Взгляд на лес и на его среду с точки зрения плодородия является важным для лесной типологии, так как в этом случае речь идет об оценке среды с помощью урожая растений.
Поскольку дело касается лесного хозяйства, мы сталкиваемся преимущественно с категориями естественного плодородия. Не только естественный, но и искусственный лес должен сам, без сколько-нибудь интенсивной помощи со стороны человека, обладать способностью повышать свое плодородие и даже оказывать мелиорирующее влияние на климат и почву соседних полей. Только в случае оросительной или осушительной мелиорации лесов, а также в редких случаях известкования лесных почв мы имеем дело с окультуриванием этих последних, т. е. с искусственным плодородием, являющимся непосредственным продуктом труда.
Карл Маркс рассматривает плодородие прежде всего как плодородие природы, как исходную точку, основу, от которой начинается изменение плодородия под влиянием «общественной производительной силы труда». В естественном плодородии Маркс различает разные его стороны — климатическую, почвенную и другие, а также потенциальное и эффективное плодородие почвы. Рассматривая почвенное плодородие, он делит его по степени интенсивности, начиная от низких степеней до высоких, различает в нем две стороны — физическую и химическую.
Понятие естественного плодородия обычно относят только к почве. Между тем Маркс, как мы только что отметили, рассматривает его гораздо шире. Созданные Марксом понятия о «плодородии природы», «плодородии климата» дают возможность полнее и глубже разобраться в относящихся сюда явлениях и имеют большое значение не только для экономических, но и для биологических наук, в частности для лесоводства.
Плодородие естественной природы слагается по крайней мере из трех категорий: плодородия растения, плодородия климата и плодородия почвы. Рассмотрим каждую из них в отдельности.
Плодородие растения — самая общая категория. Речь идет о том, что одни виды, разновидности, сорта растений, породы деревьев более продуктивны, чем другие. В данном случае плодородие чаще всего рассматривается как синоним продуктивности (урожайности) данного вида или сорта растений. Впрочем, строго говоря, понятие о плодородии несколько сложнее понятия продуктивности, так как оно может включать в себя не только количественный, но также и момент качественного состава продукции (урожая). На этом последнем его свойстве мы остановимся ниже.
Минуя представления о плодородии сельскохозяйственных растений, подчеркнем, что плодородие (продуктивность) лесных пород характеризуется объемными единицами прироста древесины на единицу площади и времени (м3 на 1 га в 1 год). Породы первой величины — наиболее плодородны (продуктивны), за ними следуют породы второй и третьей величины и, наконец, кустарники, производящие наименьшие запасы древесины. В лесоводстве существует и другой практический подход к оценке плодородия (продуктивности) — по быстроте роста в первые два-три десятилетия жизни. С этой последней точки зрения более плодородными (быстрорастущими) могут явиться не только деревья первой величины, но и деревья второй и третьей величины (например, серая ольха, некоторые тополи и ивы). Наоборот, медленно растущие в молодом возрасте деревья первой величины (пихта, ель и др.) отойдут в этом случае в категорию менее плодородных (медленнорастущих) пород.
Плодородие климата — общепринятая в практике категория, почти не требующая пояснений. Чем теплее и влажнее климат, чем продолжительнее вегетационный период и меньше метеорологических крайностей (жара, засухи, морозы, заморозки и т. п.), тем климат плодороднее для растений.
Плодородие почвы — наиболее употребительная в практике категория. Она более подробно, чем другие, разработана в науке. В. Р. Вильямс под почвенным плодородием понимает «способность почвы удовлетворять потребности растений в земных факторах жизни — воде и пище». Перенося эту же формулировку В. Р. Вильямса на климатическое плодородие, мы можем формулировать, что это последнее есть способность климата удовлетворять потребности растений в космических факторах жизни — в освещении и тепле.
Степень климатического и почвенного плодородия мы оцениваем по урожайности растений. Культивируя одно и то же растение на различных почвах, но в одинаковом климате, мы получаем возможность дать оценку плодородию почв. Культивируя одно и то же растение на почвах одинакового плодородия, но в разных климатических условиях, мы получаем возможность оценить климатическое плодородие. И, наконец, культивируя разные растения в одинаковых климатических и почвенных условиях, мы получаем возможность оценить плодородие (продуктивность, урожайность) самих растений, их видов, сортов, древесных пород.
Обратим внимание на то, что во всех случаях, оцениваем ли мы климат, почву, самое растение или другие моменты и категории плодородия, постоянным критерием оценки является растение, его урожай, продуктивность. Урожай — абсолютный критерий плодородия во всех случаях, для всех моментов и категорий плодородия. Следовательно, естественное плодородие является экологической категорией, моментом отношения между растением и его средой.
Так как оценку плодородия мы производим на основе урожая, а урожай есть результат (итог, конечный этап) взаимоотношений между растениями и средой, то и категорию плодородия мы должны представлять себе как итоговую (логическую) категорию оценки взаимоотношений растения и среды на этапе, соответствующем завершенному циклу онтогенеза, естественной спелости растений, например, в зерновом хозяйстве, где урожай собирают в стадии отмирания вегетативных органов растения. В других же случаях урожай соответствует неполному, незавершенному циклу онтогенеза; сюда относится главная рубка леса и некоторые виды полеводства.
Должно быть совершенно ясным, что упомянутые категории плодородия взаимозависимы и взаимообусловлены. Наиболее высокое свое плодородие растения обнаруживают при соответственно высоком плодородии климата и почв. Но относительность категорий плодородия вовсе не упраздняет значения каждой из них, на чем мы подробнее остановимся ниже.
Хотя только что высказанные положения являются простыми и почти очевидными, тем не менее в практике научных исследований приходится иногда встречаться с противоположными взглядами. Остановимся на примере одной дискуссии, затронувшей изложенные здесь вопросы.
В брошюре П. П. Кожевникова (1939) была высказана мысль о том, что к способу оценки почвенного плодородия по растительности приходится прибегать из-за несовершенства современной методики почвенных анализов. Критикуя это высказывание, В. Э. Шмидт и П. Г. Кроткевич справедливо замечают: «…получается, что только в наше время… явление богаче устанавливаемого для него закона». Критики указывают на то, что суждение о плодородии по растению (по урожаю) является при всех условиях и во все времена белее совершенным, дающим более полную и точную характеристику плодородия, и что вне растения невозможна оценка почвенного плодородия.
В защиту точки зрения П. П. Кожевникова выступил В. Н. Сукачев. По этому поводу упомянутый ученый писал следующее: «Типы леса отражают плодородие лесных почв на данном этапе развития науки (подчеркнуто В. Н. Сукачевым) полнее, чем самый полный физико-химический анализ почвы. А это совершенно верно…» и т. д. Следовательно, В. Н. Сукачев, как и П. П. Кожевников, считает необходимым подчеркнуть, что установление почвенного плодородия на основе физико-химических анализов почвы представляет собой этап в развитии методов оценки почвенного плодородия, еще не достигнутый современной наукой и, следовательно, более высокий, чем» оценка плодородия с помощью растительности.
Фитоценолог А. П. Петров (1947) идет еще дальше. Он считает, что метод оценки местообитаний с помощью растений является крайне ограниченным и несовершенным, что гораздо выше стоит метод непосредственного познания растительных местообитаний, т. е. без помощи растений, посредством современных аналитических методов. А. П. Петров твердо убежден в истинности, своей точки зрения и поэтому высказывается с категорической резкостью:
«Если превозносить метод познания местообитаний через растительность, не помнить об ограниченности его, то можно сделать крупную ошибку. Тогда это будет нечто похожее на агностицизм, будет подчеркивание невозможности познания человеком условий местообитания растений непосредственно, без растений, всей суммой аналитических методов, существующих в науке…».
Далее идти некуда. От крупных ошибок и агностицизма предостерегает исследователь, исповедывающий возможность изучать экологию растения без самого растения, причем изучать… шире и полнее, чем во всех других случаях! Плодородие почвы, по Петрову, это, очевидно, не результат взаимоотношения растения и среды, т. е. не урожай, а результат взаимоотношений между почвой и ее аналитиком, наблюдающим и изучающим почву как таковую, почву без растений, с помощью «всей суммы аналитических методов, существующих, в науке».
Однако А. П. Петров не в состоянии последовательно и до конца придерживаться своей «безошибочной» точки зрения. Ратуя за преимущество «познания местообитания растений без самих растений», он отменяет свою точку зрения неожиданным предложением использовать в этих же целях «тысячелетний опыт растениеводства» (там же, 1947). Следовательно, показатель плодородия — растение, с шумом изгнанное Петровым через парадную дверь, впускается им же втихомолку через черный ход. А между тем А. П. Петров, возложил на себя важную задачу — строго предостерегать от ошибок и агностицизма!
Определений (дефиниций, категорий) плодородия может быть бесчисленное множество, так как каждая из его сторон заслуживает рассмотрения и оценки. Для нас является существенным рассмотрение хотя бы важнейших его сторон, данных в виде взаимнопереходящих противоположностей. В разных «точках» таких переходов находят себе место конкретные случаи плодородия, т. е. разные урожаи.
Мы уже кратко рассмотрели противоположности: 1) плодородия растения и 2) плодородия среды; в пределах последней мы отметили различия 3) плодородия климата и 4) плодородия почвы. В пределах климатического плодородия можно, в соответствии с ранее изложенными представлениями об экологических рядах, различать его частные категории: 1) термогенное и 2) гигрогенное, 3) контрастно-термогенное и 4) контрастно-гигрогенное. В пределах почвенного плодородия также следует различать: 1) плодородие трофогенное — «химическое» и 2) гигрогенное — физическое, 3) геогенное, определяемое свойствами материнской породы, и 4) биогенное, определяемое почвообразовательным процессом. В ряде случаев, рассмотренных нами выше, полезно различать удельное плодородие почвы — количество питательных веществ (в простейшем случае — мелкозема) на единицу веса и объема почвы — и валовое, отражающее весь их запас в почве-ризосфере.
Для лесоводства очень важны установленные К. Марксом категории потенциального и эффективного плодородия. Первое из них, в применении к почве, определяется валовым запасом питательных веществ почвы, второе — наличием подвижных питательных веществ, доступных для растения, присутствием активных агентов плодородия, полезной почвенной микрофлоры, а также обстановкой для жизнедеятельности организмов в почве, т. е. физическими свойствами, структурой, водным и воздушным режимом ит. п. Категория потенциального и эффективного плодородия может быть применена также к оценке климата и самого растения.
Другой общей категорией плодородия являются его качественно-количественные стороны. Мы уже отмечали, что понятие плодородия чаще всего опирается на конкретное представление о количестве урожая, измеренного в весовых или объемных единицах (в кубометрах древесины). Растения, почвы и климат тем плодороднее, чем большее количество урожая на единицу площади в центнерах, тоннах, кубометрах они дают. Но это только одна — количественная сторона плодородия. Урожай же имеет и свою качественную сторону. Не останавливаясь на самом простом примере, когда речь идет о разных древесных породах, дающих, как это само собой разумеется, древесину разного качества, упомянем о случае, когда рассматривается урожай древесины одной и той же древесной породы, растущей на разных почвах. При этом бросается в глаза различие в качестве древесины, определяемое ее анатомическим строением и химическими свойствами в зависимости от разных почв. Если расширить рамки изучения плодородия за пределы чистых (однопородных) насаждений и рассмотреть с этой точки зрения смешанные, особенно естественные насаждения (например, боры, субори, дубравы и другие типы леса), то станет совершенно ясным, что количественное нарастание почвенного плодородия сопровождается появлением качественных его изменений, выражающихся в появлении (реже — исчезновении) в составе биоценоза отдельных видов растений. Возникающие на основе количественных изменений качественные изменения плодородия сопровождаются в дальнейшем иными количественными закономерностями (например, те изменения, которые мы наблюдаем в боровом ряду).
Нельзя пройти мимо таких категорий естественного плодородия как общее и частное. Когда оценивают плодородие почвы безотносительно к какому-либо определенному растению, имеют дело с общим почвенным плодородием. Представление о высоком плодородии чернозема и низком плодородии песчаных почв, солонцов, солончаков — типичный пример категорий общего почвенного плодородия. Общее плодородие наиболее ярко выступает при изучении растительных сообществ. Экологический ряд нарастания плодородия почвы от песков к суглинкам и глинам, сопровождающийся переходом боров в дубравы, является конкретным примером ряда общего плодородия, различных его градаций.
Но существует также и противоположная категория — частное плодородие почвы, определяемое на основе специфики каждого отдельного вида или сорта растения, его особыми (видовыми, сортовыми, породными) потребностями. Так, например, бобовые растения, как правило, не нуждаются в почвах, богатых связанным азотом, так как с помощью клубеньковых бактерий они усваивают свободный азот, содержащийся в почвенном воздухе. Наоборот, растения-нитрофилы (ильмовые, бузина, крапива и др.) требуют большого количества связанного азота в почве. Однако, несмотря на противоположную специфику бобовых и нитрофилов, они отзываются на разные градации общего плодородия так же, как и все остальные растения. Среди них, так же как и среди других растений, есть олиго-, мезо — и мегатрофы, ксеро-, мезо — и гигрофиты. Следовательно, общее плодородие выступает в единстве с частным» плодородием.
Представление о частном плодородии, как более конкретное, исторически предшествовало представлению об общем плодородии. Так, известный философ Френсис Бэкон в трактате «Sylva sylvarum» (1627) утверждал, что каждый растительный вид питается специфическими веществами, причем эти вещества — «почвенные соки» — необязательны для других видов растений. В данном случае перед нами абсолютизированная точка зрения частного плодородия, полностью исключающая общее плодородие. Для своего времени она была прогрессивной, так как устанавливала неприемлемость монокультуры и обосновывала практическую целесообразность плодосмена в растениеводстве.
В противоположность точке зрения Бэкона английский агроном XVIII ст. Джетро Тулль категорически отрицал точку зрения частного плодородия. По его мнению, «все растения поглощают все, что им попадается в почве, хорошее и плохое, все виды растений питаются одними и теми же веществами», а именно — мельчайшими частицами почвы. На этом основании Тулль отрицал необходимость плодосмена.
Это была абсолютизация представления об общем плодородии. Но она, подобно бэконовской концепции, также имела и прогрессивную сторону для своего времени. Исходя из своих теоретических положений, Тулль утверждал, что плодородие почвы может быть поднято рациональной обработкой, применением черных паров, созданием мелкокомковатой структуры, рядковыми посевами, внесением навоза. Следовательно, он теоретически обосновывал более интенсивные формы земледелия и расчищал путь для открытия общего для всех зеленых растений процесса фотосинтеза, которое осуществилось в начале XIX ст.
Точки зрения Бэкона и Тулля для нашего времени являются одинаково односторонними, ошибочными, архаичными. Но иногда и современные исследователи повторяют ошибки Бэкона и Тулля. Не различая категорий общего и частного плодородия, не понимая их единства, они становятся то на одну, то на другую одностороннюю и ошибочную точку зрения.
Так, например, фитоценолог А. П. Петров (1947) абсолютизирует частное плодородие. Возражая против положения, что местообитание полнее всего познается через растительность, он пишет: «…свойства местообитания познаются при этом только для данного вида растительности. Например, дубравы I, II, III бонитета, резко различающиеся местообитаниями для дуба, могут не сохранить различия в той же последовательности и в тех же границах при посадке сосны, бархата, картофеля, пшеницы, гороха, потому что горох не будет сильно реагировать на азот в почве, а дуб и злаки будут, картофель будет реагировать на калий, пшеница (говоря принципиально) на следы цинка, сосна, возможно, везде будет I бонитета, а бархат найдет разницу в пределах I бонитета для дуба» (подчеркнуто А. П. Петровым). Перед нами — точка зрения Бэкона, повторенная через триста с лишним лет. Все, что известно А. П. Петрову из современной физиологии минерального питания растений, он использует для подкрепления архаических взглядов, полностью отрицающих общее и абсолютизирующих частное плодородие почв.
Мнение А. П. Петрова опровергается данными агрономической и лесоводственной науки и практики. Так, например, шкалы отношения древесных пород, к каждому из четырех жизненных условий среды — свету, теплу, влаге и почвенной пище, — составленные лесоводами еще в прошлом веке, дают четкое представление о наличии последовательности между древесными породами по степени их требовательности к каждому из упомянутых факторов. Последовательность пород в экологических шкалах отражает, как это само собой разумеется, соответствующую ей последовательность типов условий местообитания. Подобно тому как существуют светолюбивые и теневыносливые, теплолюбивые и морозостойкие, требовательные и малотребовательные к почве и влаге породы, существуют также освещенные и затененные, теплые и холодные, богатые и бедные, заболоченные и сухие местообитания со всеми многочисленными промежуточными градациями между этими крайними точками-категориями.
Нетрудно уяснить себе, что в основе экологических шкал лежат представления об общем плодородии растений и среды. Наряду с этим на их фоне яснее и резче выступают экологические особенности каждой породы, т. е. моменты частного плодородия. Иными словами, экологические шкалы не только устанавливают объективно существующую последовательность между древесными породами по признакам их отношения к жизненным условиям среды (свету, теплу, почве, влаге), но помогают выяснять и уточнять особенности каждой из пород. Мы уже отмечали выше, как сочетается экологическая характеристика общего и частного плодородия на примере растений азотособирателей и нитрофилов, поэтому нет надобности приводить дополнительные примеры.
Как видно из приведенного высказывания А. П. Петрова, камнем преткновения на пути к уразумению упомянутых истин является для него то обстоятельство, что одно и то же растение в разных условиях местообитания дает разную производительность, равным образом как и разные растения в одинаковых условиях местообитания, причем разными получаются также и соотношения между повышением или падением производительности у разных пород при переходе в иные местообитания. Но было бы крайне удивительно, если бы в природе все обстояло наоборот, т. е. если бы все породы во всех местообитаниях росли бы по одному и тому же бонитету и сохраняли всюду одинаковые градации его изменений! В таком случае законно было бы предположить, что леса (или с.-х. культуры, примерами которых пытается усилить свою аргументацию А. П. Петров) состоят из одной единственной породы (вида), а все местообитания тождественны. Понятно, что изучать столь однообразную природу можно было бы без труда даже с позиций, которые занимает А. П. Петров.
А. П. Петров отступает перед задачей классифицировать наличное в природе разнообразие местообитаний в связи с растительностью и ее продуктивностью. Он делает это как бэконианец, полагающий, что каждый вид питается своими специфическими «почвенными соками», непригодными для других видов и что между видами в этом отношении невозможно установить что-либо общее. Его отступление перед трудностями свидетельствует прежде всего о несостоятельности принятой им точки зрения.