Новости
01.12.2016


29.11.2016


29.11.2016


29.11.2016


28.11.2016


20.05.2015

Как известно, вегетационный метод (разработанный Wagner) сыграл чрезвычайно важную роль в разработке многих агрономических вопросов. В наши задачи, однако, не входит общая оценка этого метода. Мы остановимся лишь на частном интересующем нас сейчас вопросе: можем ли мы и с какой степенью точности судить по результатам вегетационных опытов о химическом плодородии исследуемой нами почвы.
Сущность вегетационного метода, в применении к указанному частному случаю, сводится в простейших чертах к следующему.
Берутся 5 совершенно одинаковых сосудов и наполняются предварительно просушенной и просеянной почвой при строгом соблюдении совершенно одинаковых условий: почва берется во все сосуды в одном и том же количестве, занимает слой одной и той же высоты (что гарантирует одинаковую плотность ее) и т. д. В первый сосуд к почве примешиваются все те элементы (взятые в виде солей), по отношению к которым наичаще можно ожидать голодания растений, т. е. азот, фосфор и калий. В следующие три сосуда прибавляется только по два элемента, т, е. какой-нибудь из трех указанных элементов исключается. Например, во второй сосуд вносятся только азот и фосфор (без калия); в третий сосуд — азот и калий (без фосфора); в четвертый — фосфор и калий (без азота). Наконец, почва пятого сосуда остается без всякого удобрения. В каждый сосуд помещается, далее, совершенно одинаковое количество семян какого-нибудь растения, одинакового качества и пр. Дальнейший уход за этими посевами заключается в том, что их поливают время от времени водой, все время поддерживая почву в условиях оптимального увлажнения (принимаемого, как мы видели выше, равным приблизительно 50—60% влагоемкости взятой для опытов почвы), и внимательно следят за тем, чтобы какие-либо внешние, привходящие обстоятельства не нарушили общего плана поставленных опытов.
Так оберегая посевы от низкой температуры, дождя, непогоды, от поклева птиц и т. п., все сосуды помещают на особый стол или вагонетку и в случае необходимости (наступления ненастья и т. п.) вносят их или вкатывают по устроенным рельсам в стеклянный домик («вегетационный домик»); то же делается ежедневно с заходом солнца. Словом, все заботы исследователя сводятся к тому, во-первых, чтобы при самой организации этих опытов создать совершенно идентичные условия во всех сосудах, разнообразя лишь химический состав почвы путем исключения того или другого элемента, и, во-вторых, чтобы всеми мерами предотвратить влияние различных посторонних факторов, могущих затемнить или даже извратить намеченную задачу.
Последующие наблюдения над развитием посеянных растений и дают нам ответ на то, чем голодает данное растение в том или ином сосуде. Более определенный и точный ответ мы получаем, конечно, тогда, когда, не ограничиваясь внешним обзором растений, подвергнем полученный во всех пяти сосудах урожай точному измерению и взвешиванию. Здесь как бы само растение скажет нам, чего ему недостает в исследуемой почве.
Предположим, например, что в сосуде, где не внесен фосфор, оказался урожай плохой — более или менее близкий к тому, который был получен в сосуде пятом (без удобрения). В этом случае мы paccуждаем так. Если бы в исследуемой нами почве было налицо достаточное количество собственного фосфора, то факт невнесения последнего в данную почву не должен был бы отразиться неблагоприятным образом на урожае растения; констатированный же нами факт, что это невнесение как раз выразилось низким урожаем, несомненно, указывает на бедность нашей почвы именно фосфором. Предположим далее, что в том сосуде, в который не внесен был азот, урожай получился все же хороший, более или менее приближающийся к тому урожаю, который получен был в сосуде первом (с полным удобрением). В таком случае вполне логичным будет наш вывод, что исследуемая почва вполне обеспечена своим собственным азотом: этого последнего в сосуд мы не внесли, а урожай получился тем не менее хороший; следовательно, в данной почве имеются свои собственные запасы азотистых соединений, и т. д. Путем таких рассуждений и удается, таким образом, получить от самих растений прямой ответ на вопрос, в каком именно элементе они нуждаются.
Когда, таким образом, факт голодания культурного растения тем или иным элементом установлен, не представляет особых затруднений разрешение и следующего стоящего на очереди вопроса: какое количество того или иного вещества должно быть внесено в исследуемую почву с целью обеспечения хорошего урожая на ней культивируемых растений? Если мы, например, установили в этой почве недостаток азота, то, поставив ряд сосудов с этой почвой и внеся в них различные количества (все увеличивающиеся), например, селитры, нам не трудно будет установить тот предел, выше которого растение отказывается уже реагировать на вносимое удобрение; этот предел и будет тот максимум, который должен быть внесен в данную почву для получения с нее наивысшего урожая.
Изложенный нами в самых кратких и схематических чертах вегетационный метод представляет собою, таким образом, то преимущество перед всеми выше рассмотренными методами определения плодородия почвы, что дает, казалось бы, непосредственный и прямой ответ на интересующий нас конкретный вопрос.
Однако, ближайшее рассмотрение всех сторон этого дела показывает нам, что разрешение вопросов химического плодородия почвы помощью вегетационного метода в сосудах представляется условным.
Главным возражением против описываемого метода и возможности, на основании получаемых при этом результатов, составлять те или иные умозаключения о плодородии почвы является искусственность обстановки, в которой ведутся эти опыты. Так, надо признать, что уже предварительное просушивание почвы перед наполнением ею сосудов в корне нарушает ее физико-химические свойства. Имеющиеся наблюдения показывают, что при этом, например, изменяется — и часто в весьма резкой форме — растворимость некоторых составных частей высушиваемой почвы, преимущественно в сторону повышения этой растворимости. Такие факты уже рассмотрены нами выше. Напомним только, что, по-видимому, их надо поставить в связь с своеобразными превращениями, претерпеваемыми при высушивании коллоидальными соединениями почвы, и в частности с явлениями перехода почвенных золей в гели с освобождением при этом тех минеральных соединений, которые находились до того времени в адсорбтивно-поглощенном этими золями состоянии (Rаmаnn, Konig и др.). Быть может, в описываемом явлении замешаны и некоторые биологические свойства почвы (вспомним исследования Russel и др. о влиянии высушивания почвы на жизнедеятельность населяющих ее Protozoa). Co всеми этими фактами в настоящее время нельзя не считаться. Дополним приведенные нами выше данные еще указанием Pfeiffer, что почва, с которой ему пришлось иметь дело и которая, будучи очень бедной по содержанию фосфорной кислоты, предназначалась им для вегетационных опытов над усвоением растениями фосфорной кислоты, при предварительном высушивании настолько изменилась по отношению к содержанию усвояемого фосфора, что уже почти не реагировала на удобрение фосфорнокислыми удобрениями. Тасkе приводит также примеры нескольких почв, сильно нуждающихся в фосфоре, которые, однако, после подсушивания совершенно переставали отзываться на внесение в них фосфорсодержащих удобрений, и т. д.
Далее, нарушает при организации вегетационных опытов всю физико-механическую природу почвы предварительное ее просеивание: отход при этом более крупных комочков почвы, неразложившихся пожнивных остатков (корневой системы) и т. п. — все это, конечно, заранее создает совершенно иную физическую среду для происходящих в почве биохимических процессов.
Далее, оторванность той почвенной массы, с которой оперируют, от подстилающих горизонтов создает совершенно ненормальные условия для циркуляции почвенных растворов, для газового обмена и т. п., часто извращая в корне и характер и темп идущих в почве химических реакций.
Поддержание, наконец, почвенной массы в течение всего опыта в стадии оптимального увлажнения и несколько повышенной температуры должно, несомненно, способствовать энергичной деятельности биологических агентов, вызывая в этой почве интенсивные процессы разложения органических веществ, нитрификации и пр. и пр.
Таким образом, мы уже a priori можем предположить, что почвенная масса, помещенная в вегетационные сосуды, будет жить в течение всего периода опыта совершенно другой биохимической жизнью, чем та, которая находится в естественных условиях своего залегания, и что в частности процессы превращения неусвояемых веществ в усвояемые будут итти в том и другом случае совершенно иным темпом. Многочисленные данные, полученные на б. Шелонской сельскохозяйственной станции (С. Кравков и М. Голубева) и касающиеся одновременно изучения тех изменений, которые претерпеваются почвою в условиях вегетационного опыта и в условиях ее естественного залегания, как нельзя лучше иллюстрируют это положение.
Приведем в качестве примера несколько цифр.
При изучении состава водных вытяжек из почвы (подзолистая супесь б. Новгородской губ.), помещенной в условиях вегетационного опыта (А) и находящейся в естественных условиях залегания (Б), получены были следующие результаты:

Определение плодородия почвы помощью вегетационных опытов в сосудах

He менее крупные различия констатированы были и по отношению к другим составным частям почвы (СаО, Cl, MgO, P2O5 и др.).
Приведем соответствующие данные, полученные по отношению к подзолистому суглинку (б. Новгородской губ.):
Определение плодородия почвы помощью вегетационных опытов в сосудах

Приведенные цифры достаточно наглядно подчеркивают, что почва «живет» действительно совершенно иной жизнью в сосудах сравнительно с тем, что мы наблюдаем в условиях ее естественного залегания.
Отсюда логически вытекает предположение, что естественная почва, весьма нуждающаяся в усвояемых формах того или иного элемента, может оказаться вполне им обеспеченной, будучи помещена в условия вегетационного опыта. В результате, на основании последнего, мы отметим ненужность внесения в исследуемую почву того или другого удобрения, тогда как в действительности культурные растения в природной обстановке будут показывать все признаки голодания именно данным веществом. Теоретически мыслимы случаи, конечно, и обратные, когда почва, будучи вполне обеспечена в естественных условиях ее залегания тем или иным элементом в усвояемой форме, покажет все признаки необеспеченности этим последним, будучи помещена в условия вегетационного опыта. Чтобы понять это, достаточно вспомнить возможность в почве биологических явлений «иммобилизации» того или другого элемента (например, азота или фосфора), каковые явления могут найти себе в условиях вегетационного опыта весьма благоприятную обстановку. В этом случае мы рискуем сделать ошибочный вывод о необходимости внесения в исследуемую почву того или другого удобрения, тогда как в действительности почва может в последнем не нуждаться, и т. д.
Отмеченный сейчас факт возможного голодания со стороны растения в условиях вегетационного опыта по отношению к тому или иному элементу может найти себе объяснение и в других явлениях, например, в явлениях огромного по сравнению с полем потребления данным растением питательных веществ из почвы сосуда благодаря лучшей «погоде» в вегетационном домике, и т. д.
Следующим соображением, которое приходится иметь в виду при установлении степени соответствия, существующего между результатами вегетационного и полевого опытов, является тот факт, что результаты, даваемые вегетационными опытами, могут изменяться по отношению к одной и той же почве в весьма широких размерах в зависимости от того,когда именно взят данный образец последней для набивки сосудов. Нам уже известны явления динамики почвенных процессов. Основываясь на том, что химический состав и свойства почвы часто подвергаются резким изменениям во времени (что особенно относится, как нам известно, к водно-растворимым соединениям почвы и в частности к нитратам), вполне естественно допустить мысль, что почвенная масса, взятая для набивки сосудов в разное время года (например, весной, когда почва обычно бедна нитратами, или летом, когда, благодаря благоприятным условиям она может накопить, наоборот, большие количества этих соединений, и т. д.), покажет нам различную потребность в том или ином элементе (в данном случае в азоте).
В опытах В. Сазанова абсолютный урожай зерна + соломы в сосудах без удобрения получился:
Определение плодородия почвы помощью вегетационных опытов в сосудах

На почве же, взятой весной 1907 г., урожай получился всего в 11,5 г. Таким образом, при постановке опытов в сосудах время взятия образца в поле сильно отражается на получаемых результатах, что, конечно, не может существенно не осложнять вопроса о суждении с помощью этого метода о плодородии почвы. Ответ, даваемый вегетационным методом, может, таким образом, оказаться по крайней мере запоздавшим. Эта сторона постановки вегетационных опытов в сосудах должна в настоящее время, с углублением наших сведений в области динамики почвенных процессов, остановить на себе большее внимание, чем это было до сих пор. Особенно надо принимать во внимание это обстоятельство при сравнении плодородия различных почв, когда эти последние, быть может, берутся для опытов в различное время года.
Ко всему изложенному выше необходимо, наконец, прибавить и то соображение, что самоиспытуемое растение живет в условиях вегетационного опыта совершенно иной жизнью, чем то мы видим в природных условиях его существования. Оптимальная влажность почвы, более высокая температура почвы и воздуха, более энергичное освещение и пр. — все это создает совершенно иные условия для процессов восприятия и усвоения данным растением питательных веществ в почве; и неудивительно, если те или иные соединения последней, оставаясь недоступными этому растению в условиях полевого опыта, окажутся удобовосприемлемыми в условиях вегетационного, и т. д.
Все изложенные выше соображения вынуждают нас признать, что вегетационный метод, будучи применяем для определения потребности почвы в питательных веществах, представляется способом условным, а часто и ненадежным.
С этой точки зрения этот метод определения химического плодородия почвы возбуждал к себе со стороны многих ученых ряд справедливых нареканий. Отметим высказанные по этому поводу соображения А. Mауеr, Dafert, Reitmair, Baumann и др.
Обильный фактический материал о степени пригодности вегетационного метода для определения потребности почвы в тех или иных питательных веществах собран и русскими исследователями.
Так, К. Гедройц исследовал путем вегетационного метода потребность в питательных веществах со стороны очень большого количества почв, взятых из различных местностей России, и констатировал ряд явно ненормальных показаний, едва ли соответствующих действительности. Так, песчаные почвы оказались более обеспеченными фосфорной кислотой, чем, например, суглинистые черноземы; подзолистые почвы оказались значительно обеспеченнее азотом, нежели черноземы, хотя последние содержали значительно больше гумуса и азота, и т. д. Первое обстоятельство упомянутый исследователь объясняет тем, что деятельность песчаных почв в сосудах была более повышена, чем деятельность суглинистых и глинистых: благодаря меньшей теплоемкости песчаных почв и благодаря значительно меньшей влажности, поддерживаемой в сосудах, сравнительно, например, с суглинистыми черноземами (оптимальная влажность для первых = 10%, для вторых = 40%), влияние температуры должно было сильнее сказаться на процессах выветривания этой почвы. Кроме того, сравнительно большая обеспеченность песчаных почв фосфорной кислотой, обнаруженная при описываемых вегетационных опытах, может быть объяснена и. низкой сравнительно с другими почвами максимальной производительностью (т. е. величиною урожая по полному удобрению).
Что касается другого отмеченного явления, а именно большей обеспеченности азотом почв подзолистых, бедных как гумусом, так и названным элементом, то К. Гедройц предполагает, что в почвах черноземных, богатых органическими веществами, создаются при поливке лучшие условия для денитрификации и т. д.
О том, что результаты, получаемые помощью вегетационных опытов в сосудах, ни в коем случае не могут быть безоговорочно переносимы в условия практического земледелия, определенно высказывается, на основании своих работ, и С. Франкфурт, подчеркивающий, что особенно надо иметь это в виду по отношению к определению потребности той или иной почвы в азоте.
Все эти выводы сделаны были на основании только опытов в сосудах, без параллельных наблюдений в поле. Таковые были произведены позднее В. Сазановым (Ивановская опытная станция), который провел в течение 4 лет соответствующие параллельные исследования в сосудах и в поле, приведшие цитируемого автора даже к выводу о «непригодности» вообще вегетационного метода для практических целей определения потребности почвы в удобрении. Приведем некоторые данные из этих интересных опытов.
Так, в опытах с яровой пшеницей — при высоком абсолютном урожае (в условиях полевого опыта), равном почти 2,5 т зерна на гектар — ни одно из удобрений, а также и их комбинации не произвели значительной прибавки как в урожае зерна, так и в урожае соломы. Между тем в сосудах внесение селитры выразилось громадным увеличением урожая как зерна, так и соломы. Хотя и в значительно меньшем размере, но почва заметно реагировала и на внесение фосфорнокислого удобрения и слабо на внесение калийного.
Таким образом, выводы получились прямо противоположные: в то время как поле совершенно не нуждалось ни в каком элементе, почва, помещенная в сосуды, очень сильно нуждалась в азоте, значительно — в фосфоре и слабо — в калии.
Поучительные данные получены в опытах со свекловицей. В то время как в поле в первый период наилучше действовала комбинация селитры и суперфосфата, в сосудах, наоборот, очень сильно действовал суперфосфат, и только он один. С течением времени картина менялась: в то время как в поле начинал действовать только один суперфосфат, в сосудах, наоборот, действовала только селитра и комбинации ее с другими удобрениями. Что касается окончательного урожая, то в поле действовало только фосфорнокислое удобрение, повышая урожай корней на 14% по сравнению с удобренной делянкой. Селитра одна не оказывала никакого действия на урожай. В сосудах же получился совершенно иной вывод: одна селитра повышала урожай корней на 32% по сравнению с неудобренным сосудом, а фосфорнокислое и калийное удобрения не оказывали никакого влияния и действовали лишь в комбинации с селитрой.
He останавливаясь на ряде других аналогичных несоответствий, сообщаемых В. Сазановым, приведем сводную таблицу сравнения всех полученных за 4 года наблюдений. В этой таблице питательные элементы обозначены соответствующими буквами, а порядок их соответствует степени их необходимости почве, начиная с вещества, наиболее необходимого.
Определение плодородия почвы помощью вегетационных опытов в сосудах

Интересно отметить, что подавляющее большинство почв, как бы они ни были разнообразны по своему составу и свойствам, обычно показывают в условиях вегетационного опыта резко выраженную потребность в азоте хотя бы в условиях своего естественного залегания они в этом и не нуждались. Это наблюдалось и в описанных выше опытах К. Гедройца, где из 26 исследованных почв в 22 случаях оказался в минимуме именна азот, и в работах С. Богданова (из 14 исследованных почв только одна оказалась не нуждающейся в N), Oerlach, Schrerber, С. Франкфуртаидр. Этот же факт, как видим, подтверждается и исследованиями В. Сазанова. Данное явление можно объяснить как слишком быстрым переходом запасов почвенного азота в усвояемые формы (под влиянием энергично протекающих в сосуде биологических процессов), так и слишком вслед за этим расточительным потреблением его роскошно развивающейся, под влиянием благоприятных условий освещения, влажности и тепла, растительностью. Нельзя при этом игнорировать и энергично, быть может, протекающих в сосуде процессов денитрификации, процессов «иммобилизации» азотистых соединений и пр.
Параллельные исследования в поле и в сосудах были произведены позднее К. Гедройцем с почвами б. Ленинградской губ. Несовпадение результатов вегетационного опыта по определению потребности почв с данными полевого и здесь выявилось с полной очевидностью. Так, полевые опыты показали, что в первом минимуме под озимой рожью находилась в этих почвах фосфорная кислота, тогда как в сосудах эти почвы в первую очередь нуждались опять-таки в азотистом удобрении, и т. д.
Помимо всех указанных выше соображений, одним из существенных факторов, влияющих на такое расхождение в показаниях вегетационного и полевого опытов, надо признать различные условия увлажнения почвы в том и другом случае. В настоящее время можно считать установленным, что зависимость относительной потребности почвы в тех или иных удобрениях от условий увлажнения почвы настолько сильна, что почва, показывающая в первом минимуме при одних условиях увлажнения азот, при других условиях увлажнения показывает, наоборот, в первом минимуме фосфорную кислоту, и т. п. А так как условия увлажнения почвы в полевой обстановке представляются для нас величиной в сущности неизвестной, то в силу уже этого одного обстоятельства мы должны признать вегетационный метод ненадежным для разрешения вопроса, в каком элементе нуждается та или иная почва в условиях полевой культуры.
He без существенного влияния оказывается в частности и способ получения почвой влаги: поступает ли в почву последняя в течение дня в несколько приемов или же дается то же количество влаги один раз в день. И в том и в другом случаях потребление растением из почвы питательных веществ протекает, как оказывается, с различной энергией; а так как в природной обстановке могут наблюдаться в этом отношении самые разнообразные комбинации, то разрешение вопроса о том, чем голодает растение в условиях полевой культуры, на основании опытов в сосудах еще более должно осложняться.
Как резко действительно изменяется относительная потребность растений в удобрениях в зависимости от степени увлажнения почвы и от условий поступления в последнюю влаги, хорошо видно из следующей таблицы, представляющей собою сводные данные из опытов, произведенных в этом отношении К. Гедройцем (для опыта служил суглинистый чернозем б. Воронежской губ.).
Определение плодородия почвы помощью вегетационных опытов в сосудах

Обращая внимание на относительные цифры этой таблицы, мы, таким образом, видим, что в то время как почва содержала в одних условиях увлажнения в первом минимуме азот и давала без азотистого удобрения урожай вдвое меньший, чем без фосфорнокислого, та же почва при других условиях увлажнения показывала, наоборот, в первом минимуме фосфорную кислоту, и т. п.
Упомянем, наконец, что методологическая сторона вегетационных опытов (величина сосудов, объем почвы, способы поливки, количество растений и пр.) является до сих пор настолько еще неустановленной и несогласованной, что сплошь и рядом мы рискуем, работая разными методами, получать по отношению к одной и той же почве разные результаты.
Отметим хотя бы влияние на окончательные результаты вегетационного опыта объема почвы. На эту сторону вопроса было обращено внимание еще работами Haberlandt, Wollny, Hellriegel и др. Особенной детальностью отличаются исследования в этой области К. Гедройца. Чтобы выяснить вопрос, изменяется ли и в какой степени относительная потребность почвы в удобрениях при испытании в сосудах различной величины, приведем из опытов К. Гед-Pойца величину относительных урожаев овса в сосудах различной величины (принимая урожай по полному удобрению отдельно в сосудах каждой величины за 100).
Определение плодородия почвы помощью вегетационных опытов в сосудах

Таким образом, относительная потребность почвы в удобрениях уменьшается с увеличением объема сосудов, в которых производится исследование (как следствие более сильного развития растений в больших сосудах в первый период вегетации), причем эта зависимость относительной потребности почв в удобрениях от объема сосудов сказывается, по-видимому, тем сильнее, чем плодороднее почв аи чем больший урожай она дает по полному удобрению. Действительно, колебания в величине относительной потребности в удобрениях, полученные в опытах с песчаным черноземом, помещенным в сосуды различной величины, ничтожны; но колебания эти уже довольно значительны в опытах с более плодородным суглинистым черноземом. Еще большую разницу мы должны ожидать в отношении почв еще более плодородных. А это обстоятельство не может не служить одним из лишних доводов против применимости вегетационного метода к определению потребности почв в удобрениях, ибо в каждом отдельном случае экспериментатор не будет знать, на какой величине сосудов остановиться.
Таким образом, для решения вопросов о потребности той или иной почвы в том или ином элементе, о размерах потребного удобрения, о рентабельности применения в данном хозяйстве удобрений и т. п. вегетационный метод не может представляться надежным и достоверным методом. Все такие вопросы находят себе более обоснованное решение в результатах того опыта, который ведется уже непосредственно в естественных условиях существования и почвы и растения и который носит название полевого опыта.