Земляные черви. Причины падения плодородности почвы

Человечеству для выживания придётся вернуть земляного червяка в поле.

 Дождевые (земляные) черви – крупные почвенные беспозвоночные животные, самые древние и многочисленные на Земле.

  

По Догелю (1975) они относятся к семейству дождевых (Lumbricidae), отряду высших малощетинковых (Lumbricomorpha), классу  малощетинковых (Oligochaeta), подтипу поясковых (Clitellata), типу кольчатых (Annelida), подцарству многоклеточных,  царству животных.

Черви являются важной частью почвенной биоты и встречаются по всему миру. Они обитают на всех континентах, кроме Антарктиды.

Общая биомасса дождевых червей больше  биомассы всех живых существ на нашей планете. На Земле их больше 1500 видов, в Европе распространено 35  видов, на территории бывшего СССР – около 100. Обычный дождевой червь «ночной выползок» (Lumbricus terrestries) и навозный червь (Eisenia fetida) являются, наверное, самыми известными видами. Все другие виды дождевых червей биологически схожи с ними, за исключением отдельных признаков.

Мелкие дождевые черви достигают в длину 1-2 см, средние – 10-20 см, в то время как для гигантского червя Megacolices australis (Австралия) зафиксирована длина до 3-х метров при диаметре в  2,5 см.

Дождевые черви различаются не только по семействам, родам и видам, но и по типам питания и месту обитания в почве:

1)       питающиеся органическим веществом на поверхности почвы, среди них:

• поверхностно-обитающие, живущие в напочвенной подстилке из опавших листьев, отмерших трав, полуперегнивших веток, а также в компостах,
• роющие глубокие норы (до метра и более),

2)       питающиеся почвенным перегноем или собственно почвой,  среди них:

• живущие в верхней части почвы,
• живущие на средних глубинах (20-40 см),
• норники, обитающие в глубоких слоях почвы (Lumbricus terrestries, Dendroboena platura).

3)       Существуют также черви – амфибии.

Таким образом, корневые системы растений в живой почве размещаются в слое, являющимся естественной средой обитания земляных червей (дрилосфере). Ученые доказали, что почва, прилегающая к ходу, оставленному червяком, заселяется микроорганизмами на толщину слоя около 2 мм. А сама внутренняя поверхность ходов в живой почве (на всей глубине питания земляных червей) может составлять 5 м² на 1 м² поверхности почвы.

А что до глубины их проникновения, то в наших окрестностях обитает толстый и удивительно сильный червь, ходы которого пронзают землю на восьмиметровую глубину.

Черви населяют все ярусы почвы. Поэтому всё отмершее растительное органическое вещество проходит не один раз через их кишечник и само превращается в почву благодаря удивительным свойствам дождевых червей.

Дождевые черви могут питаться любой пищей, содержащей органические вещества. Они могут есть опавшие листья, отмершие травянистые растения, перепревший навоз и саму почву. Переваривая мёртвую растительную органику, они преобразуют её в маленькие почвенные комочки. Эти экскременты дождевых червей называют копролитами (от древне – греческого «κοπροζ» (помёт) и «λίθοζ» (камень) ).

В копролитах червей естественной популяции содержится 11–15% гумуса на сухое вещество. За счёт обволакивающей их слизи они прочны и вода не размывает их, а только намачивает и просачивается дальше внутрь почвы. Копролиты содержат повышенное количество азота, фосфора и калия. Черви переводят эти необходимые растениям элементы из недоступной формы в доступную. В процессе переваривания растительных остатков в пищеварительном тракте червей формируются гумусовые вещества. Они отличаются по химическому составу от гумуса, образующегося в почве при участии микрофлоры тем, что в пищеварительном канале червей развиваются процессы полимеризации низкомолекулярных продуктов распада органических веществ и формируются молекулы гуминовых кислот. Эти кислоты вступают в комплексные соединения с минеральными компонентами почвы, образуя стабильные агрегаты, долго сохраняющиеся в почве. Так черви создают рыхлую, насыщенную воздухом, влагой и доступными растениям питательными веществами плодородную почву.

В природе нет более столь мощных гумусообразователей. Создать гумус и восстановить плодородие почвы другими способами пока невозможно.

За последние два десятилетия была доказана основная их заслуга не только в образовании плодородной почвы, но и её обезвреживании от патогенной флоры и многих ядовитых веществ, в том числе, от радионуклидов и тяжёлых металлов. Пройдя через кишечник любого червя, вся эта патогенная флора (бактерии, водоросли, грибы с их спорами, простейшие организмы животного мира, в том числе, нематоды) уничтожается, а  радионуклиды и тяжёлые металлы переводятся в нерастворимые, недоступные растениям соединения и они, уже безопасные, остаются в почве на вечное хранение. При этом, переработанная червями органическая масса теряет запах, приобретает форму гранул и приятный запах земли. Это настоящие дезодораторы и санитары, оздоровители почвы. Сравниться с земляными червями в этой их благородной деятельности никто и ничто не сможет. Чем больше дождевых червей в почве, тем она более здорова, функциональна, тем больше в ней гумуса – самого ценного и самого необходимого для неё удобрения.

Один гектар не загубленной химией и пахотой почвы может содержать от 1 до 200 млн. особей дождевых червей, а вес биомассы колеблется от 2 до 10 тонн на гектар, т.е. в 10 раз больше, чем всех наземных животных на той же площади. Если земляных червей взвесить, то на гектаре ухоженного пастбища чаша весов склонится в их сторону, даже если на противоположной чаше – всё стадо пасущихся на лугу коров. Если взять в расчёт, что червь за сутки пропускает через свой организм количество почвы, равнозначное его весу, то при среднем весе червя в полграмма и их количестве 100 шт. / кв. м  (т. е. 1 млн. на гектар) получается, что за сутки они пропускают через себя 50 г земли на квадратный метр. С учётом того, что деятельность червя в средней полосе составляет 200 дней в году, то за сезон эта цифра возрастает до 10 кг / кв. м. или 100 т / га – комментарии излишни!!! И это при минимальном их количестве…

Собственно говоря, только благодаря многомиллионолетней деятельности тысяч различных видов червей на нашей матушке Земле появилась почва, обезвреженная от продуктов извержения вулканов, пожаров, естественной радиоактивности. Такую работу дождевые черви совершают на суше по всему земному шару, и никто их в этой роли не заменит.

Дождевые черви ничем не болеют, не подвергаются никаким эпидемиям.

Ультрафиолет солнечного излучения губителен для дождевых червей. Поэтому сумерки и темнота – постоянные их спутники. Множество врагов приучило их быть крайне осторожными и пугливыми. Почва для них – родной дом. Некоторые виды почти не показываются на поверхность. Другие делают это часто, но только по ночам, днём оставаясь в своих норках. Вылезая наверх, дождевой червь надёжно закрепляется хвостовыми щетинками в норке, чтобы при опасности мгновенно втянуться в неё. Передняя часть его тела способна вытягиваться в тонкий чувствительный хоботок. Ею червяк внимательно ощупывает пространство вокруг себя. Дождевые черви могут перемещаться (ночью и во время дождя днём) на достаточно большие расстояния не только по горизонтальной поверхности почвы, но и по вертикальным препятствиям до нескольких метров высотой, со скоростью до 1 метра в минуту. А вот скорость естественного расселения дождевых червей всего метр в год.

Дождевые черви размножаются не быстро. Те, что с красной пигментацией, за год откладывают не больше ста коконов, а 30-сантиметровый обитатель почвы, именуемый в народе выползком, ещё меньше – 40 коконов. Жизненный путь выползка тоже невелик – 5…6 лет.

В1985 году недалеко от г. Басс (Австралия) Джоном Мэтьюсом был создан Музей – аттракцион гигантского дождевого червя Гипсленда (так его называют в Австралии). Этот червь может достигать 3-4 м длиной! Это самое крупное беспозвоночное в мире. Музей под стать червю: огромное 100- метровое здание в виде дождевого червя. В этом Музее можно совершать путешествия по червячным ходам и внутри самого червя. Не только встретиться буквально «лицом к лицу» с крупнейшим из известных животных, живущих в загадочном подземном мире, но и узнать его «изнутри».

Чарльз Дарвин установил, что  «дождевые черви за несколько лет пропускают сквозь себя весь пахотный слой земли (пропускали во времена Дарвина). Они обогащают свежим перегноем истощённые земли, рыхлят их, попутно удобряя своими выделениями. Роясь в земле и глотая её, они создают прочную комковатую структуру «почва – воздух», и влага лучше проникает на глубину. Бесчисленные норки червей, словно капиллярная сеть живой ткани, обеспечивают идеальный дренаж и вентиляцию почвы.»

Его труд – «Образование растительного слоя деятельностью дождевых червей» - один из самых интересных и значительных по естествознанию.

 

 

Рис. 1. Строение (фрагмент) земляного червя.

 

 

 

 

Как же питаются черви и есть ли у них зубы? На рисунке 1 показан фрагмент устройства земляного червя.

Глотка – это орган для всасывания пищи, работающий по принципу резиновой груши: при сжимании и последующем разжимании создаётся разрежение, благодаря которому пища втягивается внутрь.

Понятно, что во рту никаких зубов нет, поэтому грызть или кусать червяк не в состоянии. Кроме того, пища должна быть достаточно размокшей или размягчённой, чтобы она могла пройти через ротовое отверстие довольно скромных размеров. Поэтому растительная пища (побеги, листики) должны быть не свежесорванными (или свежеоткусанными), а уже подвяленными, с размягчёнными волокнами. Поэтому  дождевые черви так любят жить и кормиться в полуперепревшем перегное, под прошлогодними опавшими листьями, в скошенной или срезанной и достаточно долго пролежавшей на поверхности почвы растительности.

Зоб – это большая тонкостенная полость, в которой скапливается проглоченная (всосанная) пища. Но что же с ней происходит дальше? И как же всё-таки обойтись без зубов? Не нужно сомневаться: зубы есть у червяка, но расположены они в желудке.

Желудок – это мускулистая толстостенная камера, внутренняя поверхность которой состоит из твёрдых зубоподобных выступов. При сокращении стенок желудка они раздробляют (разгрызают, пережёвывают, перетирают) пищу на мелкие частицы. И уже в таком состоянии пища поступает в кишечник, где под действием пищеварительных ферментов переваривается, а высвобождающиеся при этом питательные вещества всасываются. Кстати, аналогичным образом устроен желудок у крокодилов и у большинства птиц.

Особенности пищеварения делают дождевых червей детритоядными, т.е. они питаются детритом – разлагающейся растительной органикой, находящейся на поверхности земли или в их подземных норках, а также и в самой почве, вприкуску с самой почвой. Поэтому копролиты, которые оставляет после себя дождевой червяк - это комочки почвы, обогащённой азотом, микроэлементами, причём имеющие пониженную кислотность благодаря щелочной среде его кишечника.

Есть у дождевого червя «ахиллесова пята» (у каждого из нас есть слабое место…). Проблема в том, что для жизни червяку требуется энергия. И получает он её за счёт дыхания (и окисления кислорода), а для этого требуется газообмен между организмом и окружающей средой. Специального органа для газообмена (лёгкие, жабры и т.д.) у червяка нет, поэтому он дышит кожей. Для этого она должна быть очень тонкой и постоянно увлажняться.

Отсутствие защитной оболочки приводит к тому, что самая распространённая причина их естественной гибели – высыхание.

Тело дождевых червей состоит из множества кольцеобразных сегментов (от 80 до 300), которые легко разглядеть.

При необходимости тело червя покрывается обильной слизью, которая служит превосходной смазкой для протискивания сквозь землю. Эта же слизь не даёт организму понапрасну терять воду, которой в черве много – около 80% от общего веса.

При определённых условиях отсутствующие части тела черви могут восстанавливать. Например, задняя часть опять вырастет, если при несчастном случае она будет оторвана. Однако, не всегда.

Черви, проснувшиеся после зимней спячки, вступают в брачный период и начинают откладывать коконы (по одному кокону примерно раз в неделю) в течение 3 месяцев. Молодь достигает половой зрелости к осени, когда уже приближается время спячки; зимой часть молодых червей может погибнуть.

 Дождевые черви – умелые и быстрые строители ходов и камер в почве.

Ходы червей в почве бывают одноразовые и постоянные. Одноразовые прокладываются в рыхлом грунте, где легко протиснуться между комками в любом направлении.  Постоянные ходы, образующие систему нор, роются как в рыхлой, так и в плотной почве. В последней червь заглатывает землю и пропускает её через себя.

Проделывание каналов червями повышает почвенную аэрацию, инфильтрацию воды в почву, доступность азота для растений и микробную деятельность в почве. Установлено, что благодаря пробуравливанию почвы червями повышается численность нитрифицирующих бактерий. Повышенное количество азота, находящееся в дрилосфере, может быть одной из причин роста корней в каналах, сделанных червями. Ходы дождевых червей могут оставаться неизменными на протяжении десятилетий, что способствует повышению густоты корней растения, стабилизации почвенных агрегатов и снижению вероятности возникновения эрозии почвы. Двигаясь хвостом вперёд, он достигает поверхности или полости в почве, где откладывает почву в виде копролитов. Затем возвращается, заглатывает следующую порцию и всё повторяется. Далеко не все виды червей могут освоить плотную почву. Многие всегда остаются в рыхлом слое и плохо переносят его искусственное уплотнение. Это всегда надо помнить, организуя перемещение машин по полю. Ходы червей играют огромную роль в жизни растений, ибо по ним поступает кислород в живую почву.

Для оптимального роста корней требуется, чтобы почва содержала 10-15 % воздуха. Если почва уплотнена, следствием будет снижение урожайности. В уплотнённых слоях после осадков, как правило, накапливается влага, что приводит к дефициту кислорода в прикорневой зоне. Кислород является необходимым поставщиком энергии для усвоения и транспортирования питательных веществ. В случае недостатка кислорода возникают проблемы с усвоением калия, кальция, магния, фосфора и железа, а также значительно усложняется транспортирование этих ионов в растение.

Важную роль в этом играет деятельность дождевых червей, активность которых проявляется в поставке достаточного количества органической биомассы. В процессе своей жизнедеятельности черви прокладывают ходы, через которые потом могут прорастать корни культурных растений. Таким способом поддерживается рост корневой системы вглубь и её ветвление.      

Червям для жизни необходима влажная почва, чтобы она не высасывала влагу из них самих. У людей, постоянно работающих с землёй, кожа на руках сохнет и трескается. Черви ничуть не в лучшем положении. Хотя их тело защищает постоянно выделяемая увлажняющая слизь, но в сухой почве на её образование неоткуда взять влаги. Если воды не хватает, черви углубляются в более влажные слои почвы или засыпают (впадают в диапаузу). Они сооружают для этого камеры и удобно сворачиваются в них кренделями или завязываются затейливыми узлами, упрятав свои «носы» и хвосты внутрь колец.

Камеры в почве сооружаются червями как для пережидания засухи, так и для зимовки. Камеры живущих неглубоко червей можно найти на глубине 20-30 см, а тех, кто роет глубокие норы – на глубине 50-70 см. Случаются они и на двухметровой глубине. Нередко черви пережидают засуху и зиму по двое и группами.

Враги дождевых червей – поедающие их птицы, членистоногие и их личинки, жабы, лягушки, тритоны, кроты, ежи, землеройки, барсуки, енотовидные собаки, лисы, рыбы, кабаны.

Сколько лет живут дождевые черви? Об этом известно мало. Есть свидетельства, что не более 10 лет. Однако, в природе немногим червям удаётся прожить так долго – условия их жизни очень тяжелы. Резкие изменения температуры и влажности почвы приводят к массовой гибели этих животных. Многочисленные враги подстерегают всюду: черви – очень питательная еда, и никакого оружия защиты, кроме умения быстро прятаться в норке, не имеют.

Однако, враг №1 для червячков – неразумный человек и его безграмотность в почвоведении.

Первый удар наносится многоразовой глубокой, до 35 см, вспашкой и перекопкой почвы с переворачиванием пласта и уничтожением всего живого. А ведь условия пашни особенно тяжелы для червей. В жару незатенённая перепаханная почва легко нагревается и пересыхает, а черви гибнут. Весной тракторы выворачивают землю с червями на съедение птицам. Поздней осенью вскрывают норки, когда черви уже улеглись на зимовку.

Но человек не успокаивается, как будто целенаправленно ведя войну на уничтожение своего помощника и друга.

На пашне, где весь урожай забирают себе люди, где почвенная структура разрушается тяжёлыми машинами и питательные вещества в виде пожнивных остатков брикетируются и сжигаются в каминах «успешных» людей, черви обречены на вымирание.

Люди обрабатывают посевы химическими удобрениями и ядохимикатами. Это приводит к массовой гибели дождевых червей и другой почвенной фауны, без чего пашни мертвы. Однако, надо не забывать: если вносить удобрение на пашню, где черви уничтожены человеком, это не даст желаемого эффекта. Это можно наблюдать по уменьшению использования растениями основных удобрений при пахотной технологии и почвосберегающей. Так, при пахотной технологии используется 28% азота, 20% фосфора и 32% калия, а при почвосберегающей – 50, 20 и 50% соответственно. Удобрение некому будет превратить в почву. Пашня, где уже не живут черви, состоит из плотных глыб, которые даже после боронования разбиваются на куски, больше напоминающие сланцы, чем комья земли. Почва внутри них плотная, слитая, без каких – либо признаков жизни. Нет ни ходов, ни копролитов.

Такая деятельность приводит к массовой гибели великих тружеников.

В старину о плодородии почвы крестьяне судили по количеству красных червей, живущих на участке. Возделывая землю, червей старались сберечь, знали, где их больше, там и урожай овощей, ягод и фруктов будет богаче, а продукты вкуснее. Работа подземных пахарей – дождевых червей – и сегодня высоко ценится опытными земледельцами.

В наше время после бума сельскохозяйственной химизации люди обращаются к земледелию, основанному на внимании к обитателям почвы и их роли в её создании. Если природой задумано, чтобы червяк рыхлил, удобрял и лечил землю, то возврат их на поля избавит от множества проблем.

Понятно, что беспахотная технология  - путь к возвращению земляного червяка в поле, и «высший пилотаж» для агронома – это переход на технологию No-till, о которой речь пойдёт в следующем разделе.

Именно No-till для земляного червяка – зелёный свет для возврата в поле, ибо под мульчей сохраняется влага, которая так важна для кожи «ангелов земли», почва защищена от перегрева, выветривания, промерзания. Нижний, разлагающийся слой мульчи – чудесная столовая для червяков.

Но переход на No-till – это очень не просто, и если, при необходимости, агроном примет решение рыхлить землю, то обработка должна быть не глубже 5 см! Это сохранит структуру, созданную червячками, их ходы и норы. А через некоторое время вы сами удивитесь, на какую глубину ваша земля станет лёгкой и пушистой без всяких обработок.

Опыт агрономов, перешедших на  No-till десять и более лет назад, показывает, что существенно снижается химическая нагрузка на почву. Спасать растения химией – то же самое, что лечиться таблетками: убирает симптомы, но не устраняет причину… В больной земле растут ослабленные растения, подверженные болезням и вредителям. Разумнее оздоровить почву, а черви это сделают лучше всех, попутно обогатив её биогумусом. Ну а если плодородие почвы не снижается, а повышается с каждым годом, то химия может понадобиться только в экстренных случаях.

Биогумус.

Так и хочется сказать, что «настоящий агроном – это тот, кто имеет хорошее чувство гумуса». Установлено, что внесение в почву 6 т/га биогумуса по своему влиянию на урожайность равноценно внесению торфонавозного компоста в количестве 60 т/га!

Биогумус – это продукт переработки дождевыми червями органических отходов. Представляет собой сыпучую мелкогранулированную массу с размерами гранул 1-3 мм.

Свойства биогумуса.

Так как биогумус содержит большое количество (до 32% на сухой вес) гуминовых веществ – гуминовые кислоты, фульвокислоты и гумины – то это придаёт этому органическому удобрению высокие агрохимические и ростостимулирующие свойства. Все питательные вещества находятся в нём в сбалансированном сочетании, отработанном самой природой, и в виде, доступном для растения. По содержанию основных элементов питания растений биогумус превосходит все известные органические удобрения.

Черви повышают усвояемость растениями калия, фосфора, микроэлементов. Например, азот, выделяемый червями, усваивается растениями более чем на 95%, в то время, как азот удобрений – лишь на 30-40%.

Биогумус также и микробиологическое удобрение, в нём обитает уникальное сообщество микроорганизмов, создающих почвенное плодородие. Он не содержит патогенных микроорганизмов, яиц гельминтов, семян сорняков и тяжёлых металлов. Более того, он содержит в себе  уникальное сообщество полезных для почвы и растений  микроорганизмов, которые при поступлении биогумуса в почву заселяют её, выделяют фитогормоны, антибиотики, фунгицидные и бактерицидные соединения, что приводит к вытеснению патогенной микрофлоры. Это всё, в конечном счёте, оздоровляет почву и устраняет многие широко распространённые болезни растений.

Кроме того, биогумус обладает исключительными физико-химическими свойствами: водопрочность структуры (95-97%) и полная влагоёмкость (200-250%). Это позволяет рассматривать его как прекрасный мелиорант и почвоулучшитель.

Особенно эффективен биогумус в защищённом грунте.

 Эффективность биогумуса.

• биогумус быстро восстанавливает естественное плодородие почвы, улучшает её структуру и здоровье;
• биогумус не обладает инертностью действия: растения и семена сразу реагируют на него;
•  биогумус является органическим удобрением пролонгированного действия: его эффективность сохраняется в течение 4-7 лет;
•  биогумус сокращает сроки прорастания семян и увеличивает их всхожесть, ускоряет рост и цветение растений, сокращает сроки созревания;
• биогумус обеспечивает крепкий иммунитет у растений, повышая их устойчивость к стрессовым ситуациям, неблагоприятным погодным условиям, бактериальным и гнилостным болезням;
• биогумус связывает в почве тяжёлые металлы и радионуклиды, не даёт растениям накапливать нитраты;

биогумус обеспечивает стабильный, высокий, экологически чистый урожай.

В грунтах России содержание гумуса разное в различных зонах, но диапазон его содержания составляет от 0,8 до 6,5%. Толщина может составлять от 10-15 см до 1 метра и более. Основной источник гумуса – это надземная часть растений и их корни, которые поддаются гумификации. Процессы  гумификации сложные, их скорость и характер зависят от многих грунтовых и климатических условий, состава растительности, микробного и животного мира грунта, а также от хозяйственной деятельности.

Что касается Российского резерва плодородных грунтов. 60% от всех угодий – чернозёмы, эта доля от мировых площадей составляет 6,7%. Сто лет назад чернозёмы содержали 4-6% гумуса, сегодня – 3,2%. Образование гумуса – длительный процесс. Увеличение его содержания в почве на 1% происходит за 300-400 лет. Получается так, что за сто лет мы утратили долю гумуса в почве, которая накапливалась более 1000 лет.

Если в грунте гумуса меньше, чем 2,5%, то это не чернозём.

Площадь чернозёмов разных стран (сл. №2).

Причём, качество чернозёмов перечисленных стран уступает по количеству гумуса чернозёмам России.

Сегодня ежегодное уменьшение доли гумуса на полях России составляет 500-700 кг на га. Внесение минеральных удобрений производит расщепление гумуса, и это приводит к уменьшению его содержания в грунте. Наиболее «агрессивны» азотные, некоторые виды калийных и комплексные удобрения.

Гумус ещё называют иммунной системой грунта, поскольку благодаря ему поддерживаются основные функции и обеспечивается здоровье почвенной среды. Гумус активизирует природную защиту растений от болезней и вредителей. Вредные вещества (остатки пестицидов, соли тяжёлых металлов, радионуклиды, токсиканты и др.) разлагаются или в составе коллоидов дезактивируются и не представляют опасности для почвенной фауны и растений. Гумус играет важную экологическую роль для всего живого мира (для растений, животных и людей). Он как губка поглощает и связывает вредные вещества и поэтому его можно назвать «буфером планеты».

Среди средств, которые направлены на обеспечение бездефицитного баланса гумуса, важное значение имеют пожнивно-корневые остатки. Поэтому минимизация обработки грунта, выращивание сидератов играют важнейшую роль в процессе сохранения уровня гумуса, а в перспективе – повышении его доли в почве.

 Гумус – это хлеб для растения, он накапливался в почве (в наших широтах) весь послеледниковый период. Остановка падения плодородия почвы, и, в перспективе, его восстановление лежит через возвращение в почву земляного червя, а это значит – отказ от плуга и трудный, но необходимый путь, к технологии прямого сева.

Именно об этом пойдёт речь в следующем разделе.