Глава 3. Источники питания растений: атмосфера и почва

Перечисленные в предыдущей главе питательные вещества находятся в меньшей степени в атмосфере, и в большей - в почве.

Атмосфера состоит из смеси газов, в которой присутствуют твердые тела в виде пыли, вместе с чрезвычайно важными для земледелия спорами бактерий. Самую главную часть атмосферы составляет механическая смесь из 20,81 частей кислорода и 79,19 частей азота, называемая воздухом. Как видим, воздух представляет собой громаднейший запасник самого дорогого из питательных веществ растений – азота.

Кроме азота и кислорода в атмосфере и другие газы. Так, например, под влиянием сильного электрического разряда кислород принимает форму, которая называется озоном, и отличается от кислорода характерным запахом и специфическими свойствами. Озон всегда присутствует в атмосфере, но в разных количествах, в зависимости от времени и места.

Кроме озона атмосфера содержит в себе углекислый газ, который в 1,25 раза тяжелее воздуха, а содержание его по объему в атмосфере составляет 0,0002-0,0005 частей. Здесь также присутствует окись углерода, азотная кислота и азотнокислые соединения, аммиак, углеводороды, сернистый водород и фосфорный водород.

Азотная кислота и азотнокислые соединения образуются под воздействием электрической искры (молнии) на влажную смесь азота и кислорода (воздуха), или в почве при постепенном разложении азотистых веществ. Азотная кислота находится в растворе, или в свободном состоянии, или же в соединениях (солях), большей частью аммиачных.

Углеводород (болотный газ) и сернистый водород выделяются при разложении органической материи, равно как фосфорный водород, освобождающийся, в особенности после жарких летних дней, из торфяных болот и кладбищ. Газ этот загорается в воздухе, пылая небольшим голубоватым пламенем (ложные огоньки).

Из твердых тел в атмосфере мы находим в водяных парах (образующих тучи и облака и возвращающихся на землю в виде дождя, града или снега, а также росы и инея) соль. Обнаружены также присутствие йода, крахмала, фосфора, органических частиц материи и блуждающие споры тайнобрачных растений.

Вообще-то, содержащие органических и неорганических веществ в атмосфере в некоторых случаях бывает достаточным для обеспечения питания растений без почвы. «Следует заметить,- пишет профессор Бердо, - что и сам воздух, хотя в небольшой степени, содержит в себе составные части почвы. Атмосферный воздух состоит не только из смеси известных газов (азота и кислорода с небольшой примесью углерода), но он также содержит в себе водяные пары вместе с некоторым количеством минеральных веществ обогащающих в достаточном количестве, чтобы обеспечить питанием некоторые растения, как, например, лишайники или некоторые тропические орхидеи, служащие настоящим украшением наших оранжерей, когда качаются в них красиво подвешенными и едва прикрытыми мхом».

Однако культурным растениям атмосфера служит главной поставщицей углерода, азота, водорода, кислорода и чрезвычайно важной для жизни растений – воды.

Остальные из важнейших химических элементов растений (см. главу 1) фосфор, калий, кальций, сера, магний, а также менее важные элементы, получают растения из почвы, которая содержит также большое количество азота в органических веществах.

Материк образовался из скал, которые разрушились под влиянием атмосферных факторов и создали почву, способную питать растения. Явление это произошло под совместным влиянием кислорода, угольной кислоты, воды, колебаний температуры, выделений корней растений, перегнойных кислот и, наконец, бактерий. Факторы эти действуют издавна. Усиление их действия является в настоящее время самой главной задачей земледельческого труда.

Рассматривая более подробно причины разрушения скал под влиянием перечисленных факторов, мы находим два рода явлений: одни из них физического, другие же химического свойства. К первым принадлежит действие воды совокупно с колебаниями температуры. Вода, которая пропитывает поверхность скалы, увеличивает свой объем на 1/10 и вследствие этого развивает громадное давление, разрушающее самые твердые скалы. Части, образовавшиеся под действием замерзающей воды, подвергаются химическим воздействиям атмосферного кислорода и угольной кислоты, вследствие чего разрушение горной породы ускоряется. Нужно отметить, что разрыхление породы только температурой, без участия химических и биологических факторов, представляет собой очень медленный процесс. Отметить это необходимо ввиду того, что мы придаем слишком большое значение действию мороза на зябь и забываем, что мороз задерживает деятельность бактерий и химические процессы в почве, что значительно уменьшает разрушающее действие мороза. В тропиках, где морозов нет, плодородная почва образуется несравненно быстрее, чем вблизи полюсов, где господствуют морозы.

Пахотная земля образовалась и постоянно образуется под сильным влиянием биологических и химических факторов. Процесс этот совершается с большей или меньшей скоростью в зависимости от химического состава скал и интенсивности действия факторов, производящих выветривание. Труднее поддаются выветриванию монолитные горные породы, состоящие, например, из кварца или известняка. Скалы же, образованные сочетанием различных глубинных пород, как например гранит или порфир, под влиянием физических и химических факторов разрушаются быстрее.

Все дело только в том, чтобы эти факторы могли как можно интенсивнее воздействовать на обломки скал различной величины, доводя их до состояния, обеспечивающего питание растений. Обломки эти по величине делят на две категории:

1) обломки крупные, возникающие под влиянием физических факторов и малопригодные к жизни на них растений (скелет почвы по Кноппу). Это есть запас, резерв, из которого растения могут извлекать питание только после более тщательного измельчения обломков;

2) так называемая мелочь, то есть самые мелкие части почвы, составляющие непосредственный источник питания растений и являющиеся продуктом химических факторов выветривания.

Следовательно, плодородие почвы зависит:

А) от химического состава образующих горных пород;

Б) от степени измельчения этих горных пород.

Породы химически бедные, такие как кварц, дают землю малоплодородную (песчаную), вследствие чего труд над большим измельчением частичек такой земли дает менее значительные результаты.

Иначе обстоит дело, если почва образована из обломков химически богатых, но недостаточно измельченных горных пород, содержащих в себе калий, кальций, фосфор и т.д. В подобных случаях внесение удобрений в почву становится неоправданной расточительностью. Мы гораздо дешевле можем получить соответствующие питательные вещества для растений, ускоряя выветривание содержащихся в почве обломков, превращая более или менее крупные частицы скелета в мелочь, которая имеет большую суммарную поверхность для факторов выветривания и для корней растений.

В большинстве случаев почва содержит в себе огромное количество питательных веществ для растений, количество, которое Дегерен называет «ужасным». Однако, несмотря на это «ужасное» количество содержащегося в почве питания, все-таки тратятся громадные суммы, которые тоже можно назвать «ужасными», на искусственные удобрения и создается специальная литература об удобрении почвы.

Этот факт служит неопровержимым доказательством той истины, что при традиционной системе обработки почвы мы не в состоянии использовать тех огромных запасов питания для растений, которые содержатся в почве, потому что старая система обработки не только не способствует действию факторов, обеспечивающих растения питательными веществами, но даже затрудняет это действие.

Если бы мы захотели на погибель земледелия создать систему, затрудняющую использование питательных веществ из почвы, то нам не нужно бы было особенно трудиться над этой задачей - достаточно было бы выполнить советы приверженцев глубокой вспашки, которые вопрос о малой эффективности питательных веществ в почве разрешили самым тщательным образом. Благодаря этому «ужасное», как говорит Дегерен, количество питания в почве не доступно для растений, вследствие чего и результаты получаются действительно «ужасные».

Итак:

1) затрачиваются громадные суммы на увеличение тяглового усилия при глубокой вспашке; 2) тратятся миллиарды на удобрения, количество которых при рациональной обработке можно значительно уменьшить или же совсем не применять; 3) теряются миллиарды вследствие неурожаев при засухе, которая разоряет хозяйство при глубокой вспашке.

Знаменитый Круп своими снарядами для военного разрушения не принес столько вреда человечеству, сколько принес завод плугов для глубокой вспашки. Никакие военные контрибуции не сравняются с теми убытками, которые приносит земледелию глубокая вспашка. Достаточно вспомнить голод в России в 1891-92 гг., достаточно было проехать прошлой осенью (1897 г.) по югу России, чтобы глядя на черные от засухи поля понять всю ту беду, которую приносит земледелию ошибочная система обработки.

Для более подробного освещения этого вопроса мы должны привести цифры, указывающие с одной стороны на количество питательных веществ, которое содержится в атмосфере и почве, а с другой стороны - на количество питания, необходимое для получения урожая. Цифры эти убедят читателя, что содержание питательных веществ в почве иногда в 100 и более раз превышает потребность растений. Если, несмотря на это, приверженцы глубокой вспашки и советуют вносить в почву покупные удобрения, то этим они только дискредитируют свою систему обработки.

Азот

Начнем с самого дорогого из питательных элементов растений - азота. По Буссингольту с урожаем 5-польного плодосмена в Эльзасе выносится в среднем 25,5 фунтов азота на 1 прусский морг, то есть около 40 кг на га. Это количество азота растениям может дать атмосфера и почва.

Азот атмосферы усваивается бобовыми растениями благодаря открытым Гельгригелем клубеньковым бактериям. Другие растения питаются азотистыми соединениями, которые переходят из атмосферы в почву. Количество аммиака и азотной кислоты в атмосфере и атмосферных осадках было определено Вилле, Бино, Госфордом и другими исследователями, причем полученные цифры значительно отличаются друг от друга. В среднем на 1 млн. частей воздуха, исследованного в различных местах и в разное время года, каждый из этих наблюдателей нашел частей аммиака:

Что же касается азотной кислоты, то мы не имеем даже приблизительных цифр относительно ее количества.

Исследование количества аммиака и азотной кислоты, содержащихся в атмосферных осадках, дало точно такие же результаты, как видно из прилагаемой таблицы.

Среднее содержание в дождевой воде:

Зима не способствует обогащению атмосферы азотистыми соединениями, так как низкая температура препятствует разложению органических веществ и образованию аммиака. Зимой нет молний, следовательно и этим путем азотная кислота образоваться не может. Однако в снеге найдено:

Несравненно большее количество аммиака и азотной кислоты найдено в росе, инее и тумане. Количество это доходит до 138 млн частей азотной кислоты и аммиака. Бывали случаи такого большого содержания аммиака в воде, конденсированной из тумана, что в ней синела красная лакмусовая бумага.

Итак, значит туман и роса самые обильные источники атмосферного аммиака и азотной кислоты. Источник этот тем более интересен, что если количество дождей, приносящих в почву аммиак и азотную кислоту, от нас не зависит, то количество осаждающейся в почве росы всецело зависит от системы обработки, что ниже мы и обсудим.

По Бино, количество аммиака и азотной кислоты, получаемых почвой из тумана, росы и инея сравнимо с тем количеством, которое поступает в почву с дождем и снегом.

Однако оно может быть значительно большим, если искусной обработкой мы сможем осадить в почве значительное количество росы.

На опытных станциях в Пруссии в среднем за три года найдено следующее количество соединений азота в дожде и снеге (в футах на 1 прусский морг):

Итого: в среднем на 1 прусский морг 5,75 фунтов азотных соединений. Так по Бино роса, иней, туман могут привнести в почву еще столько же азота, то общее поступление в почву этого элемента достигает около 12 фунтов на прусский морг.

Из вышеприведенных расчетов Буссингольта мы видим, что ежегодный вынос азота составляет в среднем 25,5 фунтов с морга. Следовательно, атмосфера через осадки может дать почве половину нужного для растений азота.

Точно такие же расчеты приводит Розенберг - Липинский в своем сочинении об обработке почвы. Эти расчеты могут более или менее приближаться к истине при глубокой вспашке.

Иначе обстоит дело при новой системе земледелия. Потому что в последнем случае обильное осаждение росы в почве (атмосферная ирригация) всецело зависит от воли земледельца, а мы уже видели, что роса есть самый обильный источник азота.

Кроме того, новая система земледелия способствует поглощению аммиака непосредственно из воздуха.

Далее, вследствие увлажнения в самой почве образуется соединения азота в количестве до сих пор не известном, которые не принимать во внимание также нет повода.

Нижеприведенная таблица (по Гофману) показывает способность к поглощению аммиака различными видами почв непосредственно из атмосферы:

Следовательно, в наибольшей степени поглощает аммиак перегной и особенно перегной влажный. В этом отношении новая система обработки, оставляющая постоянно верхний перегной слой наверху и гарантирующая обилие влаги в почве, имеет решительное преимущество перед глубокой вспашкой, ибо выворачивание на поверхность глины и песка должно отрицательно влиять на поглощение аммиака почвой.

Теперь посмотрим, насколько новая система обработки способствует усвоению азота из других источников. Как мы уже видели, из атмосферных осадков самое большое количество азотных соединений содержит в себе роса. Росу мы признаем самым главным источником соединения азота, как из относительно высокого содержания их в росе, так и потому, что надлежащее исследование этого источника (но не при глубокой вспашке) всецело зависит от нашей воли.

Как известно, роса образуется из водяных паров, конденсирующихся вследствие соприкосновения с холодными предметами.

Ночью роса обильно осаждается на тех предметах, которые способны быстрее охлаждаться. В этом отношении разные компоненты почвы различаются следующим образом (по Шиблеру).

Следовательно, свойство перегноя быстрее охлаждаться за собой более обильное выпадение на пашне росы, содержащей в себе соединения азота.

Однако для нас более важное значение имеет дневная роса, осаждающаяся внутри пашни, если туда проникает воздух. На это обратил внимание И. Бочинский в небольшом сочинении об обработке почвы в 1876 году, а также Розенберг-Липинский. Кроме того, в последнее время образование подземной росы стало предметом исследования в России, степные хозяйства которой хронически страдают от засухи. Однако подземная роса исследуется не как источник азота, а как источник чрезвычайно важной для растении воды.

Количество подземной росы в слое мощностью в 1 аршин определено г. Ткаченко в 22 960 пудов или 30 600 ведер на 1 пруский морг.

Так как роса содержит 138 млн. частей азотных соединений, то этот источник доставляет в почву около 60 кг/га азота, т.е. количество значительно превышающее потребность растений. Если это количество будет избыточным, то мы можем уменьшить его до 12-13 фунтов на прусский морг, чтобы только удовлетворить потребность растений из атмосферных осадков.

Но кроме этого атмосферный азот попадает в почву другим путем, а именно, благодаря деятельности микроорганизмов, как это утверждает Бертолет и другие исследователи.

Если бактерии Бертолета существуют, то наличие перегноя и влаги составляет самое главное условие их деятельности. По Бертолету, на площади 1 гектар слой земли мощностью 8 см содержит азота:

Когда Шлесинг на основании своих опытов опроверг существование открытых Бертолетом бактерий, то последний утверждал, что опыты противника не удались только потому, что в земле, которую он брал для опытов не хватало глины, которая должна составлять главное условие развития бактерий. Бертолет полагает, что 19% глины это еще мало для надлежащего из развития.

Но исследования А. Готье и Р. Друина показали, что при меньшем содержании глины происходит поглощение азота, если только в почве есть перегной.

По доктору Годлевскому, не подлежит сомнению, что некоторые суглинки, особенно из вида синеслойных, могут ассимилировать свободный азот. Это впервые отметил Франк, а потом со всеми подробностями доказали Шлесинг и Лаурент.

По мнению Косовича содействует этому некоторые, сопутствующие суглинкам, бактерии, непохоже из тех, которые образуют клубеньки на корнях бобовых растений.

Следовательно, зеленый налет появляющийся на пахотных суглинках, следует считать полезным, потому что он может обогащать почву азотом.

Виноградский в последнее время обнаружил в почве некоторые бактерии, ассимилирующие свободный азот. Это анаэробы, которые могут развивать свою деятельность там, где кислород энергично поглощается аэробами.

Наконец, Либшер высказал гипотезу, что микроорганизмы, развивающиеся при возделывании бобовых растений, в благоприятных условиях могут ассимилировать азот без возделывания каких бы то ни было растений.

Правдоподобно, что азот, поступающий из этих источников, может при рациональной обработке с избытком перекрыть потребность растений. Но напрасное и бессмысленное оборачивание почвы при глубокой вспашке становится помехой для использования указанного источника азота. Таким же образом глубокая вспашка не дает возможности использовать и те огромные запасы азота, которые содержит в себе почва.

«Анализ показывает, - говорит Дегерен, - что 1 кг среднеплодородной земли содержит 1 г соединений азота. В более плодородных почвах содержание азота возрастает до 2 г. На кг почвы, еще больше содержание азота бывает на лугах. Если корни однолетних растений проникают в почву на глубину 35 см, то 1 га среднеплодородной земли на этой плодородной земли на этой глубине будет содержать 4000 кг азота и 8000 кг его будет в более плодородной почве. Если количество азота в хорошем урожае свеклы или пшеницы мы примем за 100-120 кг/га, то можно удивляться, почему для получения хорошего урожая, к громадному количеству содержащегося в почве азота, нужно еще добавлять 200-300 кг/га чилийской селитры».

«Если мы вынуждены покупать чилийскую селитру, пишет далее Дегерен, то единственно потому, что мы можем вызвать весною в наших почвах очень слабую нитрификацию; когда плуг разрезает землю на пласты и переворачивает их, то это действие должно быть признано совершенно недостаточным для того, чтобы вызвать нитрификацию».

Итак, несмотря на огромные запасы азота в атмосфере и почве, старая система обработки не дает возможности использовать эти исполинские источники. Теперь перейдем к рассмотрению содержания в почве других питательных веществ для растений.

Калий

По доктору Меркеру хороший урожай выносит из почвы в среднем 60-90 кг/га калия. Содержание же калия в почве разные исследователи определяют в следующих количествах.

Эти количества калия определены в слое почвы мощностью 20 см. Следует принять во внимание, что растения распространяют свои корни гораздо глубже и потому имеют в своем распоряжении гораздо больше калия.

Следует помнить также и то, что, как показали опыты Вольни, почвы ежегодно подвергаются размыванию, вследствие чего нижний пласт, даже при самой мелкой обработке, постоянно приближается к поверхности и представляет растениям новые запасы калия и других минеральных веществ.

Ввиду этого даже самые ревностные сторонники удобрения калием, например, доктор Меркер, во многих случаях не советуют использовать эти удобрения, например, на глинистых почвах. На менее богатых калием почвах удобрение рекомендуется, но здесь неизвестно действуют ли калийные удобрения своим содержанием калия, или же другими солями, находящимися в них и действующими растворяющее на содержащиеся в почве питательные вещества растений.

Так доктор Меркер приводит следующие опыты. Эдлер одну делянку удобряя каинитом, а другую – солями, сопутствующими каиниты с отделением их от последнего. Было получено:

Вельцкер ставил опыты со свеклой, которые удобрял калийной солью, и получил лучшие результаты на соли, чем на калийном удобрении. Такие же результаты получились у Левеса и Гильберта.

«Из вышеупомянутых данных, говорит доктор Меркер, ясно видно действие солей, лишенных калия, и настолько значительнее, что появляется сомнение следует ли его приписать калию, или же поваренной соли».

Опыты эти непроизвольно наводит на мысль, что если бы обработка могла бы положительно влиять на растворимость находящегося в почве калия, то в большинстве случаев удобрение калием сделалось бы ненужным. Но, так как старая система обработки, как в этом, так и в других отношениях, совершенно бессильна, то одни только немцы в 1891 году использовали каинита около 5 000 000 ц.

Что почва может обеспечить калием растения с избытком (за небольшим исключением), вытекает не только из вышеприведенных цифр. Большее подтверждение этому получено в опытах Дегерена, который, пропитав землю сильными кислотами, получил несравненно большее количество калия, чем приведенное, и которое он назвал «ужасным».

Еще большие результаты получили Бертолет и некоторые другие немецкие агрономы. Поэтому то Дегерен скептически относится к удобрению калием, соглашаясь на него только в исключительных случаях, например, на бедных калием торфяных или карбонатных почвах.

Фосфор

Необходимое для получения хорошего урожая среднее «количество фосфорной кислоты, говорит доктор Меркер, держится в скромных границах, а именно около 30 кг/га».

Посмотрим теперь, какое количество фосфорной кислоты содержит почва. Разные исследователи приводят следующие данные:

Содержание рассчитано в слое мощностью в 20 см. но так как корни проникают гораздо глубже, а поверхность земли ежегодно понижается, то растения имеют в своем распоряжении гораздо большее количество фосфорной кислоты, чем было указано выше.

Глубокая вспашка является препятствием для использования этих источников фосфорной кислоты, вследствие чего внесение фосфорных удобрений практикуется не только там, где абсолютный недостаток фосфора оправдывает это, но и на богатых фосфором почвах, где при рациональной обработке можно обойтись и без покупных фосфатов. Потому производство искусственных фосфорных удобрений и исчисляется миллионами тонн. Так, в 1893 году во Франции добыто 900 000 т фосфоритов, в Соединенных Штатах – 983 000 т и т.д. Суперфосфата ежегодно производится более 4 млн. т.