Статья "Научные основы земледелия"

Земледелие — одна из древнейших отраслей сельского хозяйства, формировавшаяся в течение многих тысячелетий. Появление его означало переход от кочевого к оседлому образу жизни человека. По словам В.И. Вернадского: «...открытие земледелия, сделанное более чем за 600 поколений до нас, решило все будущее человечества» [4, с. 126]. 

Человек перешел к земледелию «в поисках хлеба насущного», поскольку иссякали резервы охотничьей фауны, население росло. Для ведения земледелия необходимо было искать новые, более плодородные участки земли, так как почва в результате использования теряла плодородие[5]. Исследования археологических памятников привели к заключению, что истоки земледелия исходят из долины Иордана и датируются 1Х-Х тысячелетиями до н.э. [6, с. 15].Ноотом, как тогда почва обрабатывалась, мы не знаем. Между VII и III тысячелетиями до н.э. земледелие появилось в районах Передней Азии, а в 1П-П — в древней Индии и совпадаете районами деканских лав, покрытых плодородными «черными регурамн» [6, с. 16).

Познавая особенности почв, климата и ландшафтов люди расширили земледельческие зоны, которые явились первыми зачатками семи установленных Н.И. Вавиловым (1932) центров мирового земледелия [6]: Юго-Зачадноазиатский, Индийский, Восточно- и Центрально-Китайский, Среднеземноморский, Восточно-Африканский, Южно-Мексиканский и Перуанский. Развитие этих центров сопровождалось различными методами и орудиями ведения земледелия.

На европейской территории земледелие зародилось намного позднее и основывалось на интеграции с животноводством. Здесь археологами изучены земледельческие районы «железного века» (V в. до н.э. — V в.н.э.), характеризующиеся удобренными пашнями, огороженными лугами и пастбищами, поселениями в виде ферм или хуторов.

Здесь, как и в Азии, Африке, Центральной и Южной Америке люди довольно быстро перешли к подсечно-огневой системе земледелия, объединяющей большую цепь технологических процессов. Возникли первые представления о роли зоны в почвенном плодородии и ее значении в питании растений. Существовали определенные правила, которые не записывались, а передавались от поколения к поколению.

Развитие земледелия как науки началось значительно позже — с появлением письменности. Первые трактаты по возделыванию растении появились у античных греков. Они подарили миру более двух тысяч лет назад философию и первую науку. Агрономический опыт обобщался в трудах Гссиода, Ксснофонта (УШ-У вв. до н.э.) [6, с. 28]. Особенно большого расцвета у древних греков достигло учение о почве в VIV вв. до н. э. во времена Эмпедокла, Аристотеля и его учеников Феофраста и Геродота [6, с. 28-31 ]. Определенный вклад в развитие агрономической науки сделали в Древнем Риме Колумелла, Лукреций, Катон [6, с. 33-49]. Однако, начиная со II в. н. э., отмечается спад римской науки. Блестящую плеяду античных агрономов завершает довольно тусклая фигура Палладия [6, с. 48].

Период феодализма в Европе (У-ХУП в.) характеризуется двумя главными особенностями: 1) сосредоточение земельной собственности в руках господствующего класса; 2) наличие у зависимого крестьянина самостоятельного хозяйства на господской земле. 

В это время появились серьезные труды, посвященные использованию земли. В Х в. в Византии создается сельскохозяйственная энциклопедия «Геопопики, или Кассиана Басса Cколастика выборки о сельском хозяйстве» [6, с. 59]. В Х1-Х1П вв. происходит массовый подъем сельского хозяйства: расширяются посевные площади, усиливается освоение новых земель, сопровождаемое мелиоративными мероприятиями. Появляется и находит распространение тяжелый плуг с железным отвалом, способствующим не только подрезанию, но и переворачиванию верхнего пласта почвы.

 Появляются первые земельные кадастры.
В этот период большими успехами отличалось сельское хозяйство Англии, Франции, Италии и Германии. В Англии появляется первый агрономический трактат «О хозяйстве» Вальтера Хенли [6, с. 67], в котором давались рекомендации но рациональному использованию почв в зависимости от их плодородия и физического состояния, точные и дельные советы по приготовлению и использованию удобрении. В Германии работа «О растениях» Альберта (рои Больштедта являлась не только практическим руководством, но и теоретическим сочинением, отдельные ее положения имеют значение до сих пор. Он впервые научно обосновал сущность вспашки, называл «четыре ее пользы» для почвы: «открывание, уравнивание, перемешивание, рыхление» [6, с. 68]. Объяснена необходимость паровой обработки почвы и оставление ее в залежи.

Несколько позднее появилось сочинение итальянца Петра Кресценция (ХП1-Х1У вв.) «О выгодах сельского хозяйства», в которой, развивая учение Больштедта, он рекомендовал в качестве зеленого удобрения не вику, а люпин. Кресцеиций поместил четкий календарь сельскохозяйственных работ. Большое внимание уделено выращиванию виноградников. Очень важно то, что произведение явилось первым печатным изданием агрономического характера. Книга переиздавалась 61 раз и в течение более двух столетий оставалась актуальной [6, с. 71 ].

Главные достижения последних столетий средневековья в Европе сводятся к восстановлению античных источников, признанию роли почвы в земельном кадастре, формированию некоторых новых взглядов на природу почвы и ее роль в жизни растений. Все это в наибольшей мере проявилось в труде Альберта фон Болылтедта [б].

До XVIII в. земледельческая наука в России не была развита, а первые исторические сведения о ней относятся лишь к окраинам страны и принадлежат известным грекам и римлянам. У древних славян, начиная с VII-VIII вв., было развито пашенное земледелие, однако, единого мнения о его характере до монголо-татарского нашествия нет. Известно, что в Киевской Руси оно находилось на достаточно высоком для того времени уровне. Нашествие монголо-татар и разорение Руси в XIII в. нанесло огромный ущерб всему хозяйству, в том числе и земледелию.

После XIII в. усилился процесс захвата общинных земель боярами, монастырями и казной. В связи с этим возрос интерес к оценке земель, появился кадастр более совершенный, чем в Западной Европе. Начиная с XV в., вели специальные Писцовые книги, в которых подробно описывались пахотные земли, сенокосы и отдельные лесные угодья, относящиеся к определенному населенному пункту. В конце XVII в. с заменой земельной подати на подворную, а затем на подушную, ведение Писцовых книг прекратилось. В этот период в большинстве районов России в земледелии прочно утвердилось трехполье. Это относится в первую очередь к Белой Руси. За это время не было напечатано ни одного сочинения но сельскому хозяйству. Рукописная агрономическая литература, в том числе переводимая, в это время существовала. Издание труда Кресценция на польском языке в 1549, 1571 гг. пользовалось большой известностью на Украине, в Белоруссии и Литве.

Возрождение, наступившее в Европе в XV в., отразилась также на развитии земледелия. Главным направлением в этот период явилось определение участия почвы в питании растений. Первый шаг, наиболее близкий к истине, сделал Бернар Палисси (1510-1589 гг.). Он впервые высказал мысль о солевом питании растений, чем опередил идеи Ю. Либиха почти натри столетия. Однако его точка зрения поддержки не нашла [6, с. 87]. 

Френсис Бэкон (1561-1626) первым исследовал поглотительную способность почв, пропуская морскую воду через сосуды с почвой, а Джстро Туль высказал идеи о почвенной структуре и се агрономическом значении [6, с. 88]. Сторонниками водной гипотезы питания растений были голландец Ван-Гельмонт и англичанин Роберт Бойль [6, с. 87].

Водная теория просуществовала более ста лет, но постепенно уступила место другим, не менее ошибочным.

В это время начинают высказываться предположения об участии гумуса в питании растений (А. Тшатеди, Иоганн Кюльбель). Дается первое определение понятия «гумус» (И. Г. Валлериус) [6, с. 90-92]. Особую роль в становлении гумусовой теории, как и вообще в истории агрономии, сыграл профессор Берлинского университета Альбрехт Данпель Тэер (1752-1828 гг.). Им в книге «Основы рационального земледелия» впервые дана классификация форм гумуса, показано отношение его к различным по механическому составу почвам [6, с. 92).

Гумусовая теория А. Тэера хорошо выражена в словах: «Так как перегной есть произведение жизни, то он есть также и условие ее, он дает пищу органическим телам. Без него невозможна жизнь...» [6, с. 93]. Тэеру принадлежит первое научное определение почвы и классификация почв по механическому составу, которая значительно превосходила аналогичные построения английский ученых. 

Теория А. Тэера просуществовала до 1841 г., хотя во многом была ошибочной, однако способствовала развитию земледелия и придавала ему более направленный характер.

Больших успехов земледелие достигло в ХУ1-ХУП, особенно в XVIII в., в Англии (Даниель Дефо, У. Петти, X. Дерби), Франции (Ф. Кенэ, А. Тюрго) и других странах Западной Европы. В это время впервые наметилось разделение земледелия на две части [6, с. 97, 98]. В первой излагались общие вопросы, а во второй — описание растений и приемы их выращивания. В дальнейшем первая часть стала называться общим земледелием, а вторая — растениеводством. 

Россия XVIII в. отмечена взлетом науки. Ни в одной другой стране не было такого бурного роста агрономических наук. Большая заслуга в развитии земледелия в этот период принадлежит М. В. Ломоносову (1711-1765), положившему начало научному земледелию. В работе «О слоях земных» он убедительно доказывает, что чернозем (почва) «...не первообразная и не первозданная материя, а особое геобиологическое тело», которое образовалось «долготою времени в результате разрушения горной породы и воздействия нанес живых организмов» [6, с. 104].

Ломоносовым высказаны гипотезы о развитии растении, способе их питания. Он создал (1765 г.) и руководил «Классом земледельства» при Российской Академии наук в целях подготовки специалистов по сельскому хозяйству. В 1765 г. образовано Вольное экономическое общество, издававшее в течение 125 лет труды по вопросам сельского хозяйства. В них освещались результаты полевых исследований, рекомендации по ведению хозяйств, советы агрономов.

Большую роль в развитии земледелия сыграли работы А. Т. Болотова, И. М. Комова, М. Г. Ливанова, М. И. Афонина, И. А. Гюльдешцтсдта ]6, с. 109, 111].

В работах А. Т. Болотова (1738-1832) «Об удобрении полей», «О разделении полей», «Мысль о водороипах», «О запашке ржи бороздами» развивается ряд положений по борьбе с аэрозней почв, посеве на склонах трав, расположению посевов поперек склонов.

Придается большое значение удобрению почв навозом, золой, древесными листьями, гипсом, известью,торфом, бобовыми растениями и др. Им предлагалось введение севооборотов залежной системы земледелия,сущность которых заключается в том, что из семи полей севооборота три должны находиться под залежью. Это, по мнению Болотова, способствовало наилучшему развитию и полеводства, и животноводства одновременно. Тем самым был нанесен удар по трехпольной (паровой) системе земледелия. А. Т. Болотов за 70 лет до 10. Либиха развил теорию минерального питания растении, в чем-то повторяя взгляды Д. Туля. В целом же он пропагандировал английскую агрономию в условиях России.

И. М. Комов (1750-1792) рекомендовал [7] раздельно сочетать земледелие с животноводством, указывал на необходимость клеверосеяния в сочетании с зерновыми и пропашными культурами, чем заложил основу плодосменной системы земледелия. Подлинная энциклопедия земледелия и растениеводства, его книга содержит многие методы изучения почв и удобрения растений. Во всех работах И. М. Комова прослеживается мысль о правильном чередовании культур, о необходимости зяблевой вспашки не только под яровые культуры, но и под пар [6, с. 109].

Работы М. Г. Ливанова (1751-1800), М. И. Афонина (1739-1810), И. А. Г|о;1ьденштедта( 1745-1781) посвящены в основном происхождению черноземных почв и способам их обработки, в них признается растительно-наземное образование гумуса [6,с. 111].

Начало XIX в. характеризуется обогащением агрономической науки трудами таких выдающихся ученых, как И. Я. Беруслиус, М. Г. Павлов, Ю. Либих. Профессор Московского университета М. Г. Павлов(1793—1840), которого называли «русским Тэером»,изучил роль почвенных процессов в питании растений. Его труд «Курс сельского хозяйства» длительное время служил учебником для русских агрономов[6,с.124-126].

Хотя многие ученые и считали, что не гумус, а воздух и соли почвы являются основой питания растений, однако не могли опровергнуть признанную теорию гумусового питания растений А.Тэера. Сокрушительный удар нанес, ей знаменитый немецкий химик Юстус Либих (1803-1873) публикацией работы «Химия в приложении к земледелию и физиологии растений» [б]. По его словам:

«...если почва подходящая, если она содержит достаточное количество щелочей, фосфатов и сульфатов, то ничего больше не требуется» [6, с. 127). С приданием этому положению количественного выражения были сформулированы два основных закона земледелия:

«минимума» и «полного возврата». Открытия Ю. Либиха способствовали развитию промышленности минеральных удобрений и целого ряда направлений сельскохозяйственной науки. 

Юстус Либих 
Со второй половины XIX в. наступает следующий этап в развитии агрономии, вызванный бурным ростом производительных сил и крупными открытиями в области естественных наук. Агрономическая наука обогатилась трудами А. В. Советова, В. В. Докучаева, П. А. Костычева и др. А. В. Советов (1826-1901) впервые сформулировал понятие о системах земледелия и дал им классификацию. 

Он писал: «Разные формы, в которых выражается тот или другой способ землевозделывания, принято называть системами земледелия» [6, с. 155]. Выступая против подражания Западной Европе, А. Советов предлагал приспособить плодосменную систему к условиям России.

Крупный вклад в развитие агрономической науки внес великий русский ученый Д. И. Менделеев (1834-1907), изучавший влияние питания на продуктивность сельскохозяйственных культур. Особое значение он придавал использованию питательных веществ растениями из пахотных слоев почвы благодаря глубокой обработке и проникновению туда корневой системы. Большое внимание он уделял минеральным удобрениям как одному из средств интенсификации земледелия.

Работами выдающихся русских ученых В. В. Докучаева (1846-1903) и П. А. Костычева (1845-1895)впервые в истории агрономии положено начало генетическому и агрономическому почвоведению. В. В. Докучаев установил закономерную связь между почвами и природными условиями среды, что почва — самостоятельное природное тело, и ее формирование есть сложный процесс взаимодействия пяти природных факторов почвообразования. Им выдвинуто принципиальное положение о необходимости изучения не только отдельных факторов и явлений природы, но и закономерных связей между ними [6, с. 151-1711].

В. В. Докучаев предложил первую в мировой практике научную классификацию почв по их происхождению. Он уделял большое внимание вопросам сохранения и повышения плодородия почв путем регулирования почвенных режимов. Основным недостатком учения В. В. Докучаева была слабая связь генетического почвоведения с агрономическим.

Это направление в развитии почвоведения успешно развил П. А. Костычев (1845-1895), который заложил научные основы агрономического почвоведения и сделал ряд важнейших теоретических обобщений, связавших почвоведение и земледелие [6, с. 175-177).П. А. Костычев придавал большое значение физическим свойствам почвы, ее структуре и строению и разработал ряд мер но улучшению этих свойств. Он выяснил роль растений и способов обработки почвы в улучшении ее агрофизических свойств. Ему принадлежят заслуга в разработке наиболее современной системы обработки почвы, направленной на борьбу с сорнякамии на регулирование водно-воздушного режима.В развитие земледельческой теории крупный вклад внесли И. А. Стебут, К. А. Тимирязев, В. Р. Вильяме, Д. Н. Прянишников, К. К. Гедройц, Н. М. Тулаиков, А. Г. Дояренко.

Так, И. А. Стебут (1833-1923) выдвинул идею дифференцированной агротехники и организации сельского хозяйства в зависимости от региональных особенностей. По его мнению, в засушливых стенных районах обязательно должен быть чистый нар, а в районах достаточного увлажения целесообразно использовать занятые нары. Таким образом опровергалось одно из существенных требований плодосмена — обязательная и повсеместная замена чистых паров занятыми. В южных районах одним из непременных условий по борьбе с засухой, помимо рациональной обработки, являлись лесозащитные полосы. И. А. Стебут был одним из первых сторонников полезащитного лесоразведения [6, с. 207}.

К.А.Тнмирязев но праву считается одним из основоположников учения о фотосинтезе. Он раскрыл энергетические закономерности фотосинтеза как процесса образования органического вещества в растении при помощи воды и света, т. е. самым заложил биологические основы агрономии [6, с. 121].

В.Р.Вильямс (1863-1939) — создатель биологического направления в почвоведении, объединившего генетические и почвснно-агрономическне концепции. Им раскрыта роль растительности и почвенной микрофлоры в создании плодородия. По-новому изложено значение травосеяния. По мнению В. Р. Вильямса, оно является основным фактором в улучшении агрофизических свойств и повышении плодородия почвы [6, с. 258-261 ].

Д. И. Прянишников (1865-1948) и К. К. Гедройц (1872-1932) теоретически и практически доказали необходимость широкого применения удобрений в качестве интенсификации земледелия [8, с. 1 ]. По мнению Д. Прянишникова, одним из важнейших условий интенсификации земледелия является переход к плодосменной системе с расширением посева пропашных и бобовых культур и заменен чистых паров занятыми в районах с достаточным увлажнением. Учение о поглотительной способности почв положено в основу химической мелиорации путем известкования и гнпсования. 

Работы А. Г. Дояренко (1874-1958) направлены на изучение методов агрономических исследований, что позволило выяснить роль многих приемов обработки почвы в регулировании факторов жизни растений. В его работах большое место отведено запятым парам и промежуточным культурам в севооборотах [6, с. 218].

Н. М. Тулаиков (1875-1938) одним из первых показал несостоятельность травопольной системы земледелия в засушливых регионах и предложил посевы многолетних трав заменить пропашными культурами [9]. С именем Н.М.Тулайкова связывают теорию мелкой об- работки почв в целях улучшения водного режима.

Из краткого обзора развития науки земледелия в России в довоенный период видно, что оно шло в двух направлениях. Одно из них отражало путь на интенсификацию с использованием опыта европейских стран, представители второго считали невозможным перенесение этого опыта в условия России и выдвигали необходимость разработки отечественной агрономической науки.

Если в первое послевоенное десятилетие (1945-1954) был взят курс на повсеместное внедрение травопольной системы земледелия, то в конце 50-х годов XX в. началась активная пропаганда повсеместного применения пропашной системы взамен неоправдавшей себя травопольной. Однако опыт показал, что пропашную систему земледелия, так же как и травопольную, нельзя применять шаблонно повсеместно.

Большое значение в развитии теории и практики земледелия сыграло освоение целинных и залежных земель (1954-1960), так как появилась проблема зашиты осваиваемых земель от эрозионных процессов. Разработкой этого вопроса агрономическая наука обязана Т.С.Мальцеву, предложившему безотвальную обработку почвы |10|. Дальнейшее развитие эта идея получила в работах академика А.И.Бараева, сформулировавшего концепцию принципиально нового почвозащитного земледелия для районов освоения целинных и залежных земель. Сущность его заключалась в том, что вспашка заменялась плоскорезной обработкой с сохранением на поверхности почвы стерни, а многопольные севообороты с травами заменялись севооборотами короткой ротации с чистыми нарами [II].

Значительный вклад в развитие земледельческой науки внесли белорусские ученые, особенно в послевоенные годы, когда стали формироваться научные школы. Так, в Белорусской сельскохозяйственной академии под руководством профессора С.С.Захарова (1901-1989) изучались севообороты с использованием травосеяния, промежуточные культуры, сидеральные пары. Велись исследования эффективности предшественников для сельскохозяйственных культур и паров в условиях Беларуси [12].

Окультуриванию дерново-подзолистых почв посвящали исследования академики И. Ф. Гаркуша(1896-1970),Т. Н. Кулаковская (19191988)[13].

В это время развернулись большие работы по осушению белорусских болот, особенно в районах Полесья. В связи с вовлечением в сельскохозяйственное производство мелиорируемых торфяно-болотных почв встала проблема их окультуриванпя и рационального использования. Этой проблеме посвящены многие работы И.С.Луниновича, С.Г.Скоропанова и др. [15, 16]. Установлено значение многолетних и однолетних культур наторфяно-болотных почвах. Определены наиболее рациональные приемы основной и предпосевной их обработки. Выявлена целесообразность возделывания на мелиорированных торфяниках многолетних трав и культур сплошного сева (зерновых).

Большая работа по изучению севооборотов, промежуточных культур, способов и приемов обработки почвы развернулась в БелНИИ земледелия и кормов. 

В трудах П. Е. Проконова, Г. Д. Белова, Я. К. Михалева, П. И. Никончпка отражены вопросы продуктивности севооборотов с различным насыщением зерновыми, зернобобовыми, техническими и кормовыми культурами. Разработаны научные основы и принципы построения севооборотов в связи со специализацией сельскохозяйственных предприятий. Сформулированы агрофизические и биологические основы обработки почв. Большое значение отводится приемам основной обработки дерново-подзолистых почв легкого механического состава, а также минимализации обработки (17-19].

В 70-80 годы XX в. выработаны стратегические и практические основы интенсификации земледелия на основе химизации, мелиорации, комплексной механизации, освоения методов программирования урожаев и внедрения интенсивных технологий возделывания сельскохозяйственных культур. Особое значение придается ландшафтно-экологическому направлению, предполагающему биологизацию процессов в земледелии. 

Современное земледелие — это наука о наиболее рациональном, экологически, экономически и технологически обоснованном использовании земли, формировании высокоплодородных почв с оптимальными показателями для возделывания сельскохозяйственных культур. Оно основывается на новейших теоретических достижениях важнейших фундаментальных дисциплин, таких как почвоведение, физиология растений, микробиология, агрохимия, экология, экономика и др.

В современных условиях усилия ученых в области земледелия направлены главным образом на рациональное использование пахотной земли, повышение эффективного плодородия почвы, применение дифференцированных технологий возделывания культур, защиту почв от ветровой и водной эрозии, борьбу с сорняками, вредителями и возбудителями болезней сельскохозяйственных культур.