Основы новой науки — агролесомелиорации — были заложены В. В. Докучаевым. В 1892 году его экспедиция в южнорусские степи исследовала влияние лесных насаждений на полевые культуры. Экспедиция заложила опытные делянки, обсадила их лесными полосами и лентами различной ширины и изучала в последующие годы их влияние на скорость движения ветра, на влажность и температуру почвы и воздуха, на уровень грунтовых вод и урожайность.
Прошедшие с того времени 70 лет существенно изменили степной пейзаж. Зеленые кольца лесных полос окружили поля и способствовали повышению урожайности их.
По данным Всесоюзного научно-исследовательского института агролесомелиорации, средняя прибавка урожая зерновых и подсолнечника на полях, защищенных лесными полосами, по сравнению с открытыми, составила в районах Северного Кавказа 4,2 центнера с гектара, в центрально-черноземной полосе и Поволжье — 2,8, в Западной Сибири и Казахстане — 2,1. Правда, в 1969 году лесные полосы не только не смогли защитить поля от эрозии, а и сами оказались буквально погребенными под слоями пыли. Но ведь они и не могли предотвратить пыльных бурь. Лесные полосы — это всего лишь тормоз для ветра.
Наибольший эффект в этом отношении, как ни странно, дают не сплошные, густые посадки, а ажурные, легко просматриваемые. У «непродуваемых» минимум скорости ветра наблюдается внутри насаждения и на подветренной опушке. Здесь всегда «лесная тишина». Но все это хорошо разве что для автотуристов, следующих к сочинским пляжам. Отражаясь от плотной лесной стены, ветер «делает свечку». А там, на высоте, он попадает под действие еще более свирепого воздушного потока и, разогнавшись, вновь вынуждается изменить свое направление, поворачиваясь к земле. В результате уже на расстоянии 8–10 метров с подветренной стороны ветер бушует пуще прежнего.
Ажурные же продуваемые лесополосы работают как хорошая аэродинамическая труба. В середине такой полосы ветер дует с большей скоростью, чем с наветренной стороны. Зато, пройдя меж стволами и кронами, он теряет часть своей энергии, и его скорость начинает падать. В результате влияние лесной полосы высотой примерно в 5 метров растягивается как минимум до 50–60 метров.
В общем же, следует признать, что для защиты от ветра лесные полосы не выход из положения. Зато они играют немаловажную роль в деле накопления влаги.
Весна на юге бурная, быстрая, снег сходит мгновенно, и еще не успевающая оттаять почва не пропитывается талой водой и не удерживает ее. В лесных же полосах снег лежит долго — зачастую еще и тогда, когда в поле уже отсеялись. Почва здесь медленно впитывает влагу, и весь прилегающий к лесополосе район становится мощным аккумулятором воды. Влияние леса на влажность почвы отчетливо прослеживается на расстоянии 50–150 и даже более метров от опушки.
Очень существенно снижают лесополосы и испарение в жаркие месяцы года; установлено их положительное влияние на засоление почв, на снижение смыва их потоками воды. Последнее особенно важно для степных районов. Почва под лесом промерзает меньше, чем в открытом поле, примерно на 20 сантиметров. Соответственно более чем в 10 раз уменьшается здесь и сток весенней воды. Значит, меньше и смыв почвы. Исследования показали, что запасы влаги в метровой толще грунта на облесенных землях на 47 миллиметров выше, чем на открытых, и что лесные полосы возрастом за 50 лет поглощают талой воды в 10–12 раз больше, чем вспаханная зябь. Что касается смыва почвы с гектара лесной полосы, то он равен 45 килограммам, а с необлесенной площади — 4600. Разница более чем в 100 раз!
После леса лучший защитник почв от эрозии — луг. Одним из первых экспериментально изучил процесс ветровой эрозии Г. В. Высоцкий. В 1894 году он установил влияние состояния поверхности почвы на скорость ветра вблизи нее. «Если эта поверхность гладкая, — писал он, — нижняя струя будет двигаться наиболее быстро. Наоборот, чем шероховатее поверхность почвы или чем гуще и выше ее щетинистый покров, тем значительнее коэффициент трения и тем сильнее падение скоростей движения нижних струй».
Травы успешно защищают почву не только от ветра, но и от размывающего действия воды. Облесение склонов и их залужение — основные способы борьбы с водной эрозией и овражным расчленением земли. Обычно наиболее крутые склоны засеиваются многолетними травами. Исследователи установили, что кукурузное поле на склоне крутизной всего 5 градусов теряет вследствие смыва ежегодно 245 тонн почвы на каждом гектаре. А то же поле, засеянное травой, — всего 52 килограмма. И при этом оно накапливает в 8 раз больше влаги! Подсчитано, что для того, чтобы вода смогла смыть слой почвы толщиной в 18 сантиметров с такого засеянного травой склона, ей понадобится 10 тысяч лет. Склон, засеянный зерновыми, потеряет эти же 18 сантиметров всего за 36 лет, кукурузное поле — за 9, а полностью лишенный растительного покрова склон (пар) — только за 5 лет.
Не менее эффективны травы и на ровных полевых участках. Обычно их сеют полосами, чередуя с посевами основных зерновых культур. Эта система так и называется — полосной. Ширина чередующихся полос может быть разной: на самых легких (эрозионно-опасных) почвах — 50 метров, на более устойчивых к эрозии — 100–150.
Нетрудно видеть, что, устраивая подобную лесостепную чересполосицу, чередуя посевы основных культурных растений с полосами леса и многолетних трав, мы действительно «подражаем природе». Эффект от этого подражания, безусловно, есть, но он нам довольно дорого стоит: ведь мы отнимаем у культурных растений часть принадлежащей им земли.
Если уж до конца следовать природе, то землю следует вовсе не обрабатывать. Однако в подавляющем большинстве случаев это успеха не приносит. Отсюда и возник принцип — обработка «по минимуму».
Минимальная система обработки исходит (иногда молчаливо, иногда открыто) из того положения, что любая обработка приводит в конце концов к разрушению земли. Но дело-то ведь состоит в том, что в естественном своем состоянии почва не приносит тех урожаев, которые ежегодно дает культурная почва. Природа очень экономна, она не собирает высоких урожаев, зато сохраняет тем самым себя. Человек же каждую осень увозит с поля многие сотни и тысячи килограммов выращенной им органической массы. Обрабатывая почву, он просто-напросто интенсифицирует процессы окисления, происходящие в ней. Многовековое стремление земледельцев к усилению и разнообразию приемов механической обработки почвы, с тем чтобы полнее мобилизовать и использовать ее природное плодородие, базируется на принципе «выжать все».
До поры до времени, а также при подходящих климатических условиях такое стремление приводит все же хоть и к незначительным, но сдвигам: минерального питания в земле достаточно для выращивания растений в течение нескольких миллионов лет. Но интенсивная обработка приводит в конце концов к снижению содержания гумуса, склеивающего частицы в агрегатные комки. Последние легче разрушаются под механическим воздействием машин, воды и ветра. Постепенно в почве накапливается бесструктурная пыль, ухудшаются ее физические свойства, начинается эрозия. Эрозия — это не истощение почвы, это ее разрушение, наступающее именно из-за стремления человека повысить ее плодородие путем многократных и тщательных обработок.
Впервые в широком масштабе минимальная система обработки была испытана в штате Мичиган (США) в 1945 году. Затем она стала применяться в штатах Огайо и Нью-Йорк и к середине 50-х годов получила широкое распространение по всей стране. Поворот был очень крутым: еще вчера поле, тщательно и многократно обработанное, лишенное растительных остатков на поверхности после уборки урожая, казалось признаком культуры и урожая. И вдруг резко уменьшается число обработок и проходов по полю тяжелых агрегатов и машин, упраздняются многие недавно казавшиеся необходимейшими операции, все чаще применяется принцип комбинирования и совмещения. Эти новые принципы распространяются буквально со скоростью степных пожаров.
