Биотехнология природного земледелия: Алтайский вариант (очерк–исследование) - Николай Иванович Курдюмов
Агрономия очень много говорит о минеральном питании. И создается иллюзия, будто бы оно — главное. Но рассмотрим сухую массу растений. Половина растительной ткани — углерод. Еще 20% — кислород, 15% — азот, 8% — водород. Итого — около 90%, собственно, «воздуха». Ведь большая часть почвенного азота — тоже из воздуха. И только 6-7% растения — зола, минералы: фосфор, калий, кальций и магний. Микроэлементов — сотые доли процента.
Налицо факт: самая важная часть растительного питания — углекислый газ. Мы зря его недооцениваем! «Выдохи» всего живущего — бесценная пища, главный материал для растений.
Так уж вышло: основа жизни на нашей планете — углерод. Уникальность этого элемента в его неповторимой химической гибкости. Вся органическая химия, от бензина и пластмасс до пестицидов — химия углеродных цепочек и структур. Вся биохимия, живые ткани — тоже. И все это разнообразие вышло прямиком из углекислого газа.
Растения лепят органику из CO2 и воды. Мы окисляем ее обратно до CO2 и воды. Так и обмениваемся: мы — все едоки органики — даем растениям углекислый газ, а они нам — органику и кислород. Кстати, кислород, как и водород, растения получают в основном из воды. Миллионы лет на планете поддерживается разумный баланс упомянутых газов.
Но вот проблема: углекислого газа в воздухе катастрофически мало — всего 0,03%. А уж культурным растениям, с их явно завышенной продуктивностью, его всегда не хватает! Летом, в солнечный и безветренный день, вокруг листьев быстро создается «вакуум» углекислого газа, и чем выше от земли, тем больше его дефицит. В теплице, уже через шесть недель после внесения навоза, уровень CO2 снижается до 0,01%! Установлено: при такой концентрации CO2 фотосинтез резко падает, а при еще меньшей — почти замирает.
Все это как–то не вяжется с буйным процветанием растительного царства. Разве могли растения миллионы лет так рисковать своим выживанием?.. Например, высоко в горах, на Крайнем Севере? Не поспешил ли Климент Аркадьевич, приписав поглощение CO2 только листьям?.. Если не листьями, то как добывают растения столько углерода? Кажется, у Кузнецова нашелся логичный ответ и на этот вопрос.
УГЛЕРОД — ДА. НО ОТКУДА?
Прежде всего: откуда берется углекислый газ в воздухе? Энергия биомассы земных растений почти на два порядка больше, чем дают сейчас все виды топлива. Людей еще и в помине не было, а 0,03% CO2 в воздухе уже были. Выходит, вовсе не наши костры, не машины и ТЭЦ поставляют углекислый газ в атмосферу. Такую прорву CO2 способны «выдохнуть» только те, кто съел и окислил всю растительную биомассу — обитатели почв и океанов.
Расклад такой. Треть углекислого газа дают океаны, остальное — органическая мульча суши. И вовсе не тропиков! Две трети CO2 «выдыхают» почвы северных и умеренных широт. Тундры его выделяют до 20 кг/га/сутки, лесные почвы — до 300, перегнойные луга и черноземы — до 600. И это — только в приземном воздухе! В самой же почве CO2 еще в 10-20 раз, а в перегнойной грядке — в 30-40 раз больше. До 80% этого углекислого газа дают микробы и грибы, и до 20% — почвенная фауна.
Очевидно: вернуть растениям их углерод может только постоянный распад, окисление дерна или подстилки. Итак, источник CO2 — почва. Главный резервуар, хранитель CO2 — почвенная мульча. Будь вы на месте растений, где бы вы стали добывать CO2: там, где его почти нет, или там, где он сконцентрирован? Не почвенный ли углекислый газ мы измеряем на самом деле, анализируя приземный воздух?..
Давайте немного порассуждаем. Ночью листья выделяют CO2 — «дышат». Но днем, вместе с кислородом, растения также выделяют углекислый газ, хотя он нужен для фотосинтеза. Не говорит ли это просто об избытке CO2 в тканевой жидкости?..
Физически, обмен газов определяется их парциальным давлением, а в жидкостях — их насыщением. Газ переходит оттуда, где его больше, туда, где его меньше. Так работают наши легкие: в плазме венозной крови кислорода меньше, чем в воздухе, и кислород поступает в плазму. Зато углекислого газа там больше, чем в воздухе, и он выходит в воздух.
Устьица листьев не умеют вентилировать активно. Они «вдыхают» и «выдыхают» по закону равновесного состояния газов. Донести CO2 до хлоропластов можно, только растворив его в воде. Но если он выделяется, значит, его насыщение в цитоплазме клеток избыточно. Как же он может при этом поглощаться?.. Кстати, в Сети не нашлось никаких исследований на эту тему.
Идем далее, и находим небессмысленную аналогию. Азот — химический сосед, почти что родич углерода. В воздухе его — не доли процента, а целых три четверти. Казалось бы — бери, поглощай листьями! Но поглощается он только в виде растворов — аммония, нитратов и простой азотистой органики. Весьма логично предположить: углерод также усваивается в виде растворов. И действительно, почва просто пропитана его растворами! Это сам растворенный CO2, угольная кислота, карбонаты, простые сахара и всевозможные кислоты. И корни, разумеется, поглощают CO2 и угольную кислоту — этот факт отражен еще в энциклопедии 60‑х. Вопрос вот в чем: основной ли это способ добычи углерода?
По Тимирязеву, огромная площадь листьев нужна только и именно для поглощения углекислого газа из воздуха. Но при том листовое испарение выкачивает почвенный раствор, добывая таким образом минералы. Значит, площадь листьев добывает из почвы и углекислые растворы. Чем больше испарил и прокачал, тем больше CO2 добыл. Никакого конфликта! Наоборот. Охлаждение листьев, добыча минералов, воды и углерода одновременно, сразу, одним усилием, с минимальными затратами — вот рациональность, свойственная Природе! Именно так растения и должны жить.
Хорошо. Но остается вопрос: сколько в почвенной воде CO2? Хватит ли его для фотосинтеза? А гидропоника — откуда там углекислый газ в растворе? Там же нет органики. А ведь растения растут!
Растут и будут расти, потому что не существует прохладной воды, не насыщенной газами. Дождевые капли, еще не долетев до земли, превращаются в слабые растворы. Выпаренная дистиллировка, оставленная открыто, уже через пару часов — раствор. А растворимость CO2 в 70 раз выше азотной, и в 150-кислородной. На два порядка! Угадайте, каким газом насыщена вода больше всего?
И насыщенность эта тем выше, чем вода холоднее и чем больше в воздухе углекислого газа. Прикинем. Летом,
