Необходимость свободной циркуляции воздуха в почве для обеспечения процессов нормального дыхания корневой системы растений; а также и для течения в почве аэробных биологических процессов не требует пояснений. Во всяком случае, указанный фактор должен быть причислен к одному из важнейших в жизни культурных растений. В связи с этим «воздушный режим» почвы неоднократно подвергался изучению со стороны многих исследователей. Одни из них (Ammon, Dеherain, Wollnyn др.) старались выяснить самый ход процессов газообмена почвы с атмосферой и влияние на эти процессы лежащих вне и внутри самой почвы условий (температуры и влажности окружающего воздуха, механического и структурного состава почвы, различных применяемых к этой последней технических приемов и пр.).
Работы эти нарисовали нам довольно ясную картину того, при каких условиях процессы аэрации почвы текут наиболее энергично и при каких они тормозятся.
Другие исследователи посвящали свое внимание изучению состава почвенного воздуха, причем останавливались или на учете СО2 как показателя совершающихся в почве окислительных процессов (Boussingault и Levy, Petenkoffer, Fleckn др., также Wollny) или же касались нахождения в почвенном воздухе различных других газообразных веществ — СН4 , NH3, H2S (Fodor), аргона и др. Имеется, далее, указание на содержание в почвенном воздухе эманации радия (Sanderson) и пр. И почти совсем не затрагивался в литературе вопрос о содержании в почвенном воздухе кислорода. Между тем именно этот вопрос и представляет собой наибольший интерес с агрономической точки зрения, ибо тем или иным содержанием в почвенном воздухе кислорода определяется обеспеченность процессов дыхания корней растения и нормальный ход в почве благоприятных биологических процессов аэробного характера.
Эта сторона вопроса оставалась в тени потому, что до самого последнего времени (отчасти под влиянием вышеупомянутых работ Wollny и Ddherain) считалось, что лишь в исключительных случаях культурные растения не находят в почве, на которой произрастают, достаточного количества нужного им кислорода: лишь почвы заболоченные или почвы сильно илистые, «припадливые» и т. п. — вот та среда, в которой потребный для растений кислород может оказаться фактором, находящимся в минимуме. Недостаток в таких почвах кислорода подтверждался косвенным путем — наблюдаемыми в них явлениями различных раскислительных процессов, накоплением малоокисленных форм гумуса и т. п. В подавляющем же большинстве случаев факт наличия в почвах достаточного количества потребного для растений кислорода как результата свободной циркуляции в таких почвах атмосферного воздуха не подвергался никакому сомнению (опыты водных культур, где корням растений приходится довольствоваться лишь воздухом, растворенным в воде, не раз приводились в подтверждение взгляда о полной обеспеченности кислородом даже и избыточно увлажненных почв).
Исследования Buckingham, а также обширная работа Russel и Appleyard (1914, Ротгамстедтская оп. ст.), затронувшая многочисленные вопросы, связанные с составом воздуха различных почвенных горизонтов и с динамикой его главных составных частей — углекислого газа, кислорода и азота (по временам года, в течение суток и пр., под влиянием разнообразных внешних условий — температуры, барометрического давления, ветра и т, п., на участках различного хозяйственного пользования и пр.), не внесли каких-либо существенных коррективов в установившиеся взгляды на характер и темп процессов аэрации большинства почв. И только в работах Тимирязевской с.-х. академии вопрос этот получил новое освещение.
Наводящими фактами к тем положениям, которые были выдвинуты названным исследователем в этой области, послужили опыты, организованные на некоторых полях Московской обл. с минеральными удобрениями, давшие ряд неожиданных результатов. Так, эти опыты показали, что внесение с минеральными удобрениями в почву всех необходимых для растений питательных веществ отражается крайне слабо на урожае этих растений: в подавляющем большинстве случаев полной удобрение давало прибавку урожая всего лишь на 160—240 кг на гектар, повышая общий урожай лишь до 800—900 кг на гектар. На основании полученных массовых данных было сделано заключение, что низкий уровень урожаев на исследуемых полях Московской обл. вызывается не недостатком питательных веществ, но что существует некоторый неизвестный фактор, который держит урожай на известном низком уровне и наличность которого не дает минеральным удобрениям возможности проявить свое действие в полной мере. Другими словами, было сделано заключение, что в первом минимуме на исследованных полях находятся не питательные вещества, а какой-то другой фактор произрастания, а именно, повидимому, недостаток в почве потребного для растений количества воздуха. Это и было подтверждено соответствующими наблюдениями и опытами.
Таким образом, если для засушливого юга ведущим фактором жизни культурных растений является, как мы видели выше, почвенная влага, на сбережение и возможно более экономное расходование которой направлены все сельскохозяйственные операции, то таковым же моментом для некоторых северных почв может являться почвенный воздух, регулирование которого путем соответствующих технических приемов может оказаться одной из главнейших задач полеводства северных районов.
Положение это установлено пока по отношению к почвам Московской обл. Однако имеется много оснований предполагать, что в районах более северных с аналогичным явлением приходится встречаться еще более часто.
Из вышеизложенного явствует, что перед агрономической наукой выдвигается ныне новая задача — изучение условий обеспечения культурных растений кислородом в почве — и в связи с этим задача разработки соответствующих технических приемов регулирования почвенного газообмена.
В целях изучения количества воздуха в почве и его состава в отношении кислорода сконструирован особый прибор — бур, позволяющий брать точно определенный объем почвы и герметически закрывать взятую пробу, в каковом виде почва и поступает затем в лабораторию для изучения заключающегося в этой пробе воздуха и его анализа.
Помощью такого прибора и аппарата был подвергнут исследованию воздушный режим для целого ряда полей, находящихся в различных условиях хозяйственного использования (черный пар, ранний, поздний на участках опытного поля Тимирязевской с.-х. академии, а также некоторые яровые поля). Исследования эти показали, что колебания в количествах кислорода на единицу объема почвы в течение вегетационного периода, при различном культурном состоянии почв, бывают иногда настолько резки, что, принимая во внимание обеспеченность испытуемых почв питательными веществами и влагой, вполне естественно объяснить разницу в получаемых при этом урожаях именно запасами и составом почвенного воздуха. Приведем для иллюстрации данного положения некоторые относящиеся сюда цифры. Ho прежде укажем — в целях придать более конкретный смысл и значение всем нижеприведенным цифрам, — что вообще потребность корней растений в кислороде, как то показали соответствующие исследования, оказывается колоссальной, превышающей, можно сказать, все имевшиеся до тех пор предположения. Так, на 1 г сухого вещества растение должно потребить в среднем 1 мг кислорода в сутки. Такая большая потребность в кислороде вынуждает корневую систему отнимать таковой даже от окисленных соединений почвы, что может в свою очередь повлечь за собою образование в почве нитритных соединений и хлороз растений.
Сопоставляя отмеченную выше потребность с теми запасами кислорода, которые имеются в различно обрабатываемых почвах и которые приводятся нами ниже, приходится действительно притти к заключению, что «никакие запасы кислорода в почве не в состоянии удовлетворить потребности корней в кислороде» и что необходимы какие-то серьезные меры к усилению газообмена почвенного и атмосферного воздуха. Обращаемся, однако, к цифрам.
Так например, 20 апреля, когда все поля, освободившись от снега, уже настолько просохли, что допускали возможность их обработки, определения общего количества воздуха и кислорода на разных полях показали:

Или, если принять количество кислорода в литре почвы черного пара за 100, остальные пары дадут:

Наивысшую цифру, как видим, дал черный пар как по общему количеству воздуха, так и по кислороду. Состав почвенного воздуха дал тождество с атмосферным, что свидетельствует о свободном газообмене почвы с атмосферой.
Резко отличную картину дал поздний пар.
Большие изменения внесла произведенная 30 апреля вспашка раннего пара на полную глубину и поверхностное рыхление черного пара. Определения, произведенные на следующий день, дали следующую картину:

Наиболее высокую цифру теперь дает только что вспаханный ранний пар, давший как общее увеличение запаса воздуха, так и кислорода — почти вдвое. Черный пар, разрыхленный на 1 см, дал небольшой прирост количества кислорода — на 7,5%. Поздний пар, не подвергавшийся никакой обработке, не дал заметных изменений в количестве воздуха, но понижение содержания кислорода по сравнению с атмосферным воздухом до 18,1%. свидетельствует о потреблении его в почве в процессах главным образом биологического характера при одновременном затруднении газообмена почвы с атмосферой благодаря плотности почвы (содержание воздуха — всего 158 куб. см).
Определения, произведенные за два дня до подъема позднего пара (и до двойки черного и раннего), 13 июня, дали следующую интересную картину:

В виду некоторого вполне естественного оседания, происшедшего к этому времени на культурных парах (черном и раннем), разница между первыми тремя видами пара, как мы видим, сгладилась, однако не настолько, чтобы затушевать все то огромное значение, которое имел для их аэрации ранний взмет, почему продолжается вполне заметное преобладание в этом отношении именно культурных паров перед поздним.
Хотя, как мы видели выше, все эти положения установлены пока лишь по отношению к почвам Московской обл., но нет оснований отрицать существование аналогичных же взаимоотношений и в других, более обширных районах нечерноземной полосы. Эти соображения настоятельно диктуют необходимость расширения описанных выше наблюдений и исследований и распространения их и на другие районы.
Вопрос об аэрации почв в последнее время остановил на себе внимание и некоторых иностранных ученых. Отметим работы в этой области Friedersdorff и Holdefleiss, которые, применив к некоторым почвам особый способ их «проветривания» (помощью дренажных труб, сообщающихся с обоих концов с внешним воздухом), констатировали весьма благотворное действие этой операции на рост и качество испытуемых растений (овса). Помимо того, непосредственное исследование такой искусственно аэрируемой почвы показало более высокую ее температуру по сравнению с контрольной, более интенсивный распад в ней органических веществ и т. п.
На основании всех описанных выше наблюдений нельзя не признать, что случаи затрудненного газообмена в почве и связанные с ним явления голодания кислородом со стороны культурных растений должны иметь, невидимому, значительно более широкое распространение, чем считалось это до сих пор.
Обращаясь теперь к рассмотрению тех главнейших факторов, от которых зависит большая или меньшая аэрация почв, мы должны указать, что таковыми являются, во-первых, скважность (порозность) почвы и, во-вторых, степень насыщенности ее водой.
Отсюда уже понятными делаются и все те технические приемы, коими мы можем достигнуть увеличения запасов воздуха в почве и усиления процессов газообмена этой почвы с атмосферой. Это — различные операции отвода воды из почвы (в случае пересыщения ее таковой) и тщательная механическая обработка почвы. Вышеприведенные цифры достаточно рельефно иллюстрируют это последнее положение. К приемам увеличения скважности почв надо отнести также операции унавоживания и вообще внесения в почву удобрений органического происхождения (запашка люпинов на зеленое удобрение и пр.).
Всестороннее изучение явлений скважности почв и тех условий, от которых зависит это явление (механический состав почвы, структурный состав и пр.), может дать нам в руки ряд руководящих оснований для выработки соответствующих мер к увеличению в данной почве суммы воздушных промежутков.
Самый механизм газового обмена, совершающегося в почве, вызывается, как нам уже известно, изменениями температуры почвы, вызывающими расширение и сжатие воздуха в ней, изменениями объема пор, заполненных воздухом, выпадающими осадками и испарением почвенной влаги, влиянием ветра, вдувающего и выдувающего воздух из почвы, и, наконец, изменением барометрического давления, вызывающего сжатие или расширение почвенного воздуха.
Что касается косвенного значения аэрации почвы в жизни культурных растений — в смысле содействия различным биологическим процессам, совершающимся в почве, то таковое уже выяснено нами выше, в главе, посвященной деятельности в почве микроорганизмов.
Необходимо в заключение все же оговориться, что последними работами вносится ряд существенных коррективов в остроту самой постановки рассматриваемого вопроса. Так, Т. Димиденко, искусственно создавая в почве анаэробные и полуанаэробные условия (избыточным ее увлажнением, а также заливкой ее поверхности особой массой — мягкой и тягучей консистенции), показал, что вопросы «воздушного» режима почв тесно упираются в вопросы биологии культурных растений. Приведем некоторые из его выводов: при наличии полуанаэробных и анаэробных условий злаки не погибают; бобовые, масличные и клубнеплоды, а также свекла быстро погибают. Даже непродолжительное пребывание этих растений в условиях анаэробиозиса почвы отражается болезненно на всем последующем их росте (особенно это относится к картофелю). Злаки не погибают в полуанаэробных и анаэробных условиях только потому, что они способны проводить кислород по воздухоносным полостям и корням, а кроме того, корневая система у них способна получать кислород через стебель и проводить его по большим межклетникам и воздушным полостям, которые появляются у злаков во внутренней коре, если мы их выращиваем в анаэробных условиях. Страдание злаков при слабой аэрации почвы обусловливается не тем, что они испытывают недостаток в кислороде, а побочными явлениями, а именно образованием в почве вредных закисных соединений.
Таким образом, вопросы воздушного режима почв тесно упираются в вопросы физиологии и биологии культурных растений, и в этой области остается в силу этого еще очень много невыясненных соотношений.

---

Имя:*
E-Mail:
Комментарий:

Добавить