В свое время мы уже писали о том, как в Советском Союзе еще до войны возникло одно очень актуальное направление в науке – так называемая «агрономическая физика». Эта наука занималась изучением основных физических факторов (свет, тепло, вода, воздух), влияющих на продуктивность земледелия. С этой целью в 1932 году в Ленинграде открылся Агрофизический научно-исследовательский институт, на тот момент – единственная в мире научная организация такого рода.
Напомним, что инициатором создания этого Института был академик Абрам Иоффе. Он же впервые предложил на системном уровне применить методы фундаментальной физики в сельском хозяйстве. В данном случае ученый исходил из того, что растения являются сложной физической системой, на которую можно влиять через свет, тепло и электричество. Отметим, что уже в довоенный период были сделаны важные наработки, особенно в области светокультуры. В частности, Иоффе рассматривал возможность круглогодичного выращивания овощей в тепличных хозяйствах, где использовалось искусственное освещение.
В послевоенные годы исследования продолжились, охватывая круг таких вопросов, как режимы освещения растений, способы изменения теплового, водного и воздушного режимов в почве и в приземном воздухе, а также вопросы создания новых методов и приборов для исследования важных физических явлений в земледелии.
Практических результатов оказалось достаточно много. Так, к началу 1950-х годов в теплицах уже применялось досвечивание растений электрическими лампами. Эффективность данного приема как раз была доказана лабораторными опытами Агрофизического института. Дальнейшие работы, проводимые уже после войны, показали, что если обеспечить достаточно мощное освещение (порядка 200 ватт на квадратный метр), то растения будут развиваться сильнее, чем под лучами солнца. Например, в одной лаборатории под мощными электроустановками томаты вызревали за 60-70 суток вместо 140-150, необходимых в естественных условиях. Огурцы вызревали за 37-40 суток вместо 60-70, ветвистая пшеница – за 70 суток вместо обычных 120-140.
Единственным препятствием к широкому использованию такого приема была его дороговизна. В то время (в начале 1950-х) еще не были найдены эффективные источники света для растений. Специальных «ботанических ламп», как отмечалось в публикациях тех лет, не было. Не было и соответствующих научных данных, хотя работа в этом направлении намечалась.
Параллельно осуществлялись разработки по технике обогрева парников и открытого грунта. Необходимо было дать научное обоснование количества потребляемого тепла в зависимости от погоды. Например, выяснить, как и на какой глубине размещать обогревательные приборы, чтобы растения наиболее полно использовали тепло. Также было важно решить вопрос о способности парника отражать, излучать и поглощать солнечные лучи.
Детального изучения требовал и световой режим парника. Задача сводилась к тому, чтобы растения в парниках освещались так же, как и в естественных полевых условиях. Считалось, что обычное стекло пропускает недостаточно света, особенно – невидимых ультрафиолетовых лучей. Чтобы решить проблему, сотрудники Агрофизического института предложили вставлять в рамы парников специальную ацетилцеллюлозную пленку, которая намного легче стекла и обладает большой прозрачностью не только в видимой, но и в ультрафиолетовой областях. В парниках, где применили такую пленку, резко повысился урожай. Например, урожай салата вырос на 55%, огурцов – на 66%, томатов – на 25 процентов. При этом созревание указанных культур ускорилось на 10-15 дней.
Особое значения имели исследования проблемы влияния на растения теплового фактора. Как известно, на растения влияют отрицательно как слишком высокие, так и слишком низкие температуры. В начале 1950-х годов систематическое изучение теплового режима почв и приземного воздуха только начиналось. Полных данных относительно тепловых характеристик почв Советского Союза еще не было. Без таких сведений, отмечали ученые, невозможно судить о процессах теплообмена и аккумуляции тепла и проектировать мероприятия по осушению или орошению территорий. Поэтому изучению теплового баланса на поверхности почвы уделялось серьезное внимание.
Учитывая, что большая часть территории страны находилась в зоне холодного климата, проблема теплового режима роста растений имела особую остроту. Уже тогда, к началу 1950-х, ученые приступали к регулированию этих условий непосредственно на полях. Серьезного опыта в таких делах еще не было, и все же нашим ученым удалось получить неплохие результаты. Так, в условиях Крайнего Севера главным препятствием для земледелия были ранние заморозки, нередко наступавшие в первой половине августа и даже в конце июля. Из-за заморозков страдает верхняя часть картофеля и прекращает рост. Опыты, проведенные сотрудниками Агрофизического института показали, что при заморозках ботва сильно излучает тепло и потому чрезмерно охлаждается, тогда как температура почвы и приземного слоя воздуха остается выше нуля.
Тогда ученые предложили сажать картофель на гребнях с расширенными междурядьями. Данный прием обеспечивал более полное использование почвенного тепла для обогрева растений и лучшее продувание их теплым воздухом. При такой посадке на опытных участках в совхозах Мурманской области от заморозков погибало всего 10-20 процентов картофеля, тогда как при обычных посадках погибало 70-90 процентов.
Дальнейшие исследования показали, что посадка картофеля на гребнях создает более благоприятные условия для роста растений, так как в длинные весенние дни гребни накапливают больше тепла, чем ровная поверхность. Причем, избыток тепла не успевал расходоваться за короткую ночь. Тот же прием довольно успешно использовался и в Ленинградкой области, где весной почвенного тепла часто не хватает. Помимо того, что гребнистая поверхность изменяет тепловой режим плантации, она также меняет и водный режим, устраняя избыточную влагу (что для Северо-Запада страны не менее актуально).
Помимо указанного способа были предложены и другие не особо сложные примы управления тепловым режимом почвы. Например, мульчирование земли черной бумагой, торфом, соломой и т.д. При таком способе солнечные лучи лучше поглощались, а ночью земля медленнее остывала.
Еще одно интересное наблюдение. Было установлено, что воздействие на поверхностный слой почвы может вызывать важные, иногда – коренные изменения во всех явлениях, происходящих в ней. Так, аграрии всегда стремятся поддерживать верхний слой в мелкокомковатом, рыхлом виде. Этот агротехнический прием служит своего рода защитой от непроизводительного испарения влаги. К началу 1950-х годов у нас были разработаны методы, позволявшие быстро создавать мелкокомковатую структуру поверхностного слоя почвы. Например, для этого применялся торф, обработанный разбавленный раствором едкого калия. Образовавшуюся щелочную вытяжку вносили в почву и тщательно перемешивали до образования комочков. Устойчивость таких комочков к размывающему действию воды была такая же, как у лучших черноземов. Кроме того, при этом заметно усиливалась деятельность почвенных микроорганизмов.
Еще один пример эффективного воздействия на поверхностный слой земли. Так, в пустынях и полупустынях для борьбы с выдуванием используют посадки трав, кустарников и деревьев. Однако неукоренившиеся всходы сами нуждаются в защите от ветра. Для этих целей традиционно использовались настилы из стеблей, веток, заборчики из камыша и т.д. Но такие приемы достаточно трудоемки и требуют большого количества материалов. Сотрудники Агрофизического института предложили связывать песчинки между собой путем нанесения на песок тонкого слоя битума. Из него изготовляли водную битумную эмульсию, равномерно распределяя ее на поверхности песка. С помощью такой защиты в начале 1950-х годов на Нижне-Днепровских песках, а также в Кара-Кумах удалось вырастить десятки гектаров лесопосадок.
Здесь мы перечислили только часть тех изобретений, что были предложены нашим агрофизиками в послевоенные годы. Полагаем, нет смысла отрицать, что такие предложения сохраняют актуальность для отечественного земледелия и в наши дни. Правда, не совсем ясно, насколько всё это используется в современных хозяйствах страны. Агрофизический институт до сих пор продолжает свою работу. Кое-что даже широко освещалось в прессе. Например, «Антарктический огород» - автоматизированный фито-технологический комплекс-оранжерея, работающий на станции «Восток». К началу 2026 года здесь с помощью особых технологий было выращено более 200 сортов растений (в основном – огурцы, томаты, перец, зелень и даже арбузы). И как явствует из отчетов, Антарктидой наши ученые не ограничатся. Речь уже идет об отработке технологий для будущих лунных и марсианских баз!
Этот космический размах, конечно же, впечатляет. Однако лишенные всякого пафоса простые «земные» технологии послевоенной поры впечатляют ничуть не меньше. А если говорить об актуальности, то все же реальные поля на Земле кажутся куда важнее для жизни людей, чем футуристические марсианские теплицы.
Николай Нестеров
Фотография из открытого источника
- Войдите или зарегистрируйтесь, чтобы отправлять комментарии