и выживания лиственных лесов – это повышение биоразнообразия. Хвойные леса, пройдя цикл накопления питания из почвы, подвержены нападению короедов и пожарам. Наоборот, лиственный подлесок из кустарников и трав усиливает стабильность экосистемы, создавая почву из опада. Он накапливает азот из воздуха, а фосфор и калий – из глубоких маточных пород, продуцирует почву. Поэтому у меня только с северной границы леса высажены сосны и ели, а между ними и садом – густой боярышник. По остальному периметру растут липы, клены, ясень и десятки видов кустарников. Именно эти растения дают «сладкий опад» и стабильный гумус, стабильную экосистему. Хвойный опад, перегнивая, отдает СО₂ в воздух, а лиственный – переходит в гумус.

То же и под деревьями сада – мелкая щепа из лиственных веточек, положенная как мульча в саду и прикрытая почвой или соломой, если ее инфицировать «белой гнилью» (базидиомицетами), т. е. пролить АКЧ или добавить почву из лиственного леса, быстро пронизывается гифами плесени, и они без потерь переводят вещество мертвого дерева в живое тело гриба. Вы наблюдали тело гриба в лесу? Оно всегда подвергается нападению мелких животных (клещей, червячков, комариков), которые в виде копролитов разносят тело гриба в толщу почвы. Грибы и мезофауна всегда создают идеальные для почвы, гармоничные пищевые цепочки. А это нам и надо.

Внося мульчу из лиственной щепы в сад, мы тут же привлекаем в почву и дождевых червей, и сотни других невидимых глазу животных, которые, производя копролиты, делают нашу почву высокогумусной и высокоструктурной. Когда мы вносим хвойные опилки – мы угнетаем мезофауну в целом; когда мы вносим мульчу из травы – мы угнетаем грибы, сдвигаем маятник в пользу бактерий, чем усиливаем минерализацию и снижаем гумусонакопление.

Мульча из щепы, внесенная на дорожки сада, зачастую не перегнивает годами. Та же щепа, а лучше – тонкие дробленые веточки с добавлением сахара (мелассы) или отходов зерна, пролитые грибным АКЧ, разлагаются за один летний сезон, при этом оставляют после себя максимально возможное количество высокоструктурного чернозема. А если мы будем это делать из года в год, произойдет эволюция грибов, микроартроподов, насекомых почвы, почвенный «компьютер» настроится на более сложную «программу», почвообразование ускорится, и стабильность гумуса возрастет.

Если же мы по неопытности положим в щепу избыток азота в виде мочевины вместо того, чтобы добавить простые сахара, нужные нам базидиомицеты хорошо расти не будут, произойдет «простое пищеварение сапрофитами почвы». Растения получат импульс от азотистого питания, быстрый рост с последующими дисбалансами и болезнями.

Феномен «Терра Прета»

Я совсем недавно понял, в чем глубинный смысл «Терра Прета» Амазонии и в чем феномен моей мусорной кучи. Фирмы, продающие древесный уголь, доказывали его ведущую роль в феномене амазонских черноземов. Но мудрые ученые-исследователи говорят о другом.

Индейцы Амазонии тысячи лет сбрасывали на свои грядки не только уголь, но и обгорелые веточки, и отходы со своей кухни. Постепенно сложилась новая экосистема, где появились особые грибы с огромными гифами и гигантские черви, питающиеся грибницей. Естественно, эта система усложнилась, появились и другие грибы, и почвенные животные. Тропические дожди уголь, крупных червей и большие гифы грибов вымыть из почвы не могут. Уголь, веточки, грибница, черви и другая биота, вступившая с ними в симбиотические отношения, объединились в самодостаточную саморазвивающуюся систему.

В основе этой системы лежало то, что если раньше весь тропический опад проходил полную минерализацию в кроне деревьев, то на грядках индейцев грибы и черви стали производить из опада стойкий к минерализации и вымыванию гумус. Появилась «Терра Прета» – удобная для жизни почвенная экосистема, устойчивая к тропическим дождям.

Поэтому я говорю: внося щепу из сладких мелких веточек на свои грядки и дробленку из сухих стволов того же «сладкого» борщевика, которого вокруг разрослось немало, сдабривая органику отходами со своего стола (особенно ценны для грибов рыба и злаки), вы очень быстро любую почву и на засушливом юге, и на холодной дождливой Новгородчине превратите в «Терра Прета».