Je možné, že ukrajinskou černou půdu vytvořili lidé? Země poznání

Černozem má nejvyšší přirozenou úrodnost díky vysokému obsahu humusu, hlinitému mechanickému složení, neutrální reakci prostředí a zrnitě hrudkovité struktuře. Pokud hroudu černozemě uhnětete v dlani, rozpadne se na malé hrudky o velikosti 3–5 milimetrů, připomínající obilí nebo pohanku. Vědci stále hádají, která z těchto vlastností černozemě poskytuje vysokou plodnost.

Úrodnost půdy po celém světě klesá. Naše země se nadále těší vysoké úrodě a velkému exportu obilí, ale ve skutečnosti mnohé země při exportu zemědělských produktů vyprodávají živiny z domácí půdy, které nelze plně obnovit.

Unikátní je v tomto ohledu černozem východní Evropy, který se nachází na Ukrajině s menšími odbočkami do Bělgorodské, Voroněžské a Kurské oblasti Ruska.

Černozem má nejvyšší přirozenou úrodnost díky vysokému obsahu humusu, hlinitému mechanickému složení, neutrální reakci prostředí a zrnitě hrudkovité struktuře. Pokud hroudu černozemě uhnětete v dlani, rozpadne se na malé hrudky o velikosti 3–5 milimetrů, připomínající obilí nebo pohanku. Vědci stále hádají, která z těchto vlastností černozemě poskytuje vysokou plodnost.

Nejčastěji se má za to, že černozem se získává přirozeně během mnoha let nahrazováním některých půd jinými. Biocenóza stepní půdy se utvářela po mnoho tisíciletí. Tomu věří většina vědců. Ale v poslední době se k tomuto obecně přijímanému pohledu začaly objevovat alternativní úhly pohledu.

Důvodem je, že v mnoha zemích se aktivně vyvíjejí technologie pro urychlenou tvorbu půdy a rychlou obnovu úrodnosti, nejčastěji kombinované pod názvem „umělá černá půda“. Tempo růstu umělé vrstvy je 130krát vyšší než přirozené.

Tato technologie má čtyři fáze:

1. Tenká (3–5 mm) vrstva aktivního uhlí se nanáší na povrch půdy s nízkou úrodností, ve starověku to bylo dřevěné uhlí.
2. Na ni se nanese výchozí vrstva černozemě cca 20 cm Podle dosavadních zkušeností je dobré vytvořit výchozí vrstvu z lesních půd, nejlépe s co nejmenším antropogenním dopadem.
   Do Německa se často dováží z úhorů Ukrajiny 1 .
3. Ve výchozí vrstvě je vytvořeno vláhové a chemické prostředí příznivé pro půdní organismy, osidlují ji prospěšné mikroorganismy pěstované v bioreaktorech, ale i zemní živočichové (nejčastěji žížaly a mravenci). Po obvodu skládky jsou umístěna mraveniště, kolonie červů jsou umístěny ve čtvercovém shluku po celé vrstvě.
4. Vysévají se trávy a keře s kořenovým systémem schopným tvořit půdní strukturu.

Jsou možné variace fází, některá mohou být přeskočena (z důvodu hospodárnosti nebo nedostupnosti léků).

Mikroorganismy a organické látky

Funkcí mikroorganismů v přirozené půdě je přeměnit těžko dostupné formy živin na formy vhodnější pro rostliny.

Základem využití mikroorganismů pro urychlenou tvorbu půdy je přeměna organických zbytků a minerálních látek (i ve špatně stravitelné formě) do forem, které jsou rostlinami snadno vstřebatelné. V praxi vědců na Ukrajině a v Rusku se nejčastěji jedná o soubor čtyř mikroorganismů: dvou půdních hub (trichodermie и glomius) a dva druhy bakterií (pseudomonas и Bacilus subtilis).

Tyto mikroorganismy jsou vnášeny v kapalné formě zálivkou. K urychlení tvorby půdy se využívají také bakterie 2 fixující dusík, tvoří se také konsorcia mikroorganismů produkujících fytohormony a regulátory růstu 3;

Někdy se povrch zalévá bakteriálním přípravkem až po vzejití sazenic zaseté trávy. Dále se používají látky, které stimulují rozvoj mikroorganismů: od odpadu z obohacování hnědého uhlí až po roztoky krmné melasy.

Jedním ze směrů pro urychlení tvorby půdy je používání hnoje, rašeliny a kompostů, dále vápnění kyselých hornin a kombinované použití organických, vápenných a minerálních hnojiv. Hnůj hospodářských zvířat a lidské výkaly se doporučuje používat až po tepelném zpracování (vyhoření), jinak se mohou stát zdrojem infekcí 4 .

Pro urychlení tvorby půdy navrhuje Sibiřský výzkumný ústav zemědělství a rašeliny Ruské akademie věd použití organominerálních hnojiv, která zahrnují mikroorganismy přizpůsobené místním podmínkám, rašelinu, huminové kyseliny, dusíkatá, fosforečná a draselná hnojiva 5 .

V jednom provedení léčivo obsahuje mikrořasy, půdní houby, hnůj hospodářských zvířat a ptačí trus, huminové kyseliny a chitosan. Posledně jmenovaná látka, získávaná nejčastěji z hmyzího chitinu, je velmi důležitá pro tvorbu skupin kladně nabitých iontů.

Často se praktikuje aplikace dusíkatých hnojiv 6 , humátů a přípravků na bázi rašeliny. Díky nim se zvyšuje počet mikroorganismů, zejména těch, které ničí organické zbytky 7.

Červi a mravenci

Základem urychlené tvorby půdy je použití žížal pěstovaných speciálně pro tento proces. V Rusku byly vyšlechtěny čtyři genetické linie žížal, nejběžnější jsou červi „prospektorské“ genetické linie Vladimirské selekce.

Žížaly vytvořily polovinu zemské biomasy (v průměru), v lesích jejich podíl činí 72 % z celkové biomasy živočišného světa. Veškerá úrodná vrstva půdy na Zemi prošla žaludkem červů. V jejich přirozeném prostředí je hustota červů v průměru 120 jedinců na 1 metr čtvereční. metr (v biomase – 50 g na 1 metr čtvereční). Pro urychlenou tvorbu půdy je třeba tuto hustotu lokálně zvýšit na začátku pětkrát.

Pěstováním žížal se zabývá mnoho společností po celém světě. Jsou známy pokusy, kdy se spolu s žížalami používají půdní houby, hlavně Trichoderma a Glomius 8. Jejich interakce s červy je obousměrná a mnohostranná.

Červi používají houby jako protijed, bariéru proti chorobám, plísně využívají ke svému růstu odpadní produkty červů (kaprolity).

Tvorba půdy pomocí mravenců spočívá v jejím míchání, změnách mechanického a chemického složení. K míchání dochází při kopání chodeb, které zlepšují provzdušňování kořenů rostlin a životní podmínky aerobních bakterií.

Mravenci budují tunely neustále, po celou dobu života mraveniště. Hnojí zemi svými exkrementy a vynášejí částice země z nižších horizontů na povrch.

Mravenci drtí zbytky kořenů a další organické hmoty, což usnadňuje její další rozklad mikroorganismy. Mnoho druhů mravenců sbírá organické zbytky v mraveništích. A to vede ke koncentraci mikroorganismů, které ho zpracovávají, a vyšší teplota uvnitř mraveniště aktivuje jejich činnost a desetinásobně urychluje rozklad organické hmoty.

Pro zrychlenou tvorbu půdy jsou nejvhodnější červení lesní mravenci. Jejich mraveniště stimulují vývoj kořenového systému trav, keřů a stromů. Travní porost kolem mravenišť je 5–8krát vyšší než obvykle. Čím více mravenišť, tím lépe borovice a další jehličnaté stromy rostou. V zahraničí (zejména v Německu) se chov mravenců rudých a jejich přesídlování již rozběhly.

V mraveništích sídlí i další obyvatelé podílející se na rozvoji půdní cenózy: několik stovek druhů bezobratlých, bakterie, které urychlují proces humifikace a také obohacování prostředí draslíkem, dusíkem, fosforem a hořčíkem ve formách přístupných rostlinám.

Byliny, keře a stromy

Výběr rostlin pro rekultivaci půdy je složitý problém v tom smyslu, že musí být zónovány, mít silný kořenový systém a rychle růst. 9

V mnoha regionech Ruské federace se používají výhradně lesnické a zemědělské rekultivace, nejčastěji se pěstuje borovice nebo topol černý. Někdy se ale výzkumníci a praktici vzdálí od monokultury a pěstují komplex rostlin, které jsou k sobě přátelské, někdy až 38 10 . Často je výsadba keřů nebo stromů doprovázena výsevem zeleného hnojení nebo obilno-luštěninové směsi bylin. To se provádí buď ve stejnou dobu, nebo na jaře příštího roku po podzimní výsadbě keřů a stromů.

Orobinec širokolistý se nejaktivněji používá v zahraničí v Rusku a na Ukrajině se nazývá rákos. Orobinec se množí a šíří převážně semeny, což zjednodušuje jeho distribuci při organizaci podzimní sklizně klasů.

Technologie šíření orobince se stále teprve formují a čekají na nové zvídavé výzkumníky a experimentátory. Existují také speciální, speciálně složené směsi travních semen, které stimulují urychlený rozvoj půdní biocenózy.

Umělá černozem?

Nyní zkusme odpovědět na otázku: „Bylo možné vytvořit ukrajinské černochy?ёmov lidi?“ Nebo se skutečně získával po mnoho tisíciletí přibližně stejným způsobem, jak je popsáno výše. Ostatně pro všechny výše uvedené operace nebyly zapotřebí žádné speciální vědecké znalosti.

Ukazuje se, že v dávných dobách indiáni z Jižní Ameriky věděli, jak vytvořit černou půdu. Uznává se, že veškerá černá půda v Jižní Americe je umělého původu.

Tato prastará technologie byla nyní natolik zdokonalena, že v Německu, na půdě téměř bez humusu, se ve třetím roce získává vrstva více než 60 cm typická pro přírodní černozem.

Jak se ale dávným obyvatelům Latinské Ameriky podařilo prakticky „od nuly“ využít technologii, kterou právě začali vyvíjet?

Nejprve se podívejme na teorie vzniku ukrajinské černozemě.

Jsou tři: moře, bažina a rostlina.

Zastánci prvního odkazují na skořápky, které se někdy nacházejí v černozemě. Druhý je založen na skutečnosti, že černozem se přirozeně získává ze ztrouchnivělé rašeliny. Podle třetí, nejčastější, černozem byla získána jako výsledek přeměny vegetací „rodičovských půd“, především spraší.

Této teorie se držel i vynikající půdolog. Vasilij Vasiljevič Dokučajev (1846-1903). Poznamenal však, že by bylo špatné zaměřit se pouze na jeden typ mateřského materiálu, protože například spraš Číny nebo Střední Asie se přirozeně nepřeměnila v černozem. Tato exkluzivita sama o sobě naznačuje, že umělý původ zdejší černozemě je dost pravděpodobný.

V roce 2005 vyšla kniha vyvracející převládající koncept, podle kterého k osídlení Ameriky došlo výlučně Beringovým průlivem přibližně před 20–25 tisíci lety a že se jednalo o divoké kmeny, které v zásadě nemohly ovlivnit životní prostředí 11.

Pochybnosti o tomto konceptu vyvolalo zemědělství starověké Ameriky, jehož plodiny a technologie používá celý svět a bez nichž (kukuřice, rajčata a další) by lidstvo nepřežilo.

Součástí těchto technologií je umělá černozemě, která se portugalsky nazývá terra preta. Tvrdí to profesor na Pensylvánské univerzitě Clark Erickson, jen v povodí Amazonky bylo nejméně 6 milionů lidí, kteří potřebovali nakrmit. (Pro srovnání, v roce 1400 byla populace Francie jen dvakrát větší).

K. Erikson dokázal, že ekonomickým základem této ztracené civilizace bylo zvyšování úrodnosti půdy prostřednictvím kultivace umělé černozemě. Svědčila o tom vysoká přítomnost aktivního uhlí v něm.

Na rozdíl od půd Amazonie obsahuje většina světové zemědělské půdy ionizované oxidy a soli, které zadržují organickou hmotu na povrchu. To usnadňuje pěstování rostlin, které potřebují organickou hmotu.

Je známo, že všudypřítomné silikátové jílovité půdy jsou vysoce ionizované, což zajišťuje adhezi organické hmoty k částicím této půdy. Nutno podotknout, že černozem je chemicky neutrální, není ani kyselá, ani zásaditá.

Bohužel, v povodí Amazonky takové půdy nejsou, takže nebýt lidského zásahu, většina organické hmoty by byla smyta deštěm. Kukuřice ale vyžaduje více živin než například pšenice nebo ječmen. Dalším argumentem pro vědce bylo, že v terra preta vrstvě aktivního uhlí na povrchu uhelných částic našli vysoký podíl ionizovaných molekul 12. Aktivní uhlí tedy nejen zvýšilo obsah uhlíku, ale také zajistilo adhezi (adhezi) organické hmoty, která vznikla rozkladem rostlinných zbytků. Tím se lišila od umělé černozemě z přirozené půdy, ve které se častěji nacházejí nezhnité zbytky kořenů.

Při odplavování organické hmoty se půda stává nevhodnou pro rostlinnou výrobu. Navíc i použití chemických hnojiv se stane zbytečným, budou také smyta 13.

Aktivní uhlí (dřevěné uhlí) vyráběli již staří Američané spalováním zbytků dřeva a rostlin bez přístupu vzduchu. Jak víte, dřevo se skládá z celulózy a ligninu. Při tomto typu spalování je omezená dostupnost kyslíku a místo spalování se obě tyto složky ničí, takže zůstává volný uhlík.

Vědci tento proces nyní nazývají nízkoteplotní pyrolýza. Každý ze čtenářů mohl ve zbytcích ohně vidět vzniklé aktivní uhlí.

Obyvatelé starověké Amazonie prováděli pyrolýzu, zpočátku káceli stromy a poté je přikrývali vrstvou zeminy, aby omezili přístup kyslíku při spalování. Výsledkem byly hřebeny zeminy, které byly odděleny vodními kanály pro účely hašení. Moderním výzkumníkům se nyní podařilo tyto technologie reprodukovat 14 .

V USA ve státě Georgia dokonce vznikla specializovaná firma Eprida Inc, která černozemě pěstuje na železem bohatých červených půdách. Za úspěch považuje společnost dosažení vrstvy černozemě o tloušťce 16 cm za 110 dní 15 .

Reprodukce starověké technologie daleko přesahuje historickou rekonstrukci. Nikdo nebude například pravidelně opakovat cestu Thora Heyerdahla na raftu Kon-Tiki. Technologie výroby umělé černozemě je zásadně důležitá pro omezení používání chemických hnojiv. Kromě toho uhlík pohřbený v zemi dramaticky snižuje oxid uhličitý v atmosféře, a proto zpomaluje globální oteplování.

Mnoho vědců se přiklání k názoru, že deštné pralesy na březích Amazonky by bez lidského zásahu nevznikly. Kdo ví, možná úrodné ukrajinské stepi vytvořil člověk. Co není polem pro výzkum pro budoucího biologa a historika?

1 Řeči o masivním exportu černozemě do Německa během druhé světové války nejsou podloženy nedávnými údaji. Bylo vytvořeno několik vlaků, ale některé z nich byly bombardovány a některé nebyly nikdy odeslány.

2 Pshenichnikov R.A., Nikitina N.M. Získávání koncentrované biomasy řady půdních bakterií pro zrychlenou mikrobiální metodu rekultivace důlních výsypek // Zrychlená rekultivace pomocí vysoce efektivní biotechnologie: sběr. vědecký tr. – Perm, 1988. – s. 23–29.

3 Čekasina E.V., Egorov I.V. Biologická rekultivace narušených území // Ekologie a průmysl Ruska. – 2002. – S. 31–33.

4 Kozhevnikov N.V., Zaushintsina A.V. Problém zrychlené tvorby půdy při rekultivaci narušených pozemků // Vestnik Kemerov. stát un-ta. – 2015. – č. 1-2 (61). – s. 26–29.

5 Patent 2365077 RF, IPC A01B 79/02. Metoda rekultivace pozemků narušených při těžbě uhlí / Sysoeva L.N., Alekseeva T.P., Burmistrova T.I. [a další]. – Držitel patentu GNU SIBNIISKHIT SO RASHN. – č. 2008109426/12; aplikace 11.03.2008. 27.08.2009. XNUMX; publ. XNUMX.

6 Na sibiřské podmínky nejlépe funguje lék Fitosport vyvinutý NSAU, který není určen ani tak přímo rostlinám, ale bakteriím fixujícím dusík.

7 Seredina V.P., Androkhanov V.A., Alekseeva T.P., Sysoeva L.N., Burmistrova T.I., Trunova N.M. Ekologické aspekty biologické rekultivace půd technogenních ekosystémů Kuzbass // Bulletin Tomské státní univerzity. Biologie. – 2008. – č. 2. – S. 61 – 72.

8 Ganihar SR Mineralizace živin a preference listového odpadu žížalou Pontoscolex corethrurus na odpadech z železné rudy // Ekologie obnovy. – 2003. – č. 11 (4): S. 475–482.

10 Krasavin A.P., Khoroshavin A.N., Kataeva I.V. Biotechnologické aspekty rekultivace // Zrychlené rekultivace pomocí vysoce efektivní biotechnologie: sběr. vědecký tr. – Perm, 1988. – S. 5–14.

11 Mann CC1491: New Revelations of the Americas Before Columbus, Knopf, 2005.

12 Takzvané karboxylátové skupiny sloučenin.

13 Michalovic M. Ancient Soil Chemists of the Amazon, ChemMatters, 2009, únor, str. 7-9

14 Glaser B.; Woods WI Amazonian Dark Earths: Explorations in Space and Time, Springer, New York, 2004.

15 Lehmann J. a kol. (Eds) Amazonian Dark Earths: Origin, Properties, Management, Kluwer, Dordrecht, 2003.

Yu.P. Voronov , kandidát ekonomických věd, člen redakční rady časopisu ECO