Новости
01.12.2016


29.11.2016


29.11.2016


29.11.2016


28.11.2016


20.05.2015

Все физиологические процессы, которыми живет растительный организм, могут совершаться лишь в пределах определенных температур, ниже которых и выше которых нормальное течение этих процессов прекращается. На ряду с такими предельными температурами (минимум — максимум) ограничивающими нормальный ход жизненных явлений в растительном организме, существует некая средняя температура — наиболее благоприятная для всех упомянутых явлений; такую температуру обычно обозначают как оптимум для данных явлений. А priori надо заключить, что не только для различных культурных растений, но и для одного и того же растения, если взять различные периоды его развития, величины, определяющие собою как предельные, так и оптимальную температуры, должны быть различны.
Культурное растение, распространяя свою корневую систему в почвенной толще, а стеблевую и листовую — в атмосфере, находится в силу этого под одновременным влиянием температуры и воздуха и почвы. Что касается изучения влияния температуры воздуха на рост и развитие растений, то в этой области накоплен в настоящее время довольно обширный материал. Однако вопрос этот, как не входящий в область интересов почвоведения, оставляется нами без рассмотрения. Что же касается значения в жизни растений температуры почвы, то лишь по отношению к начальным фазам развития последних, а именно к процессам прорастания их семян, выяснены, и довольно точно, как предельная, так и оптимальная температуры.
Значение же различных термических условий, в которых приходится развиваться корневой системе уже взрослого растения до сих пор является лишь еле затронутым в своем изучении.
Обращаясь прежде всего к температуре почвы как необходимому фактору при прорастании семян, мы должны отметить весьма большое различие, наблюдаемое в этом отношении между различными культурными растениями. Приведем данные (по Haberlandt) для некоторых культурных растений:

Температуре почвы и ее значение в жизни культурных растений

Из приведенных данных видно, что если семена некоторых растений способны прорастать при температурах близких к 0°, то для других эта минимальная предельная лежит около 15°; то же надо сказать про максимальные и оптимальные температуры; для некоторых растений первые измеряются 28—30°, для других — 50°; оптимальной температурой для некоторых растений является температура в 20°, для других — 35° и т. д.
Подвергнуто учету влияние температуры и на быстроту прорастания (собственно на быстроту появления первых корешков), причем с повышением температуры наблюдается сокращение продолжительности этого периода; так, по Haberlandt, прорастание продолжалось следующее количество дней:
Температуре почвы и ее значение в жизни культурных растений

Установленные вышеприведенными наблюдениями предельные температуры, ниже и выше которых прорастание или задерживается или совсем прекращается, дают в руки сельскому хозяйству весьма ценные и вместе с тем вполне определенные указания на сроки, например, посева тех или других растений. Весенний высев семян тех или других растений в почву, температура которой еще не достигла предельного минимума, или посев в конце лета озимых растений в почву, которая благодаря сильной инсоляции и способности к сильному нагреву достигла предельного максимума, конечно, будет сопровождаться задержкой прорастания и всеми связанными с этим явлением нежелательными последствиями. С первым из упомянутых случаев в практике сельского хозяйства приходится встречаться очень часто: неустановившаяся весна с возвратом заморозков и т. п. может повлечь за собою именно такие последствия. Решающим моментом в этом случае будет, однако, не самый факт понижения температуры воздуха, а то, как отнесется к этому понижению температуры данная почва. Одна почва, обладающая определенным комплексом тепловых свойств (теплоемкость, теплопроводность и пр.), будет быстро реагировать на происшедшее понижение температуры воздуха, в силу чего высеянные семена будут страдать от этого явления, другая, наоборот, как бы обережет эти семена от воздействия внешней температуры, и т. д. Таким образом, мы здесь встречаемся с аналогичным явлением, известным нам уже из рассмотрения процессов восприятия той или иной почвой атмосферных осадков: последних может выпадать много, но почва может оказаться более сухой, чем в том случае, когда их выпадает меньше, и т. д.
Co вторым из рассматриваемых случаев (наличие в поверхностных горизонтах почвы предельной максимальной температуры) приходится иметь дело сравнительно редко. Самый факт существования такого явления, однако, совершенно определенно констатируется метеорологическими наблюдениями (конечно, для более южных районов). Так, согласно А. Клоссовскому, температура поверхности оголенной почвы Одесской обсерватории может подниматься в летние месяцы до 61,6°, в Тбилиси — до 65,5° и т. п.
По наблюдениям Н. Адамова, температура поверхностных горизонтов черноземной почвы (б. Воронежской губ.) может достигать в августе 48—50° С (в отдельные годы 60—65°), в сентябре 40—45° и т. д.
Таким образом, по отношению к начальным фазам развития культурных растений, а именно по отношению к процессам прорастания, когда развивающееся растеньице питается исключительно (или преимущественно) на счёт запасных веществ, отложенных в семени, мы имеем в настоящее время конкретные и вполне определенные указания, какую именно температуру и для какого растения мы должны считать наиболее благоприятной, какую — вредной или губительной и т. д.
Если бы мы пожелали разрешить аналогичный вопрос по отношению уже ко взрослым растениям, ведущим самостоятельный образ жизни, то встретились бы с весьма малой разработанностью данного вопроса. Правда, значение в жизни этих растений той температуры, среди которой приходится развиваться их надземным частям, представляется, как мы и указали выше, более или менее разработанным, но вопрос о значении именно почвенной температуры, среди которой приходится развиваться их корневой системе, и до сих пор является лишь едва затронутым в своем изучении.
Bialoblocki один из первых попытался подойти к разрешению этого вопроса помощью вегетационного метода. Для опытов служили небольшие стеклянные стаканы, наполненные бесплодным кварцевым песком. К последнему была прибавлена питательная смесь Hellriegel. В этих сосудах выращивался ячмень (по два экземпляра в каждом стакане). Влажность песка во всех сосудах поддерживалась одинаковая («оптимальная», т. е. около 60% от полной влагоемкости). Затем сосуды помещались до краев в особо устроенные водяные бани, которыми поддерживалась на одном и том же уровне различная для различных сосудов температура. Одни растения развивались при почвенной температуре равной 10° С, другие — при температуре 20°, третьи — при температуре 30°, четвертые — при температуре 40° и, наконец, пятые развивались при обыкновенной (следовательно, при колеблющейся) температуре. Мы не приводим всех тех подробных измерений стеблей, междоузлий и пр., которые производились Bialoblocki в течение всего вегетационного периода, а ограничимся лишь конечными полученными результатами.
Так, общий урожай (сухого вещества) в различных сосудах был получен следующий (в миллиграммах):
Температуре почвы и ее значение в жизни культурных растений

В другом ряде опытов, произведенных с некоторыми видоизменениями в постановке, получен был урожай (также ячменя) в миллиграммах:
Температуре почвы и ее значение в жизни культурных растений

На основании этих опытов Bialoblocki приходит к тому выводу, что при температуре, поддерживаемой в течение всего вегетационного периода на уровне 40° С, корни растений развиваться не могут. Если тем не менее в сосудах с указанной температурой исследуемые растения и развивались (очень слабо, причем имели ненормальный вид), то, по автору, этот факт объясняется тем, что поверхностный горизонт данной почвы в силу лучеиспускания и испарения имел несколько более низкую температуру, умерявшую губительное действие высокой температуры остальной массы почвы. Далее, температура почвы, поддерживаемая в течение вегетационного периода на уровне 30° С, оказалась в описываемых опытах если не губительной, то определенно вредной, влекущей за собою-в первое время ненормально усиленный рост всех органов, получающих в силу этого вялый и болезненный вид, но быстро затем отстающих и т. п. («как чрезмерно быстро растущие дети», по выражению автора). Наилучшей температурой для развития ячменя оказалась температура почвы в 20° С: растения имели здоровый вид и выполняли все свои жизненные функции нормально. Наконец, поддержание температуры почвы в течение вегетационного периода на высоте 10° С не оказалось вредным; правда, в первые периоды роста растение несколько отставало от предыдущих, созревание его задержалось и т. д., но все же растения, выросшие в указанных условиях, имели достаточно здоровый вид и дали в конечном результате достаточно высокий урожай. Отметим, что при этой сравнительно низкой температуре корневая система была развита относительно сильнее, чем даже при той температуре (20° С), при которой общий урожай получился наивысшим (первый ряд опытов). Во втором ряде опытов развитие корневой системы при 10° лишь немногим уступало тому, которое наблюдалось при 20° С. Совершенно нормальный вид имели те растения, которые развивались при обыкновенной (resp. колеблющейся) температуре; урожай, полученный в этих сосудах, лишь немногим уступал тем из последних, которые помещены были в температуру 20°. Небезынтересно снова отметить, что корневая система в этом случае имела наилучшее развитие сравнительно со всеми другими сосудами.
Дальнейшие опыты того же исследователя, при которых были взяты другие растения и более узкие пределы температур (8°, 10°, 15°, 20°, 25°, 30° и 40° С), в общем подтвердили основные выводы его предыдущих исследований и показали, что оптимальной температурой почвы для ржи надо считать 20° С, для ячменя — 25° С и для пшеницы — около 30° (слабый рост растений, выращиваемых при обыкновенной температуре, явился следствием позднего времени года, когда велись описываемые опыты).
He останавливаясь на опытах Hellriegel, изучавшего влияние на культурные растения высоких температур почвы (до 50° С), которым они подвергались в течение короткого промежутка времени, а также Desmoulins, производившего наблюдения в естественной обстановке на опытном поле в Montpellier, как исследованиях, не внесших каких-либо существенных дополнений к тем выводам, которые были установлены вышеописанными опытами Bialoblocki, обратимся к тем данным, которые получены в интересующей нас области А. Тольским и П. Коссовичем.
Как известно, по наблюдениям некоторых агрономов-практиков черноземной полосы, высев овса во влажную, еще холодную почву содействует развитию у него более сильной корневой системы, благодаря чему он является в последующем своем развитии более обеспеченным от различного рода неблагоприятных факторов. Эти наблюдения нашли себе подтверждение в опытах Грачева и в изысканиях покойного И. Стебута. Опыты А. Тольского отчасти и были вызваны желанием выяснить данный вопрос экспериментальным путем, причем исследуемая температура почвы (25°, 8° и «обыкновенная», т. е. колеблющаяся в пределах 9—15°) поддерживалась лишь в первые периоды развития растений (овса); в первой серии опытов — до появления первых листьев, а в другой — до начала кущения; дальнейшее же развитие овса происходило при нормальной температуре. Ящики с высеянными растениями были врыты в землю. Помощью особых приемов субстраты, в которых развивались эти растения (песчаная почва, удобренная питательной смесью), охлаждались или нагревались до желаемой температуры.
Приведем лишь конечные результаты (по условиям погоды овес не на всех сосудах был собран до созревания).
Температуре почвы и ее значение в жизни культурных растений

Из приведенных данных видно, что наибольшей массой корней и стеблей обладали растения, выросшие при высокой температуре до появления первых листьев, затем — при низкой; находившиеся при высокой температуре до начала кущения, несмотря на созревание, по сравнению с первой группой сосудов дали меньшее количество как корней, так соломы и зерна. При низкой температуре наибольшей массой корней и стеблей обладали растения, находившиеся под влиянием низкой температуры до начала кущения. Отсюда А. Тольский делает заключение, что при низкой температуре почвы масса корней вообще более значительна, чем при высокой; благодетельное же влияние, оказанное последнею в первой группе сосудов, автор объясняет случайностью.
Окончательный вывод, к которому приходит цитируемый исследователь на основании всех своих наблюдений над ходом роста и развития овса, следующий: при высеве его в холодную почву семена прорастают гораздо медленнее, развертывание листьев наступает через более продолжительное время, чем в случае высева в почву теплую; но зато в течение этого времени происходит развитие корней, разветвление их и накопление массы. Появившиеся над поверхностью почвы растения обладают поэтому при посеве в холодную почву более сильной корневой системой, чем взошедшие при высокой почвенной температуре, а потому являются более способными, нежели последние, к борьбе с засухами и т. п. невзгодами, с которыми приходится считаться молодым растениям.
Описанными опытами А. Тольского разъясняется, таким образом, лишь одна небольшая сторона того обширного вопроса, каковым является вообще вопрос о влиянии температуры почвы на развитие культурных растений, а именно подчеркивается полезное влияние на рост овса низкой температуры почвы в первые стадии развития последнего, что, таким образом, соответствует тем наблюдениям агрономов-практиков, о которых мы упомянули выше.
Результаты, к которым пришел на основании своих исследований по тому же вопросу П. Коссович, также касаются лишь некоторых частностей интересующего нас вопроса. Опыты были организованы с некоторыми усовершенствованиями, более или менее аналогично только что описанным. Для этих опытов служил чернозем б. Воронежской губ. по полному удобрению. В одних случаях температура почвы поддерживалась равной 26—36° С, в других — 6—8°, в третьих почва находилась под влиянием температуры окружающей среды и ее температура колебалась от 12 до 17°. Исследуемыми растениями были овес, горчица и лен, причем указанным высокой и низкой температурам корни их подвергались лишь в первые периоды их роста.
Приведем конечные результаты, полученные при этих опытах.
Температуре почвы и ее значение в жизни культурных растений

Из этих цифр видно, что наиболее высокий урожай надземных частей у различных растений, служивших для опытов, получился при разных температурах почвы, а именно: у горчицы — при повышенной температуре почвы, у овса — при нормальной и, наконец, у льна — при пониженной; в связи с этим горчица дала наименьший урожай в холодной почве, а лен — в наиболее теплой. Рассматривая же данные веса корней, мы видим иные соотношения: у всех растений вес корней был наибольший в почве, подвергавшейся охлаждению; особенно это резко сказалось на овсе. Еще более рельефное доказательство благоприятного влияния пониженной температуры почвы в первые периоды роста растений на развитие их корневой системы мы видим при рассмотрении относительного веса корней ко всему растению (факт более низкого веса корней у овса при нормальной температуре, по сравнению с повышенной, автор объясняет повреждением овса шведской мухой).
Таким образом, полученные П. Коссовичем результаты для трех исследованных им растений находятся в полном соответствии с результатами опытов А. Тольского и отчасти Bialoblocki, что дает цитируемому автору возможность считать установленным факт благоприятного воздействия пониженной температуры почвы на развитие корней овса (а может быть, и некоторых других растений).
В своих позднейших опытах П. Коссович подверг изучению вопрос о влиянии различной температуры почвы на расход воды растениями путем испарения. Поводом для постановки соответствующих исследований послужило то предположение, что растения, выросшие при низкой почвенной температуре, должны испарять относительно менее воды, чем растения, развивающиеся при более высокой температуре, так как первые растения, достигая одинакового развития со вторыми в более продолжительный срок, создадут более толстые покровные ткани, задерживающие испарение воды, чем растения, быстро развившиеся при повышенной температуре почвы; вместе с тем низкая температура почвы понижает корневую силу, подающую растениям влагу, вследствие чего низкая температура почвы вызывает меньшее расходование растениями влаги.
Изучая влияние температуры почвы на испаряющую способность растений на отдельных стеблях овса, который в первую фазу своего роста развивался при различной почвенной температуре, упомянутый исследователь констатировал действительно сильно пониженную испаряющую способность у овса в той группе сосудов, почвы которых в первый период роста овса охлаждались (5—6°): четыре побега этой группы испарили всего только 14,6 г воды (за 19 часов наблюдений), тогда как побеги, полученные в других сериях опытов, где температура почвы поддерживалась в первый период роста около 16—21° и 26—30°, израсходовали воды почти вдвое больше (24,9 и 24,68 г).
Таким образом, овес, развивающийся в первый период при пониженной температуре, в дальнейшем своем развитии расходует влагу сравнительно более бережно, и в этом мы не можем, таким образом, не видеть еще лишнего обстоятельства, говорящего в пользу подмеченного агрономами-практиками благоприятного влияния на урожай овса посева его в холодную почву.
В области изучения влияния температуры почвы на рост некоторых культурных растений мы имеем еще исследования S. de-Grazia, работавшего с маисом, картофелем, коноплей и пшеницей. Каких-либо, однако, определенных результатов указанный автор не получил, если не считать констатированного им благоприятного влияния на рост всех упомянутых растений повышения температуры почвы даже на незначительную величину.
Опыты Mitscherlich также показали благотворное влияние на развитие и урожай растений (горчицы и тимофеевки) повышенной температуры почвы, причем упомянутый ученый попытался дать и предельные нормы этой температуры. Так, для получения максимального урожая горчицы требуется температура почвы, равная 25—30° С; при температуре же низшей 6° растение это урожая не дает и т. д. Констатированные автором факты повышения урожая под влиянием повышенной температуры почвы дали ему между прочим возможность выдвинуть положение, что энергия, доставляемая растению солнечным светом, находится, таким образом, не в избытке и что поэтому является необходимым доставлять энергию корневой системе каким-либо иным путем (нагреванием, пропусканием электрического тока и т. п.).
Из краткого рассмотрения относящейся сюда литературы мы можем таким образом видеть, что вопрос о значении в жизни культурных растений температуры почвы является до сих пор лишь едва затронутым в своем изучении. Притом изучению этому были подвергнуты пока лишь некоторые отдельные частные стороны этого обширного вопроса.
Выяснение всех сторон этого последнего представляет собою весьма важную и вместе с тем чрезвычайно сложную задачу, стоящую перед агрономической наукой. Сложность этой задачи вытекает между прочим из того, что растительному организму приходится развивать свои корневую и надземную части в двух разных сферах и что между температурой, в которой приходится развиваться первой, и температурой, в которой развивается вторая, должно, несомненно, существовать определенное с о-отношение, без какового нормальное выполнение жизненных функций данным организмом делается невозможным. Действительно, если корневая система под влиянием благоприятной тому почвенной температуры будет развиваться энергично и будет энергично в силу этого воспринимать минеральные вещества, а надземная часть под влиянием неблагоприятной тому температуры воздуха будет одновременно слабо выполнять свои функции по переработке воспринятого материала, то, конечно, правильный ход жизненных процессов, совершающихся в данном растительном организме, мы должны считать нарушенным. Возможны, конечно, случаи и обратные. Изыскание таких соотношений (весьма сложных) не может, само собою разумеется, не затруднить разрешения вопроса о том, какую температуру почвы надо считать оптимальной для того или другого растения, для того или другого периода его развития.
Далее, укажем, что в природной обстановке растения, развивая свою корневую систему в почвенной толще, обычно распространяют ее в различных почвенных горизонтах, oблaдaющиx часто различной температурой, что еще более должно осложнить учет интересующего нас явления.
Тот факт, что изучению почвенной температуры как фактора жизни культурных растений посвящена гораздо меньшая литература в сравнении с той, которая штудирует с этой точки зрения явления влажности почвы, объясняется, несомненно, тем, что на ряду с другими факторами жизни растений (запас питательных веществ в почве, ее влажность, характер погоды и пр.) почвенная температура в сравнительно редких случаях дает себя чувствовать как тот фактор, который, находясь в минимуме или максимуме, определяет ход роста и развития этих растений. Такие случаи обычно исчерпываются наблюдаемыми иногда фактами задержки роста при весеннем посеве семян в еще не нагревшуюся почву, а также при осеннем посеве в почву с излишне высокой температурой поверхностного горизонта, или явлениями засыхания растений в бесснежные зимы, когда растения эти благодаря сильной инсоляции начинают транспирировать, а замерзшая почва не в состоянии подать корням нужное для этого количество воды и т. п. Однако более детальное обсуждение этого вопроса — особенно с точки зрения тех явлений соотношения между термическими условиями жизни корневой и надземной частей растений, о которых мы говорили выше — дает нам право думать, что и помимо только что приведенных примеров, иллюстрирующих значение почвенной температуры в жизни растений, эта последняя должна привлечь к себе значительно больше внимания и агрономического интереса.
При обсуждении вопроса о значении в жизни культурных растений влажности почв мы видели, что на основании подробного изучения сущности водных свойств почвы и тех условий, которые определяют их характер и степень их выраженности, в настоящее время выработан целый ряд таких культуртехнических приемов, помощью которых мы можем изменить в желательную для нас сторону упомянутые свойства данной почвы: увеличить ее влагоемкость, усилить водопроницаемость, а также водоподъемную силу и т. д.
Можем ли мы, однако, таким же образом изменять в желательную для нас сторону тепловые свойства почв? Хотя, как мы видели выше, в области изучения теплового режима почв для нас до сих пор остаются неясными те нормы, которые мы могли бы считать в качестве оптимальных для культурных растений, тем не менее, руководясь некоторыми общими на этот счет соображениями, мы все же можем подойти хотя бы к приблизительному разрешению данной задачи. Ограничимся некоторыми общими соображениями, освещающими данный вопрос.
Так, мы можем, например, предполагать, что резкие колебания температуры поверхностных горизонтов почвы, где культурные растения главным образом и развивают свою корневую систему, должны быть признаны одним из отрицательных факторов в жизни этих растений. Иметь поэтому возможность сгладить тем или иным путем указанные явления представляет собою иногда одну из немаловажных задач сельскохозяйственной техники, особенно в тех районах, где благоприятствуют этим явлениям и климатические особенности и те или иные свойства почвы. Из рассмотрения тепловых свойств, которыми обладают различные составные части почвы, мы уже видели, что перегной по сравнению с глиной и песком обладает наибольшей теплоемкостью и наихудшей теплопроводностью. Отсюда мы уже можем заключить, что наиболее резким температурным колебаниям подвержены почвы, бедные перегнойными веществами, и что прибавление к таким почвам этих последних должно резко сказываться но уменьшении упомянутых выше нежелательных для растительности явления. Выше, при рассмотрении того влияния, которое оказывает перечной на тепловой режим почв, мы приводили ряд цифр, подтверждающих настоящее положение (опыты Wollny). Основываясь на них, мы можем, таким образом, заключить, что внесение в почвы, подверженные по своим физико-химическим свойствам резким температурным колебаниям, различных органических удобрений (навоза и т. п.), далее, культура на них растений, оставляющих после себя большое количество пожнивных органических остатков и т. п., должны оказывать благотворное воздействие на такие почвы в смысле смягчения и уменьшения наблюдаемых в их поверхностных горизонтах резких скачков температуры. Далее, при рассмотрении тепловых свойств почвы мы видели, что в виду весьма низкой теплопроводности, которою обладает воздух, почвы плотные, слежавшиеся проводят тепло лучше, чем разрыхленные. Отсюда мы заключаем, что поддержание почв в разрыхленном состоянии мы в праве также считать одним из средств устранения в этой почве вредных для растительности резких колебаний температуры; того же мы достигнем, если нам удастся тем или иным путем вызвать в данной почве прочно выраженную структурность. Еще более действительной мерой может явиться прикрытие почвы каким-либо мертвым покровом — в виде расстилки на поверхности этой почвы навоза, соломы, опавших листьев, особой мульч-бумаги и тому подобных плохих проводников тепла.
К отрицательным явлениям жизни культурных растений мы должны отнести и вообще явления быстрого и глубокого охлаждения почв в холодные месяцы года, что имеет, например, место на озимых полях в бесснежные или малоснежные зимы. Разнообразные способы задержания на таких полях мощного снегового покрова как плохого проводника тепла дает сельскому хозяйству в руки одно из действенных средств к предотвращению вымерзания озимых посевов.
Ограничиваясь этими немногочисленными примерами, мы видим, таким образом, что в лице различных способов удобрения и обработки почвы, а также в лице ряда специальных для того приемов мы имеем средства, помощью которых мы можем до некоторой степени регулировать в почве совершающиеся в ней тепловые явления и направлять их в желательную для нас сторону.