УГЛЕРОДНОЕ ПИТАНИЕ: ВОЗДУХ ИЛИ ПОЧВА?..

Можно ли вообще сомневаться в классических азах ботаники? Например, в том, что растения поглощают углекислый газ из воздуха? Это же ещё Тимирязев блестяще доказал! Однако И.Н. Галкин решил, что мэтр неправ (www.igor-galkin.narod.ru/5.htm) . И что наука вообще чушь городит. Что воздух растениям не нужен. И что вообще фотосинтеза не существует. Ересь, да и только! Но я ведь тот ещё правдоискатель – тут же заразился. Конкретно – насчёт углекислого газа. И разослал свои сомнения знакомым мастерам. Всерьёз откликнулся Кузнецов.

Эта еретическая главка родилась из нашей переписки. Я кумекал, спрашивал и сомневался – Александр Иванович рассуждал и дельно аргументировал.

Агрономия очень много говорит о минеральном питании. И создаётся иллюзия, будто бы оно – главное. Но рассмотрим сухую массу растений. Половина растительной ткани – углерод. Ещё 20% - кислород, 15% - азот, 8% - водород. Итого – около 90%, собственно, «воздуха». Ведь большая часть почвенного азота – тоже из воздуха. И только 6-7% растения – зола, минералы: фосфор, калий, кальций и магний. Микроэлементов – сотые доли процента.

Налицо факт: самая важная часть растительного питания – углекислый газ. Мы зря его недооцениваем! «Выдохи» всего живущего – бесценная пища, главный материал для растений.

Так уж вышло: основа жизни на нашей планете – углерод. Уникальность этого элемента в неповторимой химической гибкости. Вся органическая химия, от бензина и пластмасс до пестицидов – химия углеродных цепочек и структур. Вся биохимия, живые ткани – тоже. И всё это разнообразие вышло прямиком из углекислого газа.

Растения лепят органику из СО2 и воды. Мы окисляем её обратно до СО2 и воды. Так и обмениваемся: мы – все едоки органики – даём растениям углекислый газ, а они нам – органику и кислород. Кстати, кислород, как и водород, растения получают в основном из воды. Миллионы лет на планете поддерживается разумный баланс упомянутых газов.

Но вот проблема: углекислого газа в воздухе катастрофически мало – всего 0,03%. А уж культурным растениям, с их явно завышенной продуктивностью, его всегда не хватает! Летом, в солнечный и безветренный день, вокруг листьев быстро создаётся «вакуум» углекислого газа, и чем выше от земли, тем больше его дефицит. В теплице, уже через шесть недель после внесения навоза, уровень СО2 падает до 0,01%! Установлено: при такой концентрации СО2 фотосинтез резко падает, а при ещё меньшей почти замирает.

Всё это как-то не вяжется с буйным процветанием растительного царства. Разве могли растения миллионы лет так рисковать своим выживанием?.. Например, высоко в горах, на Крайнем Севере? Не поспешил ли Климент Аркадьевич[4], приписав поглощение СО2 только листьям?.. Если не листьями – как добывают растения столько углерода? Кажется, у Кузнецова нашёлся логичный ответ и на эти вопросы.

УГЛЕРОД – ДА. НО ОТКУДА?

Прежде всего: откуда берётся углекислый газ воздуха?

Энергия биомассы земных растений почти на два порядка больше, чем дают сейчас все виды топлива. Людей ещё и в помине не было, а 0,03% СО2 в воздухе уже были. Выходит, вовсе не наши костры, не машины и ТЭЦ поставляют углекислый газ в атмосферу. Такую прорву СО2 способны «выдохнуть» только те, кто съел, окислил всю растительную биомассу – обитатели почв и океанов.

Расклад такой. Треть углекислого газа дают океаны, остальное – органическая мульча суши. И вовсе не тропиков! Две трети СО2 «выдыхают» почвы северных и умеренных широт. Тундры его выделяют до 20 кг/га/сутки, лесные почвы – до 300, перегнойные луга и чернозёмы – до 600. И это – только в приземном воздухе! В самой же почве ещё в 10-20 раз, а в перегнойной грядке – в 30-40 раз больше СО2. До 80% этого углекислого газа дают микробы и грибы, и до 20% - почвенная фауна.

Очевидно: вернуть растениям их углерод может только постоянный распад, окисление дёрна или подстилки. Итак, источник СО2 – почва.Главный резервуар, хранитель СО2 – почвенная мульча. Будь вы на месте растений, где бы вы стали добывать СО2: там, где его почти нет, или там, где он сконцентрирован? Не почвенный ли углекислый газ мы измеряем на самом деле, анализируя приземный воздух?..

Давайте немного порассуждаем.

Ночью листья выделяют СО2 – «дышат». Но днём, вместе с кислородом, растения также выделяют углекислый газ, хотя он нужен для фотосинтеза. Не говорит ли это просто об избытке СО2 в тканевой жидкости?..

Физически, обмен газов определяется их парциальным давлением(ПД), а в жидкостях – их насыщением. Газ переходит оттуда, где его больше, туда, где его меньше. Так работают наши лёгкие: в плазме венозной крови кислорода меньше, чем в воздухе, и кислород поступает в плазму. Зато углекислого газа там больше, чем в воздухе, и он выходит в воздух.

Устьица не умеют вентилировать активно. Они «вдыхают» и «выдыхают» по закону равновесного состояния газов. Донести СО2 до хлоропластов можно, только растворив его в воде. Но если он выделяется, значит, его насыщение в цитоплазме клеток избыточно. Как же он может при этом поглощаться?.. Кстати, в инете не нашлось никаких исследований на эту тему.

Идём далее, и находим небессмысленную аналогию. Азот – химический сосед, почти что родич углерода. В воздухе его – не доли процента, а целых три четверти. Казалось бы – бери, поглощай листьями! Но поглощается он только в виде растворов – аммония, нитратов и простой азотистой органики. Весьма логично предположить: углерод также усваивается в виде растворов. И действительно, почва просто пропитана его растворами! Это сам растворённый СО2, угольная кислота, карбонаты, простые сахара и всевозможные кислоты. И корни, разумеется, поглощают СО2 и угольную кислоту – этот факт отражён ещё в энциклопедии 60-х. Вопрос вот в чём: основной ли это способ добычи углерода?

По Тимирязеву, огромная площадь листьев нужна только и именно для поглощения углекислого газа из воздуха. Но ведь листовое испарение выкачивает почвенный раствор, добывая таким образом минералы. Значит, площадь листьев добывает из почвы и углекислые растворы. Чем больше испарил и прокачал, тем больше СО2 добыл. Никакого конфликта! Наоборот. Охлаждение листьев, добыча минералов, воды и углерода одновременно, сразу, одним усилием, с минимальными затратами – вот рациональность, свойственная природе! Именно так растения и должны жить.

Хорошо. Но остаётся вопрос: сколько в почвенной воде СО2? Хватит ли его для фотосинтеза? А гидропоника – откуда там углекислый газ в растворе? Там же нет органики. А ведь растения растут!

Растут, и будут расти, потому что не существует прохладной воды, не насыщенной газами. Дождевые капли, ещё не долетев до земли, превращаются в слабые растворы. Выпаренная дистиллировка[5], оставленная открыто, уже через пару часов – раствор. А растворимость СО2 в 70 раз больше азотной, и в 150 – кислородной. На два порядка! Угадайте, каким газом насыщена вода больше всего?

И насыщенность эта тем выше, чем вода холоднее и чем больше в воздухе углекислого газа. Прикинем. Летом, на вашем тёплом балконе, в воде растворится примерно 0,6 мг/л СО2: такова его равновесная концентрация с воздухом при 25ºС. Осенью, при 12ºС, в растворе будет уже около 1,1 мг/л – почти вдвое больше. В воздушных полостях луговой почвы может быть до 3% СО2 – на два порядка больше, чем на вашем балконе. Здесь в раствор перейдёт до 100 мг/л – для нормальной дикой флоры уже достаточно! Конечно, при этом почвенный раствор кислеет. Но он тут же нейтрализуется, освобождая минералы из почвенных карбонатов, силикатов и гумуса. Это детально исследовали ещё до Овсинского.

В природных грядках и садах, усиленных органикой и активными сапрофитами, концентрация СО2 может подняться ещё на порядок, а теоретически до полного насыщения: под мульчой – до 1,5 г/л. Теперь прикинем: куст капусты испаряет за лето до 400 л воды. То есть, на обычной почве он может добыть корнями до 40 г СО2 – это половина кочана. А на органической грядке с сидератами – все 400 г, как раз кочан на 6-7 кг. Остаётся гадать, как Ефим Грачёв выращивал кочанищи по 30 кэгэ – ну, уж наверняка не за счёт воздуха!

Есть и ещё аргументы в пользу углеродно-почвенной гипотезы.

Известно: добавка углекислого газа в воздух теплиц увеличивает урожаи. Об этом защищена масса диссертаций. И вот что они сообщают. Рост содержания СО2 вчетверо, до 0,12%, усиливает фотосинтез вдвое и прибавляет четверть урожая. Подъём до 0,3% - в десять раз – позволяет собрать полтора урожая. Дальнейшее насыщение воздуха СО2 до 1% урожай не увеличивает. А выше 1,5-2% урожай начинает резко падать: фотосинтез прекращается.

В чём тут дело? По-моему, всё логично. Пока углекислый газ растёт до 0,3%, он, с одной стороны, больше насыщает почвенную воду, а с другой – «парциально давит» на листья, препятствуя быстрому удалению СО2 из клеток. Поэтому, защищая огород от ветра, ставя бродящие бочки или добавляя органику, мы помогаем растениям. Но после критического уровня (1,5%) доля СО2 в воздухе уже такова, что вообще не даёт ему выходить из цитоплазмы. Корни качают углекислоту, а излишки девать некуда. Угроза отравления! И растение блокирует всасывание и прокачку растворов – замирает, пережидая стресс.

*** 20. сюжет: учёный заставляет растение поглощать воздух.

Итого.Судя по всему, в богатых и живых почвах, при избытке почвенного СО2, растения получают основную часть углерода из почвенного раствора. И только на «культурных» почвах, когда почвенный раствор вместо углерода перенасыщен солями, они включают запасной, «пожарный» механизм – поглощение СО2 из воздуха. Видимо, это и наблюдал Тимирязев. Но, Господи, как же мало углекислого газа должно быть в этих несчастных листьях, чтобы начать всасывать его воздушный мизер!

Отсюда главное правило природного земледелия: