Новости
01.12.2016


29.11.2016


29.11.2016


29.11.2016


28.11.2016


19.05.2015

Почвенным растворам — как главному и непосредственному источнику, из которого наилегче всего почерпают себе питательные вещества культурные растения — посвящена очень большая литература. Тот факт, что растения прекрасно растут в растворах без почвы («водные культуры»), что в водных вытяжках из почвы анализ часто открывает присутствие всех необходимых для растений элементов, причем замечается иногда полный параллелизм между количеством переходящих в эти вытяжки соединений и урожайностью исследуемых почв и т. п., все это уже издавна давало повод многим ученым отводить почвенным растворам в процессах питания культурных растений исключительную по важности роль и считать их не только наиболее естественным и наиболее легко восприемлемым источником питательных веществ для растений, но и вполне обеспечивающим потребность в них со стороны этих растений. Такой взгляд на значение в жизни культурных растений почвенных растворов вынуждал упомянутых ученых сводить к минимуму активную способность caмиx растений помощью предполагаемых корневых «выделений» переводить в удобоприемлемую для себя форму твердые составные части почвы. Однако, как это выяснится далее, почвенные растворы если действительно и представляют собою наиболее естественный и наиболее легко восприемлемый источник питания растений, то считаться надежным и вполне обеспечивающим потребность в питательных веществах со стороны растений в подавляющем большинстве случаев никак не могут.
Рассмотрим вкратце главнейшие взгляды некоторых ученых на этот вопрос.
Еще в 1804 г. Saussure высказал мысль, что «плодородие почвы находится до известных пределов в связи с количеством и характером водно-растворенных в этой почве составных частей». Такого же взгляда на роль почвенных растворов держался и Schubler, говоря, что «почва обыкновенно тем плодороднее, чем большее количество воднорастворимых веществ содержится в ней, при том непременном условии, что они не превышают известного предела и являются необходимыми для потребляющих их растений», и указывая, что «растения извлекают себе питательные вещества лишь с помощью воды». Изложенное суждение Schubler подкрепляет анализами 8 различных по своему плодородию почв.

Почвенные растворы и их участие в процессах питания культурных растений

В частности: все элементы в водных вытяжках из «весьма неплодородных» почв в большинстве случаев обозначены исследователем словами «следы», между тем как в вытяжках из «весьма плодородных» почв эти элементы выражены довольно ощутительными цифрами; так, в среднем из всех анализов оказалось:
Почвенные растворы и их участие в процессах питания культурных растений

Sprengel, на основании анализов очень многих почв Германии, Франции, Бельгии, Америки, России и др., также пришел к тому выводу, что плодородные почвы дают в водные вытяжки большее количества сухого остатка, чем малоплодородные, причем, оценивая качественный состав этих вытяжек, Sprengel указывал, что присутствие в них солей железа, марганца и глинозема, а также свободных перегнойных кислот, свидетельствует обычно о неплодородии почвы.
Liebig первоначально держался такого же взгляда на значение в жизни растений почвенных растворов, однако позднее, под влиянием исследований различных ученых (главным образом Way) над поглотительной способностью почв и значением ее в процессах восприятия культурными растениями из почвы питательных веществ, категорически отказался от первоначальных своих взглядов на этот вопрос, называя их «большим заблуждением». «Теперь более чем вероятно, — говорит Liebig в упомянутой выше книге «Химия в приложении к земледелию и физиологии растений», — что значительное число культурных растений берет питательные вещества прямо от твердых частей почвы, с которыми корни приходят в непосредственное соприкосновение, и что они погибают, если питательные вещества доставляются им в виде раствора»... «В принятии питательных веществ само растение имеет деятельную роль», ибо при этом «в корнях обнаруживается соответственная внутренняя деятельность; в о д а сама по себе ничего не может взять из почвы» (в силу сильного поглощения последнею калия, фосфора, аммиака и пр.).
Такой взгляд на почвенные растворы, отрицающий за ними, таким образом, какое-либо значение в жизни культурных растений, едва ли не является единственным в агрономической литературе.
Наоборот, целым рядом последующих работ выдающихся ученых все более стала выдвигаться мысль, что в почвенных растворах мы должны видеть не только наиболее естественный источник питания растений, из какового последние наилучше всего почерпают необходимую им пищу, но что растворы эти в большинстве случаев являются притом и единственным источником питательных веществ для этих растений и что активная роль корневой системы в растворении твердых составных частей почвы должна быть сведена к минимуму.
Взгляды эти базируются частью на непосредственных наблюдениях существования параллелизма между урожайностью почвы и количеством переходящих из последней в водную вытяжку питательных веществ, частью -же на различных косвенных соображениях.
Так, многочисленные анализы водных вытяжек из разнообразных почв, произведенные Grouven, Peters, Heiden, Kutzleb, Hilger, Schlosing и др., показали, что почвенные растворы (поскольку, конечно, их можно отожествлять с водными вьггяжками — см. об этом ниже) содержат в своем составе в большинстве случаев такие значительные количества разнообразных соединений, что в этих вытяжках мы можем видеть источник, вполне обеспечивающий самую высокую потребность в питательных веществах со стороны большинства культурных растений.
Аналогичные указания мы встречаем и в целом ряде последующих работ и других ученых.
Из русских работ отметим подробное обследование состава водных вытяжек из различных почвенных типов (белоземов, каштановых, черноземных, серых лесных и подзолистых), произведенное С. Захаровым. Хотя работа эта произведена была не с целью решать какие-либо задачи прикладного характера, но попутно ею вполне определенно подчеркивается, что почвенные растворы даже бедных подзолистых почв содержат в своем составе немалое количество разнообразных минеральных соединений. К тому же приводят нас и многочисленные анализы лизиметрических, дренажных, родниковых и т. п. вод, произведенные рядом ученых. Действительно, работы Breunlin, обширные исследования Volскеr, Lawes и Gilbert, Warington, Deherain, Schlosing (отца и сына), многочисленные лизиметрические исследования, касающиеся изучения передвижения воднорастворимых веществ в верхних горизонтах чернозема, произведенные русским исследователем Вельбелем и мн. др., дали в конечном итоге обильный материал к суждению о том, какие вещества и в каких количествах заключаются в почвенном растворе, и косвенным образом послужили подтверждением вышеупомянутых взглядов. Eichhorn на основании своих опытов и вычислений уже прямо констатирует, что все потребности культурных растений в минеральных веществах, содержащихся в одном урожае того или другого растения, вполне удовлетворяются тем количеством питательных веществ, которые растворяются в почве под влиянием лишь июльских и августовских дождей, а Fesca утверждает, что при известных условиях вода может извлечь из почвы даже и значительно большее количество веществ, чем сколько извлекается их растением. Выращивая в одном сосуде, содержащем 7 ф. почвы, табачное растение и выщелачивая водой такое же количество почвы в другом сосуде, автор нашел, что разных веществ перешло в растение и в водную вытяжку в граммах (по отношению ко всему взятому количеству почвы) за время с 1 июля по 15 августа.
Почвенные растворы и их участие в процессах питания культурных растений

Babos указывал на общеизвестное явление резкого падения плодородия во влажные годы таких почв, которые по своим физическим свойствам подвержены легкому промыванию (например, песчаных почв), каковое явление он также ставит в связь с потерею почвою в такие годы ее воднорастворимых соединений; Hoffmann на основании исследования богемских почв также приходит, в согласии с прежними работами Saussure, Schiibler, Sprengel, нами выше упомянутыми, непосредственно к заключению о существовании прямого соотношения между содержанием в почве воднорастворимых веществ и данным состоянием плодородия соответствующей почвы.
Небезынтересно отметить, далее, оригинальную работу Emmanuel. Поставив своею задачею ближе изучить тот известный факт, что легкие песчаные почвы легче отдают растениям питательные вещества, чем почвы глинистые тяжелые, упомянутый исследователь сорганизовал опыты выращивания растений (ячменя и белой горчицы) на одной и той же почве с различными степенями ее «разжижения» прокаленным песком. При этом наблюдалось падение урожая, но далеко не пропорционально уменьшению во взятой смеси количества почвы (а следовательно, и питательных веществ).
Разбирая эти данные, С. Богданов (получивший в своих опытах совершенно аналогичный результат) видит в них косвенное подтверждение того факта, что растения берут себе необходимые им питательные вещества именно из почвенных растворов, и приводит в подкрепление этой мысли следующие соображения: растворяющая деятельность воды зависит между прочим, как известно, от отношения последней к почве. Поэтому, если последняя разбавлена песком, то уменьшение содержания в смеси трудно растворимых питательных веществ отразится уменьшением их перехода в раствор; одновременное же увеличение количества растворяющей воды по отношению к почве, содержащейся в смеси, вызовет усиленный переход тех же веществ в раствор; при уменьшении содержания почвы в смеси вдвое прежнее количество воды относительно почвенных питательных веществ окажется увеличенным вдвое, и в результате в раствор перейдет питательных веществ не вдвое меньше, чем в почве, не разбавленной песком, а лишь немного меньше. В соответствии с уменьшением перехода питательных веществ в раствор уменьшится и урожай, но опять-таки не вдвое, а в более слабой степени, и т. д. Такими соображениями объясняет Богданов результаты своих опытов выращивания растений в «разжиженных» песком почвах и аналогичные опыты Emmanuel.
Последующие многосторонние исследования Богданова, касающиеся изучения вообще явлений плодородия почвы, еще более утвердили упомянутого ученого в мысли, что главным и непосредственным источником, откуда растения почерпают себе пищу, являются именно почвенные растворы и что вопрос о «самодеятельности» корней, об активной роли растений при переведении трудно растворимых веществ почвы в раствор, наконец, о кислых корневых выделениях «должно уже забыть». В пользу такого вывода автор приводит, во-первых, те свои опыты, где ему удавалось, обрабатывая почву водою в течение двух суток, извлекать из последней столько питательных веществ, сколько переходит из той же почвы в урожай культивируемого на ней овса, и, во-вторых, такой опыт культуры овса, при котором ему было предоставлено питаться только на счет веществ, извлеченных из почвы водою. Опишем один из таких опытов.
В один сосуд была помещена смесь, наполовину состоящая из бесплодного кварцевого песка и наполовину из очень плодородной почвы из-под табака б. Полтавской губ. В другой такой же сосуд был помещен лишь кварцевый песок с прибавленной к нему сгущенной водной вытяжкой из упомянутой смеси. В каждый сосуд было посажено по 4 растения шатиловского овса. Результаты опытов представлены в следующей таблице:
Почвенные растворы и их участие в процессах питания культурных растений

Хотя на счет водной вытяжки растения развивались хуже, чем на счет соответственного количества почвы, из которой вытяжка эта была приготовлена, тем не менее «несомненно, что овес мог недурно развиваться и на счет водной вытяжки из почвы, получая из этой вытяжки все нужные ему питательные вещества».
Упомянем, наконец, работу Schlosing-сына, который своими опытами доказал (и в этой части опыты его были подтверждены позднее исследованиями П. Коссовича, а также работами Пуже и Шушака), что даже при наличии ничтожного количества в почвенном растворе того или другого питательного вещества (речь идет о фосфорной кислоте) растения будут вполне им обеспечены, лишь бы в почве текли соответствующие процессы, влекущие за собою беспрерывное пополнение в почвенном растворе используемого растениями питательного вещества. Если таковые процессы имеют место в почве, то растения благодаря им смогут нормально развиваться, пользуясь очень разбавленными растворами, не прибегая, таким образом, к помощи своей корневой системы в деле растворения твердыне частей почвы.
Это в высшей степени важное положение, освещающее с новой точки зрения вопрос о процессах восприятия растениями питательных веществ из почвы, было доказано Schlosing помощью особо сорганизованных опытов выращивания растений в специально для того сконструированных лизиметрах — по «методу текучих растворов».
Желая между прочим изучить способность почв к такому возобновлению в почвенных растворах фосфорной кислоты, цитируемый автор обрабатывал почву водою, затем, после сливания полученной водной вытяжки, остатки почвы вновь обрабатывал водой и т. д. Во всех последовательных вытяжках оказалось фосфорной кислоты (в граммах на 1 литр) следующее количество:
Почвенные растворы и их участие в процессах питания культурных растений

Перечисляя эти количества на 1 га, Sсhlоsing нашел, что фосфорной кислоты на этих сравнительно бедных данным соединением почвах может хватить на 10—20 лет.
Позднее аналогичное положение было выдвинуто Schlosing по отношению к калию: несмотря на ничтожное количество этого элемента в почвенном растворе, растения вполне нормально развивались, удовлетворяя свою потребность в том калии, который беспрерывно подавался в питательном растворе.
Более или менее аналогичные данные были опубликованы сравнительно недавно Parker и Pierre, которым удавалось культивировать маис при чрезвычайно слабых концентрациях питательной смеси, но при условии постоянного возобновления в этой смеси необходимых для выращиваемого растения питательных элементов.
Взгляд на почвенный раствор как на главный и непосредственный источник, из которого почерпают себе пищу культурные растения, нашел себе энергичных сторонников в лице выдающихся американских исследователей Whitney, Cameron и др.
Упомянутые ученые подвергли химическому обследованию состав водных вытяжек нескольких сотен образцов шести типичных американских почв с самой разнообразной степенью их производительности и ни разу не констатировали, чтобы количество какого-нибудь питательного вещества было меньше того количества, которое необходимо для среднего или даже для хорошего урожая. Так, средний вывод из многочисленных анализов был следующий: фосфорной кислоты — 7,64, азотной кислоты — 5,47 и калия — 22,74 миллионных частей. Отсюда вытекает логический вывод, что почвенные растворы являются не только наиболее естественным и наиболее легко восприемлемым источником питательных веществ для культурных растений, но и могущим вполне обеспечить средний и даже высокий урожай этих растений, в силу чего активной способности последних извлекать необходимую им пищу из твердой части почвы — с этой точки зрения — должна быть фактически отведена лишь незначительная роль.
Исходя из того соображения, что все почвы, таким образом, содержат в своих растворах вполне достаточное количество питательных веществ для получения среднего и даже хорошего урожая, цитируемые исследователи, на основании своих работ, объясняют те широкие колебания, которые тем не менее наблюдаются в урожайности различных почв, не составом и концентрацией почвенного растворами вообще не химическим составом почв, а каким-то ближе не обследованным «физическим фактором». С этой точки зрения упомянутые ученые готовы между прочим объяснять благотворное влияние вносимых в почву удобрительных веществ не увеличением при этом количества питательных веществ в почвах (в чем последние, на основании произведенных опытов, не нуждаются), а какими-то пока еще не выясненными причинами физиологического или физического характера. К работам в этой области Whitney, Саmеrоn и др. нам еще придется вернуться ниже; здесь мы только отмечаем те взгляды этих выдающихся ученых, которые касаются лишь интересующего нас в данный момент вопроса и которые освещают роль почвенных растворов как непосредственного и главного и даже, как мы видели выше, могущего быть единственным) источника питания культурных растений.
Все перечисленные выше работы, а также ряд других побочных соображений (факты нормального роста растений в бесплодном прокаленном песке с примесью питательного раствора, а также и примеры водных культур) вынуждают нас прежде всего признать, что в лице почвенных растворов культурные растения имеют действительно наиболее естественный и наиболее легко восприемлемый источник необходимых им питательных веществ.
Однако данное положение ни в какой мере не может ни исключить, ни противоречить прочно установленному ныне факту активного участия самих растений в переведении нерастворимых соединений почвы в растворимое состояние и тем самым обеспечивать свое развитие на счет тех питательных веществ почвы, которые находятся в последней в нерастворенном состоянии. И с этой точки зрения признавать почвенные растворы единственным источником питательных веществ для растений, какового мнения придерживаются некоторые из упомянутых выше исследователей, мы, как то будет видно из нижеследующего изложения, конечно, не можем.
Даже если стать на точку зрения,так сказать, компромиcсную и признать, что способность растений воспринимать своими корнями пищу из твердых составных частей почвы является для них функцией, до некоторой степени вынужденной, к каковой растение прибегает лишь в случаях полного отсутствия или крайнего недостатка тех или других необходимых ему элементов в почвенном растворе, то все же мы должны допустить, что к такой «вынужденной» функции культурным растениям приходится, в природных условиях своего существования, прибегать, несомненно, не редко, в виду главным образом тех резких колебаний в составе и концентрации почвенных растворов, которые претерпеваются последними в зависимости от внешних условий и которые выражаются иногда сильнейшим обеднением почвы в отношении ее воднорастворимых соединений (см. об этом ниже), что, таким образом, вынуждает нас считать эти растворы источником питательных веществ для растений ненадежным. К этому вопросу мы еще вернемся ниже.
В виду того важного значения, которое играют почвенные растворы в жизни культурных растений, являясь для последних, как мы упомянули выше, наиболее естественным и наиболее удобовосприемлемым источником питательных веществ, им посвящена в настоящее время обширная литература. Необходимо отметить, что в разработке вопросов, связанных с изучением природы и концентрации этих растворов, с явлениями изменяемости их во времени под влиянием разнообразных внешних условий, с методикой их исследования и пр., видное участие приняли как американские ученые (Нilgаrd, King, Hopkins, Whitney, Cameron и др.), так и русские (Захаров, Гедройц, Тулайков, Жолцинский и др.).
Большинство работ в области изучения статики и динамики почвенных растворов произведено упомянутыми исследователями методом водных вытяжек. Необходимо, однако, признать, что отожествление водной вытяжки из почвы с понятием почвенного раствора, имеющегося в данной почве, мы можем делать лишь с известной натяжкой, и с этой точки зрения данный метод встречал не мало возражений. Были сделаны указания, что при обработке почвы водою возможно появление раскислительных процессов (Ищереков), вследствие которых может значительно измениться растворимость некоторых минеральных (и органических) соединений почвы; применяемые при этом методе операции взбалтывания, встряхивания и пр. способствуют переходу в водную вытяжку и таких веществ, которые до того времени не находились в почвенном растворе; что вообще водная вытяжка представляет собою смесь веществ как принадлежащих почвенному раствору, так и тех, которые перешли в эту вытяжку благодаря растворяющему действию воды при самом процессе ее приготовления, и т. д. При этом большее или меньшее количество таких присоединившихся веществ (из твердой части почвы) будет находиться, конечно, в прямой зависимости от количества взятой воды, ее температуры, от времени воздействия ее на почву, характера этой последней, приемов взбалтывания и пр. Предложенный американскими учеными метод кратковременной обработки почвы водой (1—3 минуты), получивший в настоящее время широкое распространение, устраняя некоторые из упомянутых недостатков, оставляет в силе другие. В виду этого было сделано не мало попыток выделения из почвы и последующего изучения почвенного раствора в «неизмененном виде».
Наконец, имеются попытки изучить внутреннюю природу почвенных растворов и без предварительного выделения их тем или иным способом из почвы («электрический» способ Whitney и Briggs и «криоскопический» способ Bouyoucos и McСool).
Ко всем этим вопросам мы еще вернемся в последней главе настоящего курса, когда будет речь о способах определения плодородия почвы. Теперь же мы обратимся к краткому рассмотрению существующих методов выделения почвенных растворов в «неизмененном» виде.
Schldsing (отец) предложил получать почвенный раствор в неизмененном виде посредством вытеснения его из почвы водой. Чтобы при таких опытах было удобно следить за опускающимся в трубках вниз раствором и следующей за ним вытесняющей водой, последняя подкрашивалась кармином. Самый опыт состоял в следующем: почва, помещенная в цилиндрический сосуд, имеющий продырявленное дно, выстланное фильтровальной бумагой, медленно и равномерно орошалась искусственным дождем. Опыты были организованы с песком и почвой. В опытах с песком 1,2 кг промытого и высушенного песка смешивались с 200 см3 раствора поваренной соли, содержащего 10 мг хлора в 1 см3, и помещались в лизиметр. Затем этот раствор вытеснялся водою. Вытекающая жидкость собиралась порциями по 10 см3, и в каждой третьей порции определялся хлор. Оказалось,что 3/4 раствора поваренной соли получено было в неизмененном виде. В другом опыте — 1 кг песка смешивался с 100 см3 воды, и из этой смеси эта вода вытеснялась водой, окрашенной кармином; при этом наблюдалось, что первые 85 см3 стекающей жидкости были совершенно бесцветными. Что касается тех опытов, которые производились Schlosing с почвой, то, поместив последнюю в количестве 2 кг в цилиндрический сосуд (почва содержала 15% влажности) и орошая ее искусственным дождем, автор нашел, что приблизительно четвертая часть раствора, который содержался в почве при указанной выше влажности, вытеснялась без изменения концентрации.
Описанные опыты Schlosing были подвергнуты критике со стороны Гедройца который справедливо указал, что песок, с которым оперировал Schiesing, помимо того что обладал ничтожной адсорбцией, был близок к полной влагоемкости, а в таком случае естественно, что вытесняющая вода гнала перед собою вниз раствор; переход же солей из раствора в почву вследствие диффузии должен был быть ничтожным, ибо вода просачивалась вниз быстро. Другая картина должна получиться для почвы, особенно когда влажность ее далека от полной влагоемкости. В этом случае поливные воды сначала доведут почву до состояния полной влагоемкости, заполнив безводные пространства, т. е. смешавшись с почвенным раствором; а так как время соприкосновения воды с раствором значительно, то диффузией солей из раствора в воду пренебрегать уже никак нельзя. Все эти соображения вынуждают Гедройца признать описанный метод неудовлетворительным.
Способ Brigggs McLane основан на вьщелении почвенного раствора из почвы посредством центрифугирования. Исследуемая почва помещается между стенками среднего и внутреннего цилиндров особо устроенной центробежной машины, состоящей из трех концентрических цилиндров. В стенках среднего цилиндра сделаны мелкие отверстия. Система цилиндров приводится в быстрое вращательное движение со скоростью около 8 ООО оборотов в минуту. Действием центробежной силы почвенный раствор вытесняется из почвы и, выходя из отверстий среднего цилиндра, собирается в пространстве между стенками среднего и внешнего цилиндров. Раствор обычно получается прозрачным. К недостаткам такого способа получения почвенного раствора надо отнести, во-первых, очень малое обычно количество его, получаемое при этой операции, далее, возможность вытеснения его лишь при сравнительно высокой влажности исследуемой почвы, далее, возможность при развивающемся огромном давлении перехода в раствор из почвы того, чего не было в ней раньше растворено, и пр.
Другой метод тех же авторов дает возможность получения почвенного раствора непосредственно в полевой обстановке: шамберлановский фильтр, слегка конической формы, соединенный свинцовой трубкой с бутылью, из которой предварительно выкачан воздух, вставляется в почву на 24 часа. После этого бутыль отнимается и собравшаяся в фильтре жидкость отсасывается («способ искусственного корня»). При оценке этого способа приходится принять во внимание как влияние на составные части почвы того сильного разрежения, которое при этом происходит, так и отсутствие учета количества почвы, из которого получен тот или другой раствор.
Способ,предложенный Ищерековым, заключается в вытеснении почвенного раствора этильным или метильным спиртом, как жидкостью более легкою, чем вода, но вместе с тем очень хорошо смачивающею почву; при этих условиях значительно упрощается борьба с молекулярными силами почвы, удерживающей малые количества влаги, как известно, с весьма большой энергией. Согласно опытам цитируемого автора, применение таких вытеснителей дает возможность получать почвенный раствор в неизмененном виде при любой влажности почвы — даже при 5% (а в случае песчаных почв — и при 2%), чем способ этот выгодно отличается от способа Schlosing, который описан нами выше и при котором вода в качестве вытеснителя может применяться лишь при полной влагоемкости исследуемой почвы.
Способ Ищерекова хотя и вызвал в литературе ряд критических замечаний, тем не менее может быть признан более целесообразным и технически более выполнимым, чем описанные выше.
Van-Suchtelen предложил производить вытеснение почвенного раствора парафиновым маслом. Наливая на почву, помещенную в воронку, это масло и фильтруя под уменьшенным давлением, удается получить некоторое количество неизмененного почвенного раствора. М. Кузьмин для получения почвенного раствора использовал метод сжатия почвы прессом одновременно с разрежением воздуха внутри полого цилиндра, заключенного в определенный объем почвы.
Упомянем, наконец, о способе А. Шмука («эмульсионный» способ). Почва тщательно смешивается с вазелиновым маслом, после чего подвергается центрифугированию, причем раствор этот легко отделяется от масла и от попавших в жидкость твердых частиц почвы. Способ этот применим лишь при наличии в исследуемой почве известного количества влаги (для глинистых почв — около 15—16%, для песчаных — около причем и этот метод, как и все, впрочем, выше рассмотренные, не дает возможности выделить из почвы ту часть раствора, которая находится в почве в молекулярной зависимости и которая, как нам известно, может быть как раз наиболее концентрированной (в силу положительной адсорбции). На той же идее базируется и метод получения почвенного раствора, предложенный Morgan. Прессы для вытеснения раствора из почвы применяются за последнее время и некоторыми западноевропейскими исследователями.
Таким образом, мы должны, на основании всего вышеизложенного, заключить, что проблема получения почвенного раствора в неизмененном виде еще очень далека от своего осуществления и что в виду недостаточной проверенности или даже серьезных возражений, которые возбуждаются некоторыми из описанных выше методов, приходится и в настоящее время при суждениях о концентрации, составе, изменяемости и других свойствах почвенных растворов довольствоваться главным образом результатами водных вытяжек при всей условности отожествления их с понятием об истинных почвенных растворах.
Выше мы отметили, что хотя почвенные растворы являются наиболее естественным и наилегче восприемлемым источником питательных веществ для культурных растений, тем не менее, в виду чрезвычайно легкой и резкой изменяемости их состава и концентрации во времени под влиянием разнообразных внешних причин, мы должны этот источник признать, вместе с тем и ненадежным: если в некоторые дни растение находит в них часто избыточный запас тех или других питательных веществ, то в другие дни, совпадающие, быть может, со временем как раз наибольшей в них потребности со стороны этого растения, последнее может не найти в них и минимальных количеств необходимых ему веществ.
Обратимся к фактам, иллюстрирующим эту легкую изменяемость почвенных растворов во времени, и остановим наше внимание прежде всего на динамике нитратов — как потому, что соединения эти содержат в своем составе азот, элемент, по отношению к которому наичаще приходится констатировать истощение почв и голодание культурных растений, так и потому, что этот наиболее драгоценный элемент входит в состав упомянутых соединений в наиболее усвояемой для культурных растений форме.
На основании многочисленных анализов, произведенных американскими учеными (King, Cameron, Whitneyn др.), и особенно на основании работ наших опытных станций и полей, как то: Полтавской опытной станции, Шатиловской, Ивановской, ПлOтянской. Киевской сети опытных полей и др., оказывается, что количество нитратов в почвах действительно подвержено крайне большим колебаниям в зависимости от времени года, характера погоды и т. п.
Так, King получил при исследовании почвы на опытной станции BWisconsin следующее количество нитратов в различных почвенных горизонтах (в английских фунтах на 1 акр, т. е. на 1/3 десятины).
Таким образом, мы видим, что, например, в верхнем слое почвы, из которого большинство растений и почерпает себе пищу, количество нитратов, по опытам 1901 г., в апреле было почти в 3 раза меньше, чем в сентябре, а по опытам 1900 г. — почти в 4 раза меньше, чем в июле, и т. д.
Почвенные растворы и их участие в процессах питания культурных растений

Приведем еще данные, полученные в 1900 г. Канадской опытной станцией (на двух разных делянках — в пару и под растением):
Почвенные растворы и их участие в процессах питания культурных растений

Здесь разница в количестве нитратов в различные месяцы одного и того же года достигает еще большей величины; в почве, находящейся в пару, в мае их было в 7 раз меньше, чем в августе, а под покровом растений — почти в 8 раз меньше, чем в июне, и т. д.
Еще более резкая картина получена King при анализе почв опытной станции Goldsboro. Исследуя количество нитратов в песчаной почве из-под хлопка, упомянутый исследователь нашел:
Почвенные растворы и их участие в процессах питания культурных растений

В сентябре найдено было нитратов почти в 40 раз меньше, чем в мае. Разница эта, выраженная в процентах, превышает, следовательно, 3000%. Какие ошибочные, таким образом, заключения можем мы делать на основании лишь однократного исследования, приуроченного часто к случайному периоду жизни почвы, как по отношению вообще к химической характеристике интересующей нас почвы, так в частности по отношению к суждению о степени обеспеченности ее главным элементом — азотом, не требует пояснений.
С точки зрения теоретической, такие крупные колебания количества нитратов в одной и той же почве на протяжении сравнительно короткого промежутка времени вполне объяснимы. Процесс образования в почве нитратов является, как мы уже знаем, почти исключительно процессом биологическим, т. е. зависящим от жизнедеятельности определенных микроорганизмов (нитрифицирующих), окисляющих образующийся в почвах аммиак в азотную кислоту. Отсюда ясно, какие разнообразные формы может принимать этот процесс в естественной обстановке, в зависимости от изменяющихся условий влажности,температуры, свойств среды и пр. Прибавим к сказанному, что раз образовавшиеся в почве нитраты отнюдь не остаются неизменными и в своей последующей судьбе: процессы вымывания их из верхних слоев почвы в нижние (а иногда и безвозвратно — в грунтовые воды), процессы денитрификации с образованием элементарного азота, уходящего в атмосферу, процессы поглощения их в теле бактерий, грибов и т. д. — все это представляет собою обычно совершающиеся в почве процессы, нарушающие вместе с тем общий суммарный баланс воднорастворимых азотистых соединений на протяжении иногда даже короткого промежутка времени.
Независимо от американских исследователей, но несколько позднее этим же вопросом заинтересовались многие русские опытные станции и поля. Ближайшим поводом ко всестороннему учету в почве количества нитратов послужило подмеченное некоторыми русскими исследователями своеобразное отношение чернозема к азотистым удобрениям; так, полевыми опытами было неоднократно доказано, что черноземные почвы проявляют потребность в таковых удобрениях лишь весной, в первые периоды жизни возделываемых растений, и что позднее эффект этих удобрений сглаживается и часто даже совсем не отражается на окончательном урожае. При этом, как показали соответствующие опыты, оптимум действия достигается часто внесением всего 15—30 кг селитры, т. е. количеством, явно недостаточным для удовлетворения общей потребности урожая в азоте. Это обстоятельство и заставило предположить, что черноземные почвы испытывают недостаток в усвояемом азоте лишь временно, в определенные периоды. Исследования Ивановской опытной станции как нельзя лучше доказали это.
Приведем некоторые данные, опубликованные Сазановым. Найдено азота нитратов в миллиграммах на 1 кг абсолютно сухой почвы:
Почвенные растворы и их участие в процессах питания культурных растений

Из данных опыта 1906 г. мы, таким образом, можем усмотреть, что если 12 августа в данной почве на пространстве 1 га было свыше 1350 кг селитры, то, например, 12 мая ее было там всего лишь около 210 кг. Еще более резкие колебания в количестве нитратов констатированы были опытами 1904 г.: если 8 июля нитратов было около 1050 кг, то 1 мая их было там всего лишь около 65 кг и т. д.
Таким образом, если бы мы поставили себе задачей узнать степень обеспеченности воднорастворимыми соединениями азота данной черноземной почвы и ограничились при этом лишь однократным анализом почвенного образца, взятого нами в мае, то были бы готовы сделать логический вывод о неизбежном предстоящем голодании азотом того растения, которое культивируется нами на этой почве; если бы, наоборот, ограничились при этом анализом образца почвы, взятого в июле, то вывод о полной обеспеченности данной почвы азотом — и притом на несколько урожаев — напрашивался бы сам собой. Ho, как это ясно из вышеизложенного, и тот и другой выводы не соответствовали бы действительности.
Приведем еще некоторые данные из работы В. Сазанов а, касающиеся динамики нитратов в различных слоях почвы до глубины 1 м.
Почвенные растворы и их участие в процессах питания культурных растений

Приведенные цифры как нельзя лучше иллюстрируют жизнь нитратов во всей толще почвы до глубины 1 м.
Если мы теперь обратимся к другим воднорастворимым соединениям почвы, то убедимся, что и они претерпевают со стороны своего количественного содержания часто весьма крупные колебания.
Так, исследуя почвы опытной станции Goldsboro, King нашел, что и растворимые в воде соединения фосфорной, серной, угольной и др. кислот также подвергаются в одной и той же почве весьма значительным колебаниям.
Впесчаной почве из-под хлопка содержалось в верхнем горизонте почвы следующее количество (на 1 млн. частей почвы):
Почвенные растворы и их участие в процессах питания культурных растений

Таким образом, фосфорной кислоты было в августе приблизительно в 25 раз меньше, чем в апреле; серной кислоты в августе было почти в 12 раз меньше, чем в сентябре, и т, д.
Причины колебаний в количестве рассматриваемых элементов нам также понятны: в почве происходят самые разнообразные химические реакции, в результате которых и может совершаться переход воднорастворимых соединений в вещества более стойкие и менее растворимые и наоборот. В частности в отношении к фосфорной кислоте за последнее время стали накопляться факты, указывающие на то, что соединение это может претерпевать в почве целый ряд глубоких превращений и биологического характера, еще более облегчающих нам уяснение сущности указанных выше колебаний. Приведем теперь данные, опубликованные Безенчукской опытной станцией и касающиеся в частности воднорастворимой фосфорной кислоты. Данные эти представляют собою особенный интерес потому, что касаются нашего засушливого района и выясняют, попутно, значение различных типов паровой обработки в ходе интересующих нас процессов.
Почвенные растворы и их участие в процессах питания культурных растений

Приведем, наконец, данные, полученные на той же опытной станции (Саратовской) С. Бунтяковым, интересные тем,что захватывают собою четыре разновидности почв нашего юго-востока по двум горизонтам и касаются изменения во времени количества в них не только нитратов и соединений фосфорной кислоты, но также извести, серной кислоты, воднорастворимого гумуса и соединений магния.
Работы Шелонской сельскохозяйственной станции (бывш. «Княжедворской»), обслуживающей район подзолистых почв, показали, что эти последние претерпевают в количественном составе своих воднорастворимых соединений еще более глубокие и резкие колебания. В области изучения динамики почвенных растворов русскими опытными учреждениями и лабораториями добыт исключительный по богатству экспериментальный материал, ждущий отдельной монографии.
Установленный факт изменяемости во времени состава и концентрации почвенных растворов подтверждает, таким образом, высказанную выше мысль, что, несмотря на легкую и непосредственную восприемлемость их культурными растениями, мы должны признать их источником ненадежным.
Почвенные растворы и их участие в процессах питания культурных растений

Почвенные растворы и их участие в процессах питания культурных растений

Описанные явления не могут, помимо того, не усложнять решения и более общего вопроса о плодородии той или иной почвы, о необходимости или ненужности ее удобрения и т. д.: внесение, например, в почву того или другого удобрительного материала перед посевом в том количестве, которое продиктовано было нам сделанным перед тем анализом почвы, может оказаться нерациональным и с точки зрения технической и экономической, ибо через некоторое время в данной почве может накопиться достаточное для растений количество как раз того именно элемента, который был нами внесен в том или другом удобрении, или, наоборот, мыслим и такой случай, когда невнесение в нашу почву какого-нибудь элемента, на основании предварительного ее анализа, показавшего вполне достаточное количество этого последнего в исследуемой почве, может оказаться для культурной растительности роковым, так как, быть может, уже через несколько дней почва будет обеднена этим элементом. Далее, все, установленные выше факты осложняют, конечно, вопрос о дозировке удобрений, затрудняют, казалось бы, возможность заранее строить организационный хозяйственный план, основанный на том или ином севообороте, с теми или другими удобрениями и т. д.
Необходимо, однако, отметить, что в тех обобщениях, которые делаются современным почвоведением в области все более углубляющегося познания химико-физических процессов, которыми живет почва, агрономия может найти и частичное разрешение всех тех кажущихся неразрешимыми вопросов, которые намечены выше.
Во-первых, мы можем в настоящее время признать, что каждый почвенный тип (подтип, разность и т. д.) имеет не только свою изменчивую «погоду», но и свой, можно сказать, «климат», т. е. что каждое почвенное образование имеет определенный жизненный цикл, могущий быть нарушенным лишь в своих частичных проявлениях — под влиянием тех или иных внешних факторов, но неуклонно совершающий свой определенный эволюционный путь. Другими словами, мы встречаемся здесь с тем же определенным жизненным циклом, которым обладает каждый растительный или животный организм: под влиянием разнообразных причин цикл этот может частично нарушаться, но не изменяться в своем основном ходе. Иначе учет жизненных процессов, которые совершаются в этих организмах, был бы нам недоступен. Перед агрономией, таким образом, открывается новая, хотя и сложная, но благодарная задача — изучить путем стационарных систематических исследований, приуроченных к различным почвенным представителям, динамику тех составных частей почвы, которые представляют собой непосредственный источник питательных веществ для культурных растений.
Во-вторых, правильные и рациональные мероприятия в той или иной области могут быть применяемы нами с успехом лишь в том случае, когда то или иное явление — объект этих мероприятий — мы можем в точности предвидеть; предвидеть же то или иное явление мы можем лишь тогда, когда знаем истинные причины его возникновения. Исходя из этих соображений, мы можем сказать, что точное уяснение себе причин всех описанных выше явлений даст нам в руки возможность более правильного суждения об обеспеченности почвы питательными веществами в тот или другой момент ее жизни и заблаговременного, таким образом, предвидения того, в каком направлении, в зависимости от тех или иных окружающих условий, пойдут интересующие нас почвенные процессы. А в этом обстоятельстве нельзя не видеть залога и более правильного подхода к разрешению интересующих нас вопросов.
Значение почвенных растворов не исчерпывается, однако, лишь одним их химическим составом, т. е. лишь тем, что культурные растения находят в них наиболее удобоприемлемую и наиболее усвояемую для них пищу. Работами последних лет стало выясняться, что в жизни этих растений не малое значение играют и некоторые физические свойства почвенных растворов. Так, исследованиями Н.М. Тулайкова (Безенчукская опытная станция) выдвинут вопрос о роли в жизни культурных растений осмотического давления почвенных растворов — вопрос, представляющий собою весьма большой сельскохозяйственный интерес и значение — особенно для тех районов, почвы которых обладают высоким осмотическим давлением (солонцовые почвы, черноземные и т. п.), или, наоборот, для тех почв, которые обладают минимумом осмотического давления (болотистые,торфянистые почвы). Выводы, к которым пришел Н.М. Тулайков на основании своих опытов, настолько интересны, что мы считаем необходимым привести главнейшие из них полностью.
1. Осмотическое давление почвенного раствора играет весьма важную роль в жизни растений, начиная обнаруживаться еще в самые первые моменты набухания и прорастания зерна, а в дальнейшем — и во всех других важнейших стадиях роста.
2. Под влиянием повышения осмотического давления заметно сокращается вегетационный период (пшеницы): всходы и наступление момента кущения задерживаются, энергия кущения ослабляется, но наступление колошения, цветения и созревания ускоряется. С другой стороны, повышение осмотического давления почвенного раствора ведет за собою сужение отношения между зерном и соломою.
3. Для всех солей по отношению к росту пшеницы, урожаю ее надземной массы, урожаю зерна отмечается совершенно определенно выраженный оптимум влияния осмотического давления почвенного раствора, который выражается в увеличении роста, в увеличении урожая надземной массы и зерна и в более благоприятном соотношении между урожаем соломы и зерна. За пределами этого совершенно ясно выраженного оптимума осмотического давления почвенного раствора (неодинакового для различных солей, но близкого между собою) начинает сказываться угнетающее влияние повышенного осмотического давления.
4. В условиях оптимального осмотического давления почвенного раствора пшеница (белотурка) дает ясно выраженную картину повышения урожая не только надземной массы и зерна, но и азотистых веществ своего зерна; другими словами, под влиянием оптимального осмотического давления почвенного раствора растение приобретает способность полнее использовать предоставленные ему запасы питательных веществ, производя больший урожай лучшего качества зерна. Н.М. Тулайкову удалось доказать тот в высшей степени интересный факт, что при различных условиях осмотического давления почвенного раствора одна и та же чистая линия белотурки может дать и стекловидное зерно (т. е. со значительно большим количеством общего и белкового азота) и мучнистое (т. е. более бедное азотистыми веществами). Последнее обстоятельство невольно рождает вопрос, нельзя ли заставить растение, пользуясь возможностью изменять осмотическое давление почвенного раствора (путем внесения в почву растворимых солей), энергичнее поглощать какое-либо питательное вещество из почвы? Опыты, произведенные в этом направлении Н.М. Tулайковым, не дали пока определенных результатов.
Позднейшие исследования (Shive и др.) были направлены уже на отыскание того конкретного оптимума осмотического давления, при котором создаются наилучшие условия для потребления культурным растением питательных веществ из почвы. Само собою разумеется, что в этом вопросе едва ли можно ожидать единого решения применительно к различным растениям и к различным фазам развития даже одного и того же растения, но все же не лишне отметить, что многими исследователями, независимо друг от друга, указывается довольно однородная величина (конечно, в виде приближеннойсхемы), характеризующая этот оптимум, а именно 2—3 атмосферы.
Возвращаясь к значению почвенных растворов как к главному и непосредственному источнику питания культурных растений и вспоминая из вышеизложенного, что растворы эти не всегда представляют собою надежный и неизменный источник питательных веществ для растений, обратимся теперь к выяснению вопроса, насколько видное участие в процессах питания культурных растений принимают твердые составные части почвы, или, другими словами, насколько существенно возможное участие самих растений в растворении корнями тех соединений почвы, которые не находятся в готовом почвенном растворе.