Связь плодородия почв с центрами происхождения культурных растений
Человек отбирал растения для культуры во всех природно-климатических зонах, за исключением, по-видимому, только полярного пояса. В сельскохозяйственном производстве возделываются злаки из субтропических и умеренных широт (пшеница, сорго, просо, рожь), клубнеплоды относительно прохладных территорий (картофель, топинамбур) и тропиков (ямс, батат, таро), растения широкого спектра лесных поясов (яблоня, груша, слива, абрикос, мандарин, манго) и т.
объектами сельскохозяйственного возделывания. Это свидетельствует о бесчисленном разнообразии почв, которые были первоначально родными для ушедших в культуру растений. Учение Н. И. Вавилова
о центрах происхождения культурных растений становится теоретической основой исследований в области почвенной экологии
Культурные растения сохранили в своем генетическом фонде, пусть даже измененном многовековым воздействием человека, адаптивную реакцию к первоначальной природной среде, первоначальным почвам, с которыми когда-то эти растения составляли оптимальное почвенно-экологическое единство. Данное единство определяло максимальную биологическую продуктивность. Поэтому для эффективного использования почвенного плодородия, получения максимальных урожаев необходимо достигать такого
же единства между сельскохозяйственными растениями и культурными почвами.
Приведем несколько примеров. Родина арбуза — Южная Африка, где распространены красно-бурые и красно-коричневые почвы сухих саванн. Ожелезненность этих почв создает эффект опесчаненности. Особенностью почв саванн является также наличие длительных периодов почвенной засухи, сменяющейся влажными периодами. Культура арбуза во многом унаследовала экологические особенности своей родины. Арбуз практически безразличен к содержанию в почве гумуса. Высокие урожаи этой культуры получают и на много- гумусных черноземах, и на малогумусных сероземах, светло-каштановых, серо-бурых пустынных и бурых полупустынных почвах при условии обеспечения их влагой.
При достаточной рыхлости и структурности почв растения арбуза дают неплохие урожаи на почвах тяжелосуглинистого и легкоглинистого гранулометрического состава, например на черноземах различных подтипов. Однако экологическая особенность арбуза — давать высокую продуктивность и хорошее качество на почвах легкого гранулометрического состава, в том числе и на слабогумусированных песках. Эти почвы малоценны для большинства других сельскохозяйственных растений, и использование их под бахчи наиболее эффективно. Нечувствительность арбуза к бедным легким почвам объясняется мощным развитием корневой системы, ее высокой способностью использовать большие объемы почвы и материнской породы. Корни арбуза проникают на глубину 4-5 м и охватывают объем 7-10 м 3 почвенной массы. Мощная корневая система обеспечивает относительную засухоустойчивость этой культуры, однако 40
арбуз положительно реагирует резким возрастанием урожайности и на достаточную влажность почвы. Чередование сухих и влажных сезонов характерно для саванн Южной Африки.
Замечательно описывает свои впечатления эколог-журналист, обозреватель газеты «Комсомольская правда» В. Песков: «В пустыне Калахари в позапрошлом году мы увидели родоначальников нынешних арбузов. Они лежали на раскаленной бесплодной земле россыпью — одни с теннисный мяч, другие крупнее. Любопытства ради я разрезал один. Сердцевина его желтоватого цвета была горячей и лишь чуть сладковатой. С трудом верилось, что из этого дикаря африканской пустыни выведены нынешние ароматные, сочные, сладкие великаны. Калахари по-прежнему плодит свои «теннисные мячики», спасающие от смертельной жажды животных и потерявших дорогу людей.
Невзрачные эти родоначальники хранят, как говорят биологи, генофонд изначальной формы растений, наделенных стойкостью против жары, болезней, против всяких других напастей. Если не выдержит экстремальных условий какой-либо сорт из выведенных человеком высокочтимых растений, обращаются к дикарю, скрещивают его с теряющим силу потомком. И происходит чудо — высокопродуктивный плод перенимает у дикого предка его жизнестойкость. Вот почему, занимаясь селекцией, добиваясь поразительных результатов, надо помнить о растениях-родоначальниках, знать, где они пребывают, беречь хотя бы остатки их присутствия на Земле. С этой целью снаряжают ботаники экспедиции, охраняются островки древней флоры».
Родина картофеля — горные районы Чили и Перу. Здесь прохладный климат, легкие опесчаненные почвы с слабовыветренными минералами, обогащенные калием. Это и обусловило формирование определенных экотипов картофеля, находящих оптимальные условия в нежарком влажном климате, на легких почвах (серые лесные, дерново-подзолистые, черноземы оподзоленные и др.) при повышенном калийном питании.
Родина гречихи — высокогорные влажные районы Азиатского материка (Индия, Гималаи) с промытыми небогатыми почвами. Поэтому гречиха — влаголюбивое растение, корневая система которого, выделяя различные органические кислоты, способна разлагать минералы и обеспечивать себя элементами минеральной пищи и, главным образом, фосфатами. Нетребовательна гречиха и к гумусовому содержанию почв. Наоборот, урожайность зерна гречихи снижается на богатых гумусом черноземах. Гречиха требует для своего развития также легких почв.
Наконец, главная наша культура полей — пшеница имеет несколько близких по природным условиям центров происхождения. Это Передняя и Средняя Азия, Средиземноморье с умеренно влажным и умеренно сухим климатом. Здесь распространены коричневые почвы, которые по всем своим характеристикам очень близки к черноземам. В них достаточно высокое содержание гумуса и зольных элементов, нейтральная реакция среды, рыхлое структурное строение, хорошие физические свойства при умеренно тяжелом гранулометрическом составе. Именно этим характеристикам отвечают лучшие пшеничные земли мира — черноземы Евразии, черноземовидные почвы североамериканских прерий и руброземы Аргентинской пампы. Произошла лишь некоторая эколого-климатическая переориентация пшеницы: из субтропического растения она стала типичной сельскохозяйственной культурой суббореального пояса, сохранив, однако, все экологические требования периода вегетации. Субтропическим прибежищем пшеницы стали пампасы Южной Америки, где, кстати, дикие ее формы не встречаются.
Субтропики со средиземноморским типом климата, в силу исторически сложившегося развития агрокультуры, стали главным мировым центром типичных субтропических многолетних растений: цитрусовых, маслин, инжира, граната и др. Попытки вывоза этих культур за пределы более прохладные или более теплые не принесли положительных результатов.
Такие примеры характерны практически для всех культурных растений, разве что исключая только рожь, которая вошла в культуру, будучи сначала сорным растением. А махорка стала культурным растением благодаря селекции. Именно селекционеры из вида Nicotiana tabacum создали вид Nicotiana ructica с его особыми экологическими требованиями.
В опубликованном в 1926 г. труде Н. И. Вавилова «Центры происхождения культурных растений» впервые были названы очаги формирования, в которых сосредоточены природные прообразы всего культурного растительного мира. Таких очагов оказалось пять: Юго-Западная Азия, Горный Китай, Эфиопия (Абиссиния), Средиземноморье и Центральная и Южная Америка.
Позже, в 1935 г., подводя итоги экспедиций, охвативших до 60 стран мира, включая и Советский Союз, Н. И. Вавилов опубликовал труд «Ботанико-географические основы селекции». В нем представлено оригинальное учение о географическом распределении сортовых растительных богатств земного шара. В этом труде ученый установил восемь основных очагов мирового земледелия: I — Китайский, II — Индийский, ІІа — Индийско-Малайский, III — Среднеазиатский, IV — Переднеазиатский, V — Средиземноморский, VI — Абиссинский, VII — Южно-Мексиканский и ЦентральноАмериканский (Перуано-Эквадоро-Боливийский).
Главные регионы происхождения культурных растений Старого Света: Китай, Индия, Передняя и Средняя Азия, Закавказье, Средиземноморье.
Из Китая происходят: пшеница (широколиственная), просо, чумиза, гаолян, овес (голозерный), соя, хлопчатник китайский, ямс китайский, китайские виды капусты, редька масличная и овощная, китайские виды конопли, отдельные виды плодовых и цитрусовых, китайский вид сахарного тростника.
Индии принадлежат культурные виды аборигенного происхождения: рис, нут, фасоль, индийский вид сахарного тростника, хлопчатник индийский, конопля индийская, виды ямса и амаранта, перилла, джут, кенаф, баклажан, огурец и многие другие культурные растения.
Закавказье — родина многих видов пшеницы и ячменя, вики, многих видов плодовых (виноград, инжир, гранат, орешник, груша, айва, алыча, кизил, черешня и др.), встречающихся в настоящее время в диком состоянии.
Средиземноморские страны обогатили культурную флору такими растениями, как овес византийский и песчаный, люпин, свекла сахарная, капуста, цикорий, брюква, репа, морковь, мята перечная, маслина, миндаль, гранат, лавр благородный, каштан и пр.
К африканским аборигенным культурам относятся: арбуз, африканское просо, виды сорго, местный вид риса, горох, клещевина, виды кунжута, пальма масличная, виды кофе и т. д. Северная Африка (область Средиземноморья) служит родиной маслины и финиковой пальмы. Аборигенные культуры Эфиопии — нут, кофе, местные виды гороха, бобов; очень разнообразны виды и подвиды пшеницы и ячменя.
Америка является родиной кукурузы, фасоли, томатов, какао, батата, подсолнечника, картофеля, маниока, тыквы, перца, папайи, авокадо, агавы, хинного дерева, табака и др.
В табл. 2.1 дана сводка материалов о происхождении культурных растений, их биоклиматических особенностях и почвенно-экологических условиях оптимального произрастания. Центры происхождения даны по П. М. Жуковскому (1971), биохимический потенциал — по А. Х. Шеуджену (2004) и др.