Злак, который дышит через трубочку

Всемирный злак

Рис — самый популярный злак на планете и один из древнейших. В Китае нашли окаменевшие следы растений риса (11–12 тыс. лет до н. э.), остатки зёрен (8 тыс. лет до н. э.) и мотыги для прополки рисовых полей (4–5 тыс. лет до н. э.). Чуть позже растение одомашнили в западной Африке: там найдены остатки риса (1,8 тыс. лет до н. э.) и явные следы уже одомашненной разновидности (300–200 лет до н. э.).


Рисом называют растения из рода Oryza, в который входят 22 диких вида и два одомашненных: азиатский O. sativa и африканский O. glaberrima. Самый распространённый из них — азиатский O. sativa. Его подвиды (japonica, indica и aus) сегодня возделывают на всех континентах, кроме Антарктиды. Африканский вид культивируют только в Западной Африке. И тот, и другой выращивают на затопленных полях. Чтобы понять причину такого подхода, достаточно взглянуть на диких предков одомашненного риса.

Дикий рис растёт повсюду: Азия, Австралия, Океания, Африка, Центральная и Южная Америка. Азиатские одомашненные подвиды все произошли от распространённого в регионе дикого O. rufipogon. Африканский вид древние фермеры вывели из дикого O. barthii. И тот, и другой дикий рис растёт в болотах, поймах рек, на мелководье и регулярно затопляемых территориях.


Получается, рис по-настоящему любит воду? Вовсе нет: просто он приспособился в ней выживать. Рис занял нишу, в которой было некомфортно другим растениям, и человек воспользовался природными преимуществами такого водного культивирования.

Как рис дышит под водой?

Всем растениям необходим кислород. Зелёные стебли и листья вырабатывают O₂ в течение дня с помощью фотосинтеза, а вот корни всасывают кислород из воздушных полостей в почве. Затопленное растение теряет доступ к кислороду и начинает задыхаться. Особенно тяжело приходится корешкам — их клетки начинают умирать уже через 24-48 часов.

Рису тоже нужно дышать. И он дышит через трубочку. Точнее, множество трубочек. У риса есть своего рода «трахеи» — аэренхима. Это особая губчатая ткань из каналов, идущих от листьев через стебли к корням. Она проводит воздух по всему организму рисового кустика. Листья риса находятся над водой, и они поглощают кислород. А по каналам аэренхимы кислород попадает в корни. 

Рис — не единственное растение, способное формировать аэренхиму, но только у него эти полости образуются не только в корнях, но и в стебле и листьях. При этом в корнях процесс идёт постоянно, даже при наличии кислорода.

Такой воздуховод позволил дикому рису обосноваться на затопленных территориях, где погибали другие растения. При этом вода дала злаку особые преимущества, которыми и воспользовались фермеры.

Вода как гербицид и пестицид

Каждый, кому приходилось ухаживать за дачным участком, знает, как тяжело следить за сорняками. Стоит закончить пропалывать последнюю грядку, как на первой уже появились очередные «дикие» ростки. Представьте, каково обрабатывать гигантские рисовые поля! Зато стоит залить их водой, и все сорняки вымрут сами собой.

Глубина зависит от сорта риса. В разных подвидах (indica, japonica и африканском glaberrima) есть сорта для ирригационного и глубоководного возделывания. Более половины (55%) рисовых полей в мире культивируют ирригационным методом. После высадки ростков рисовое поле заливают слоем воды толщиной около трёх сантиметров, и по мере роста культуры уровень воды поднимают до 5–10 сантиметров. Поле осушают за 7–10 дней до сбора урожая. Так выращивают 75% мирового риса.

Сегодня на возделывание риса ирригационным методом уходит 24–30% мировых запасов пресной воды. На производство одного килограмма риса требуется 1,4 тысячи литров. Конечно, вода не пропадает безвозвратно, а возвращается в природу через испарение и осадки.

Инженерный гений рисовых террас

Вода не только помогает избавиться от сорняков, но и защищает теплолюбивый рис от ночной прохлады. В высокогорных регионах воздух ночью может охлаждаться до 15 °C, а рис предпочитает диапазон 21–37 °C. Вода защищает его от перепадов температуры, отдавая тепло, накопленное за день.

Большинство сортов риса вырастает за 120 дней (от зерна до урожая). В тёплых тропических регионах урожаи риса собирают круглый год. В регионах со сменой сезонов злак высаживают весной и собирают осенью.

На равнинах рисовые поля разделяют земляными валиками. В холмистых местностях с древних времён под выращивание риса пришлось приспособить склоны. Так появились знаменитые рисовые террасы. Эти зелёные «ступеньки» — не просто поля, а полноценные инженерные сооружения.


Вода в них не стоит, а перетекает ручейками с уровня на уровень, перенося тепло и заодно насыщаясь в процессе кислородом. Контролируемый медленный поток заодно позволяет избежать эрозии (разрушения) почвы; иначе бы плодородный слой «убежал» по склону вместе с водой за один сезон.

Чтобы вода двигалась по плоским полям, их делают с небольшим уклоном (0,05–0,1%) и прокладывают специальные канавы. И всё же даже при движении воды почва таких полей быстро портится.

Расплата за водную защиту

Обилие воды несёт свои риски. Под жарким солнцем жидкость быстро испаряется, и любые растворённые в ней соли оседают на землю, нанося вред почве и растениям. Чтобы этого избежать, используют как можно более чистую воду и следят за движением воды по полям. 

При полном осушении испаряющаяся влага не только оставляет соли, но и вытягивает к поверхности подземные воды, ещё больше насыщенные солями. Так плодородные почвы могут быстро превратиться в мёртвые солончаки. 

На рисовых полях поток чистой воды помогает «вдавливать» подземные воды вглубь, чтобы избежать засоления. Для поддержания полезных для почвы и растений микроэлементов полям регулярно дают отдыхать — обычно под слоем воды. Периодичность отдыха во многом зависит от местных традиций, выведенных за многие века.

В горной провинции Ифугао на Филиппинах, где рис возделывают на террасах уже более двух тысяч лет, поля отдыхают после каждого урожая риса: на некоторых из них выращивают овощи, другие превращают в дикое болото до следующего сезона. При современном промышленном производстве рисовым чекам обычно дают отдыхать после нескольких урожаев: поднимают высоту разделительных валиков, увеличивают слой воды до полуметра и разводят рыбу.

Водный злак

Рис эволюционно приспособился выживать в водных условиях. Благодаря развитой аэренхиме он процветает на заболоченных территориях, где гибнут другие растения. Поэтому хоть рис и можно выращивать в обычной влажной почве, фермеры пока не готовы отказаться от преимуществ слоя воды, который согревает растения и помогает бороться с насекомыми и сорняками.

Так что каждое рисовое поле — это одновременно инженерное сооружение, древняя система климат-контроля и окружающий барьер для борьбы с вредителями.