Новости
01.12.2016


29.11.2016


29.11.2016


29.11.2016


28.11.2016


20.05.2015

Изучение значения поглощенных катионов в питании растений привело К. Гедройцак исключительно важным заключениям. Эти опыты открыли новые возможности для изучения питания растений, причем это изучение проводилось не в песчаных и водных культурах, а в почвах, у которых был определенным образом изменен состав поглощенных катионов. Большинство опытов проводилось на черноземных почвах, насыщенных в различной степени различными катионами. Эти опыты показали, что если из черноземной почвы вытеснить все катионы, заменив их каким-нибудь одним, то на таких почвах растения погибают (исключения представляли почвы, насыщенные Ca и Sr, о которых мы будем говорить несколько дальше). В этом отношении были испытаны следующие катионы: Н, NH4, Na, К, Mg, Ca, Sr, Ba, Mn, Ni, Co, Cd, Cu, Fe++, Fe+++ и Al, т. е. были испытаны как обычные для почв катионы разной валентности, так и искусственно введенные в почву. Растения на таких почвах гибли, несмотря на то, что в почву вносились необходимые питательные вещества — фосфор, калий, азот и Mg, и лишь на почвах, поглощающий комплекс которых был насыщен кальцием и близким ему по свойствам стронцием, растения дали урожай, близкий к получившемуся на неизмененной почве. Небольшой урожай получился и на почвах, насыщенных закисным железом.
Иная картина получилась, когда в эти почвы вносили еще Ca в виде СаСО3. В этом случае не дали урожая лишь почвы, насыщенные Ba, Co, Ni, Cd, и очень слабый урожай получился на почве, насыщенной Cu.
Особенно благоприятное действие CaCO2 сказалось на тех почвах, которые были насыщены водородом и стронцием.
Ряд других опытов и в частности опыты с почвами, насыщенными NH4, К, Na и Mg, показали, что в том случае, когда из поглощающего комплекса удален весь Ca, растения не могут его добывать себе из какого-нибудь другого источника (если, конечно, нет простых солей, но если соли Ca присутствуют в растворе, тогда будет Ca и в поглощенном состоянии), иными словами, растения не могут использовать необменный Ca для своего питания, а потому и погибают, если только в почву не будет внесен Ca в каком-нибудь другом виде. Лишь Sr мог до некоторой степени заменить обменный Ca в почве. Совсем иначе ведут себя растения по отношению к К и Mg. Если почва насыщалась Ca, т. е. если обменный К и Mg были удалены, то растение все же имело возможность питаться этими элементами, доставая их из запасов, неспособных к обмену, причем получались достаточно высокие урожаи. Если мы примем во внимание, что обменного магния значительно, меньше, чем магния необменного, а также то, что кальция, наоборот, больше обменного, чем необменного, то нам станет ясным, насколько важно следить за тем, чтобы пополнять запасы обменного Ca.
Эту доступность для растений необменных Ca и Mg необходимо учитывать и при известковании. В самом деле, ряд наблюдений говорит о том, что при известковании сильно кислых почв, на которых растения очень хорошо отзываются на внесение нормальных доз извести, при внесении избыточных доз извести наблюдается очень сильное угнетающее действие ее на растения. С другой стороны, на почвах не очень кислых, т. е. не так сильно, как первые, промытых, растения менее чувствительны к избыточным дозам извести. Это явление, очевидно, можно объяснить тем, что в более кислых почвах поглощающий комплекс сильнее разрушен и из него, очевидно, вымыты в значительной мере щелочно-земельные основания не только из числа способных к обмену, но и из числа тех, которые находились в состоянии, неспособном к обмену. Это вымывание коснулось и Mg. Он в некоторых количествах необходим для растений, так как уменьшает ядовитое действие избыточного кальция.
Это благоприятное соотношение между Ca и Mg, при котором уменьшается ядовитое действие Ca на растение, было еще раньше показано Lоеw на опытах в песчаных и водных культурах. Эти опыты показали, что прибавлением магния можно обезвредить ядовитое действие больших доз кальция. Ho когда эти опыты переносили на почву, то заметить это соотношение между Ca и Mg не удавалось. Эту неудачу можно объяснить тем, что в этих опытах неправильно учитывались Ca и Mg, доступные растениям, так как считали, что для растений доступны те количества Ca и Mg, которые извлекались из почвы 10% соляной кислотой. А между тем К. Гедройц показал, что в 10% солянокислую вытяжку переходят не только обменные катионы, но также часть и необменных. Поскольку необменный Ca является недоступным для питания растений, нельзя было составить правильное представление о действительном соотношении между Mg и Ca, участвующими в питании растений. Этим объясняется и неуспех опытов, поставленных с этой целью. Надо сказать, что различные растения в различной степени чувствительны к нарушению благоприятного соотношения между Ca и Mg. Так, например, в опытах с черноземной почвой, у которой обменные катионы были вытеснены и замещены Н-ионом, из которой, следовательно, растения могли получать лишь необменный Mg, в качестве источника Ca вносился CaCO3, причем для горчицы оптимум развития на такой почве получился тогда, когда прибавлялось CaCO3 в количестве 50 м.-э. на 100 г почвы, слабое понижение наступало при прибавлении 52,5 м.-э. СаСО3 на 100 г почвы и полная гибель горчицы наступила при прибавлении 55 м.-э. CaCO3 на 100 г почвы, а для гречихи на той же почве оптимум развития был при прибавлении 50—52,5—55 м.-э. CaCO3, а полная гибель лишь при прибавлении 100 м.-э. CaCO3 на 100 г почвы.
Из всего вышеизложенного вытекает, что знать наличие обменного Ca в почве является исключительно важным не только с точки зрения улучшения физических свойств почвы, но и с точки зрения питания растений. Без обменного кальция растения будут голодать, несмотря на то, что он может присутствовать в необменном состоянии. В таком случае необходимо в почву вносить соединения Ca, доступные растениям. Ho надо при этом иметь в виду и благоприятное соотношение Ca и Mg. Особенно важно это иметь в виду при известковании кислых почв и при гипсовании солонцов, так как в обоих случаях внесением больших доз Ca мы можем создать неблагоприятные для растений соотношения между Mg и Ca. Конечно, при всех этих явлениях различные почвы в зависимости от их емкости поглощения и их буферности будут вести себя различно.
Посмотрим, как относятся растения к частичному насыщению поглощающего комплекса почвы различными катионами. По этому вопросу имеется лишь незначительное количество опытов. Оказывается, введение в поглощающий комплекс в самом незначительном количестве тех катионов, которые действовали ядовито в том случае, когда они насыщали поглощающий комплекс полностью, не только не вредно для растений, но даже оказывает стимулирующее действие на них. Так, например, если в поглощающий комплекс чернозема вводилось около 0,1 м.-э. на 100 г почвы таких катионов, как Rb, Cd, Ba, Co, Mn, то они оказывали явно стимулирующее действие на развитие растений. Благоприятное действие сказывалось еще при введении в поглощающий комплекс упомянутых катионов в количестве до 0,5 м.-э., хотя при этой концентрации Cd действовал уже угнетающе. Остальные же катионы продолжали действовать стимулирующе при введении их в поглощающий комплекс до 1,0 м.-э. на 100 г почвы, хотя при этой дозе Ba уже несколько снижал урожай соломы, а Ca несколько снижал урожай зерна. Это стимулирующее действие катионов на овес сказывалось и на второй год.
Опыты с Mn показали, что введение в поглощающий комплекс тучного чернозема до 4 м.-э. Mn на 100 г почвы действует благоприятно на урожай овса, гречихи, горчицы, льна и клевера. При введении 18 м.-э. все упомянутые растения, кроме овса, погибали. При полном насыщении поглощающего комплекса марганцем погибал и овес.
Такую же картину, несколько отличную лишь количественно, дали и опыты с Al. Введение в состав поглощенных катионов, тучного чернозема в незначительных количествах алюминия произвело на урожай овса определенно положительное действие, которое снижалось уже при 5 м.-э., а при 20 м.-э. на 100 г почвы сходило на-нет. Вредное действие алюминия можно было уничтожить внесением в почву CaCO3. При этом иногда наблюдалось, что CaCO3 уничтожал вредное действие алюминия только на второй год.
Исключительный интерес представляют исследования, касающиеся вопроса о действии на растение поглощенного аммония. Этот интерес связан с тем, что внесение аммонийных удобрений широко практикуется в сельском хозяйстве. При этом мероприятии в поглощающий комплекс может войти в том или ином количестве NH4, который будет способен к обмену на другие катионы. Благодаря тому что NH4 будет находиться в поглощенном состоянии и, следовательно, удерживаться на поверхности частиц, он будет значительно медленнее вымываться из верхних горизонтов. Это делает его как азотистое удобрение более удобным, чем нитраты, которые, как известно, очень быстро вымываются из почвы и пропадают для растений. Опыты К. Гедройца показали, что аммоний, находясь в поглощенном состоянии даже в сравнительно большом количестве, является хорошим источником азотистого питания, так Как не только не действует угнетающе на растение, а наоборот, повышает урожай в такой же степени, как и равновеликое по N количество NaNO3. Ho в тех случаях, когда поглощающий комплекс полностью был насыщен NH4, растения погибали. Эти опыты показали, что даже в том случае, когда мы в почву вносим очень большие количества аммонийных удобрений, мы не превышаем тех количеств поглощенного аммония, которые являются вредными для растений. Дело в том, что 1 миллиэквивалент поглощенного аммония при пересчете на слой почвы в 20 см на площадь в 1 га равняется 350 кг N аммонийной соли. Иными словами, мы никогда не вносим при удобрении полей такого количества N, а потому можем спокойно применять аммонийные удобрения, где это требуется, не боясь повредить растениям.
Все, что мы говорили до сих пор, касалось действия поглощенных катионов на растения. В высшей степени интересно осветить и другой вопрос: как влияет на процессы, совершающиеся в почве, насыщение ее теми или иными катионами? Работ в этом направлении почти нет. В. Н. Симаковым и А. И. Исаковой были проведены в нашей лаборатории опыты для освещения вопроса, какие процессы будут итти в почве, если ее насытить Ca и Fe. Эти исследования показали, что насыщение почвы Fe резко изменило ее азотный режим. Прекратился процесс нитрификации, усилилось образование аммиака. Это наблюдалось как на почвах черноземного типа, так и на почвах подзолистых. И если по азотному режиму эти почвы до насыщения их железом достаточно резко отличались между собой, причем это различие не пропадало даже при насыщении их Ca, то при насыщении их окисным железом азотный режим чернозема изменился в том направлении, что в балансе воднорастворимого азота стал играть значительную роль аммоний, чем чернозем приблизился к подзолистой почве. Если еще прибавить к этому, что насыщение почвы железом ни в какой мере не ослабило, а даже несколько усилило фиксацию атмосферного, азота, то будет достаточно ясно, что необходимо изучать действие тех или иных мероприятий, применяемых нами по отношению к почве, не только по такому суммарному эффекту, каким является урожай растений, но и по процессам, совершающимся в самой почве. Только в таком случае мы можем научиться управлять этими процессами.
Интересные данные получены были сотрудником К. Гедройца Ф. Германов ы«м по вопросу о значении насыщения почв каким-нибудь одним катионом для микробиологических процессов. С этой целью, почва, насыщенная различными катионами, увлажненная до 60% от полной влагоемкости, содержалась месяц в термостате при температуре 28°. После этого образцы были исследованы на азотфиксирующую способность и на нитрификаторов по методу С.Н. Виноградского. Ни в одном из образцов Azotobacter не был обнаружен. Нитрификаторы же отозвались на разные катионы по-различному, как это видно из таблицы, приводимой Ф. Германовым.

Роль поглощенных катионов в питании растений

Эти данные показывают, что мы можем сильно изменить деятельность таких важных микроорганизмов, как нитрификаторы, изменяя состав поглощенных оснований. Правда, при этом надо иметь в виду, что благоприятные условия для жизнедеятельности нитрификаторов часто являются абсолютно неприемлемыми для жизни растений.
He меньшее значение для понимания тех изменений, которые могут наступить в почве под влияниeм различных мероприятий, имеют и подвижность поглощенных катионов и тесно связанный с ней вопрос о доступности всего количества поглощенных катионов и анионов растениям.
Как известно, при взаимодействии почв, не насыщенных основаниями с нейтральными солями, вносимыми в виде удобрения, в растворе появляется кислота, в результате чего понижается pH, что, конечно, сейчас же отражается на произрастающем растении. Как мы видели раньше, не весь поглощенный водород одинаково легко вытесняется из поглощенного состояния. Чем меньшую часть он составляет среди других катионов, с одной стороны, и чем крепче он удерживается на поверхности — с другой, тем менее вредно будет для растений нахождение его в почве. Это обстоятельство необходимо учитывать и при известковании. Очевидно, почвы, обладающие более подвижным поглощенным водородом, равно как и почвы с меньшей емкостью поглощения, будут при одинаковом запасе обменного водорода нуждаться в известковании в большей мере, чем почвы с малоподвижным водородом или чем почвы, у которых на ряду с обменным водородом в поглощенном состоянии находятся в большом количестве другие катионы.
Необходимо еще упомянуть также и о буферной способности почв, которая заключается в том, что при прибавлении к почве кислоты последняя, вытесняя поглощенные катионы, нейтрализуется ими, благодаря чему уменьшается подкисление раствора. На это, конечно, не могут не реагировать растения. Если мы примем во внимание, что корни растений выделяют кислые соединения, а также и то, что при поглощении растением катионов из физиологически кислых солей в почве создаются благоприятные условия для подкисления раствора, что может вредно отразиться на растении, то способность почвы регулировать кислотность, способность, теснейшим образом связанная с наличием в почве коллоидальной части почвы, имеет исключительно большое значение в жизни культурных растений. Ho буферная способность почв важна для растений еще и по другой причине. Мы уже говорили, что при наличии в почве амфолитоидов последние при понижении pH начинают все более энергично проявлять свои базоидные свойства, заряжаются положительно и начинают поглощать анионы и в частности РО4. Благодаря этому можно ожидать уменьшения доступности фосфорной кислоты растению. Эта способность поглощать анионы будет тем сильнее, чем больше базоидов, к которым в первую очередь относят полуторные окислы, находится в почве. С этой точки зрения важно учитывать не только буферную способность почв, но также и качественный состав поглощающего комплекса.
He мало внимания за последнее время было уделено вопросу о подвижности и доступности для растений различных форм калия. Эти работы выяснили, что подвижность калия находится в большой зависимости от степени насыщенности им поглощающего комплекса; чем меньше его находится среди поглощенных катионов, тем в меньшем количестве этот калий доступен и для растений. С другой стороны, выяснилось, что часть поглощенного калия очень трудно вытесняется из поглощенного состояния.