ХИМИЧЕСКИЕ ИЗМЕНЕНИЯ В ПОЧВАХ ПОД ВЛИЯНИЕМ РАСТЕНИЙ

В некоторых предыдущих главах было указано на изменения в составе почв, происходящие вследствие произрастания растений. Накопление в почве органических веществ происходит только после заселения почвы растениями; рассматривая азотистые составные вещества почв, мы указывали, что под влиянием растений количество их может существенно изменяться, и т. д. Затем указаны были примеры того, что почти чисто минеральные почвы в некоторых случаях представляют не что иное, как остатки низших растений.

В настоящей главе мы рассмотрим те химические изменения в почвах, которые происходят под влиянием жизнедеятельности высших растений, и так как накопление органических веществ в почвах уже рассмотрено нами раньше, то мы ограничимся теперь изучением изменений в минеральных составных частях почв.

При произрастании растений на данном месте, начиная от времени прорастания семян до периода наибольшего развития растений, происходит переход различных веществ из почвы в растения: составные части почв становятся составными частями растений. Не останавливаясь пока на рассмотрении того, из какой группы составных частей почвы питательные вещества переходят в растения, постараемся отдать себе отчет в тех изменениях, какие происходят в почве вследствие перехода из нее веществ в растения.

При этом необходимо рассмотреть в отдельности два существенно различных случая: на почвах, находящихся вне культуры, вырастающие растения после смерти остаются на тех же местах; после сгнивания их органических составных частей минеральные вещества их поступают опять в почву и становятся ее составными частями; при культуре растений урожаи их свозится с тех полей, где они росли, и нс всегда почва получает все из нес взятое. Крайний случай будет тот, когда почва совсем не получает обратно веществ, взятых из нее растениями, и мы ограничимся рассмотрением только этого случая. После рассмотрения случая полного возврата и случая полного отсутствия возврата все остальные (промежуточные) случаи будут понятны сами собой.

В главе о накоплении органических веществ в почвах приведены факты, показывающие, что перегной может накопляться в значительных количествах только на счет корней умерших растений; надземные органы их на местах сухих, не страдающих от застоев воды, перегнивают обыкновенно быстро, причем после исчезновения органических веществ минеральные вещества делаются свободными; то же самое происходит и с составными веществами корней в почвах, проницаемых для воды и воздуха. Растительные корни находятся в наибольшем количестве в верхних слоях почвы, и, следовательно, эти слои получают наибольшее количество минеральных составных частей растений; зольпые вещества надземных органов остаются сперва на поверхности почвы и отсюда могут переходить сперва тоже только в верхние слои почвы; впоследствии просачивающаяся сквозь почву вода может уносить их и глубже. Для нас в настоящем вопросе важны результаты такого попеременного обмена веществ между почвой и растениями.

Предмет этот представляет трудности, которые едва ли возможно преодолеть исследователю, по крайней мере, в настоящее время; при просачивании минеральных составных частей растений сверху вниз некоторые из них будут поглощаться в большей или меньшей степени различными слоями почвы, но вместе с тем просачивающаяся вода может выщелачивать некоторые вещества ив верхних слоев почвы и уносить их вниз. Часть минеральных веществ, растворяемых водой, может, кроме того, стекать поверхностно, и, таким образом, действие ее будет одинаково с удалением веществ из почвы при культуре растений.

Выщелачивание веществ водой из нижних слоев и поглощение минеральных составных частей перегнивших растений верхними слоями почвы суть процессы, противоположные по своему действию, и предсказать конечный результат их влияния невозможно. Следующее соображение позволяет, однако, сделать некоторую оценку влияния растений на минеральный состав почвы: представим себе, что после перегнивания надземных органов растений минеральные вещества их будут поглощены верхними слоями почвы; затем, после перегнивания корней составные вещества их, несомненно, останутся там, где были корни, или вообще невдалеке от места нахождения бывших корней. Следующее поколение растений (если растительность остается без изменений) разовьет главную массу корней в тех же слоях, где развиты были корни в наибольшем количестве и прежде, и потому новое поколение будет пользоваться питательными веществами из тех же слоев, как и прежнее. Так как наибольшее количество корней развивается в верхнем слое, то надземные органы растений образуются, главным образом, при посредстве этого слоя, а после перегнивания надземных органов вещества из них поступают опять в тот же слой. Из этого видно, что при произрастании растений, если бы все ограничивалось обменом веществ между почвой и растениями, то никаких изменений в почве, даже при очень продолжительном произрастании на ней растений, мы не заметили бы.

Проверим это предположение на некоторых черноземных почвах. Относительно их существует и постоянно высказывается предположение, обратное тому, какое мы вывели из предыдущего рассуждения: утверждают, что верхние слои чернозема должны быть богаче питательными веществами нижних слоев его, потому что растения уже издавна выносили питательные вещества из глубоких слоев, а после перегнивания их надземных органов минеральные вещества попадают в верхние слои. Можно заметить теперь же, что это рассуждение односторонне: оно упускает из вида, что в глубоких слоях находится обыкновенно немного корней и, следовательно, действие их не может быть значительным; оно упускает из вида также выщелачивающее действие воды, которое стремится восстановить прежний состав почвы, если в верхних слоях ее накопляется большое количество питательных веществ. Посмотрим, что говорят факты.

Заметим предварительно, что обыкновенные цифры почвенных анализов не могут ничего указать нам в настоящем случае: цифры этих анализов относятся ко всей почве, с включением органических веществ, накопление которых понижает процентное содержание в почве всех минеральных веществ. Кроме того, в черноземных почвах происходило, как показывают анализы, в значительном размере выщелачивание углекислой извести, вследствие чего процентное содержание всех других веществ повышалось. Сравнимые между собой результаты можно получить только при изучении состава безводной минеральной части чернозема, исключивши из нее углекислую известь.

Возьмем анализы профессора Шмидта и сделаем надлежащие перечисления их. Минеральная часть разных слоев почвы (за исключением углекислой извести) из сельца Крутого, Саратовской губ., Балашевского уезда, имела следующий состав:

До глуби

н ы

1 ф.

в процент.

1 ф.—1 ф. 10 л.

в процент.

1 Ф. 10 а.— 2 ф. 8 я. в процент.

2 ф. 8 Д.— 3 ф. 8 д. в процент.

Ниже 3 ф. 8 д. в процент.

Кремнезема.......

67,65

69,35

69,18

69,95

68,89

Глинозема ........

18,88

16,89

17,48

17,30

18,81

Окиси железа......

5,40

5,93

5,77

5,70

5,92

Окиси марганца .....

0,08

' 0,09

0,09

0,12

0,11

Магнезии........

1,86

1,71

2,14

2,00

1,88

Кали...........

2,71

2,73

2,60

2,70

2,59

Натра..........

0,80

0,80

0,90

0,70

1,20

Извести.........

2,28

2,28

1,61

1,50

0,50

Фосфорной кислоты . . .

0,26

0,21

0,19

0,19

0,19

За исключением извести, содержание остальных веществ во всех слоях оказывается до такой степени поразительно однообразным, что большего сходства едва ли можно ожидать от анализов одного какого-либо сложного по составу минерала из одного и того же месторождения. Колебания в содержании отдельных веществ в разных слоях до такой степени малы, что если бы взять пять образцов одного верхнего слоя на площади не более пяти-шести квадратных сажен, то между ними оказались бы не меньшие различия в составе минеральной части. Между тем из пяти анализированных слоев верхние подвергались сильному действию растительности в течение долгих периодов времени, в то время как глубокие слои были вне такого влияния; по общепринятому мнению, верхние слои даже обогащались на счет нижних, и, однако, в приведенпых цифрах мы не видим никаких результатов подобного действия. То же самое можно видеть из следующих двух примеров:

Разные слои почвы и8 Грушевки

Состав минеральной части, за исключением углекислой извести

1

2

3

До глубины 11 дюйм.

D ПРОЦСНТ.

От 11 дюйм, до 1 ф. 8 д. d процент.

Ниже 1 Ф. 8 д. в процеит.

Кремнезема.......

, . . 69,29

69,06

69,47

Глинозема.......

, . . 18,26

17,63

19,78

Окиси железа......

, . . 5,86

6,15

4,76

Окиси марганца.....

. . . 0,09

0,07

0,08

Магнезии........

, . . 1,23

1,86

1,26

Извести ........

1,55

1,34

1,15

Кали..........

, . . 2,44

2,41

2,24

Натра..........

. . 1,10

1,30

1,04

Фосфорпой кислоты . . .

. . . 0,16

0,14

0,15

Берег Сиваша

Состав минеральной части, без углекислой извести

1

2

3

до 1 ф. 5 д. о процент.

от 1 ф. 5 д. до 2 ф. 3 д. и процент.

ниже 2 Ф. 3 д. о процент.

Кремнезема.......

. . 71,12

70,35

69,07

Глинозема .......

. . 16,85

18,18

18,46

Окиси железа......

. . 5,01

4,82

5,56

Окиси марганца.....

0,07

0,08

Магнезии........

. . 0,8'.

1,20

1,46

Извести.........

. . 1,87

1.07

0,87

Кали..........

. . 2,85

3,23

2,64

Натра..........

. . 1,11

0,81

1,53

Фосфорпой кислоты . . .

. . 0,26

0,22

0,16

Приведенные примеры показывают нам, следовательно, что особенно заметного обогащения верхних слоев почвы питательными веществами не происходит даже при долгом произрастании растений, а из этого следует, что если питательные вещества и выносятся растениями снизу вверх (что может происходить, во всяком случае, только в ограниченных размерах вследствие малого количества корней в глубоких слоях), то выщелачивающее действие воды снова восстановляет первоначальное распределение веществ в почве. Выщелачивающее действие воды, во всяком случае, не мало, даже и в черноземных местностях. Если принять, что в течение года выпадает 40 см воды, то на десятину это даст более 280 000 пудов; это количество воды должно растворить 5—6 пудов минеральных веществ из перегнивающих растительных надземных органов, причем более половины этого количества состоит из веществ, легко растворимых в воде, которые, кроме того, содействуют растворению менее растворимых соединений. Кроме того, растворяющая вода содержит угольную кислоту, а, падая на почву, растворяет н органические вещества, под влиянием которых и минеральные растворяются легче. При просачивании воды в почву органические вещества, как мы видели, быстро разлагаются, а минеральные вещества или поглощаются верхними слоями или уходят глубже. Понятно, что если при таких условиях в почву попадет не более 1/з выпадающей воды, то все вещества из надземных органов растений могут быть без остатка растворены и унесены в почву, и даже из верхних слоев почвы может быть выщелочено некоторое количество составных частей в глубокие слои.

Общераспространенное мнение относительно обогащения верхних слоев почвы насчет глубоких при произрастании растений обусловливалось двумя обстоятельствами, легко приводящими к ошибочным заключениям: во-первых, полагали, что органические вещества в почвах накопляются, главным образом, вследствие просачивания органических веществ из надземных частей растений; понятно, что если в верхних слоях остается много органических веществ, то с ними же должны оставаться и минеральные вещества; во-вторых, не принимали в расчет выщелачивания из верхних слоев почвы углекислой извести: если она исчезает из почвы, а абсолютное количество других веществ остается то же, то в процентах оставшейся части почвы их будет гораздо больше,—происходит, повпдимому, обогащение, но оно есть следствие исчезновения одного вещества, а не прибавки тех, процентное содержание которых стало больше. Если почва содержит 50% углекислой извести и 0,1% фосфорной кислоты, то после выщелачивания всей углекислой извести в почве будет уже 0,2% фосфорной кислоты без всякой прибавки ее откуда бы то ни было. С другой стороны, если признать, согласно сказанному в главе II, что накопление органических веществ в почвах происходит исключительно или почти исключительно на счет растительных корней, то результаты анализов Шмидта будут вполне понятны; корни, сгнивая в известном слое почвы, в нем же оставляют свои минеральные вещества на пользу корням будущих растений, которые при той же растительности разовьются в том же количестве.

Для выяснения последующего считаем полезным привести следующую цитату из сочинения академика Миддендорфа: «когда заходит речь о необыкновенном плодородии Туркестана, то такое плодородие все еще склонны приписывать прославленному чернозему. Однако, чем дальше подвигаешься из Сибири к югу, или от Оренбурга к востоку и юго-востоку,тем реже вообще встречаешь чернозем; наконец, он совершенно исчезает на плоских степях Арало- Каспийской области и ее речных долин: вступаешь в область желтозема, который представляется взору характеристичным не менее чернозема,—в область повсюду сохраняющей свою однородность суглинисто-мергельной почвы, так называемого лёс[с]а, простирающегося через южную половину азиатского континента. Тут типичный желтый, там черный цвет; тут голое, по виду похожее на суглинок, минеральное вещество, в состоянии мельчайшего порошка и большей частью без всяких видимых следов перегноя; там, при значительном содержании песка, он незаметно погружен в темночерную массу органического вещества, так что почва напоминает самую жирную черную садовую землю. В отношении плодородия оба эти рода почв представляются равносильными соперниками, хотя по своему внешнему виду, равно как и по прочим свойствам, они столько же различаются между собой, как день и ночь».

Мы с намерением отметили слово «равносильными», потому что желали обратить внимание читателей на следующий факт: наш чернозем в преобладающем числе случаев образовался на лёс[с]овых почвах, которые и без накопления в них органических веществ могут быть равносильными соперниками черноземных по плодородию. Ввиду этого неизбежно является вопрос, способствовало ли накопление органических веществ в черноземных почвах увеличению в них содержания веществ питательных? Приведенные выше цифры не могут дать ответа на этот вопрос, так как они относятся ко всей минеральной части почв. Чтобы получить об этом понятие, обратимся к рассмотрению веществ, растворимых в соляной кислоте,—к так называемой цеолитной части почв, и возьмем опять те же анализы.

В минеральной части почв (без углекислой извести) содержится:

В почве Крутого

1

о

3

4 5

Цеолитов ................

Безводных силикатов, глины и кварца

'.0,49%

59,51%

  • 37,37%
  • 62,63%
  • 38,02%
  • 61,98%

36,03% 35,71% 63,97% 64,29%

В почве Г р у ш е в к и

1

2

3

Цеолитов ................

Глины, безводных силикатов н кварца

  • 42,44%
  • 57,56%
  • 46.92%
  • 53,08%
  • 44,75%
  • 55,25%

В почве Сиваша

Цеолитов................

Безводных силикатов, глины и кварца .

41,99% 58,01%

  • 36,23%
  • 63,77%
  • 37,79%
  • 62,21%

В почве села Верхний Табмнь

Цеолитов ................

Безводных силикатов, глины и кварца .

42,60% 57,40%

  • 43,90%
  • 56,10%

44,02%

Г5.‘.,%

Если бы растительность действовала в определенном направлении, то во всех приведенных случаях мы имели бы одинаковые результаты, между тем в одном случае в почве, богатой органическими веществами, на которой растения существовали долго или произрастали роскошно, —в почве Крутого,—мы видим уменьшение цеолптных веществ с глубиной; в другой почве, не менее богатой органическими веществами, в почве из села Табынь, мы находим возрастание цеолптных веществ с глубиной. Такая же противоположность замечается и в других случаях. Из этого наиболее вероятным является заключение, что существуют такие почвы, в которых от произрастания растений количество питательных веществ для них не увеличивается. В справедливости этого заключения едва ли можно сомневаться ввиду того факта, что во многих черноземных почвах песок в разных слоях состоит почти из одного только кварца и, следовательно, не может подвергаться дальнейшему изменению. Поэтому надо думать, что плодородие нашего чернозема обусловливается, главным образом, не содержанием в нем органических веществ, а составом минеральной его части, плодородием тех первоначальных почв, на которых он образовался; большие количества содержащихся в нем органических веществ есть следствие, а не причина его плодородия; они, конечно, изменяют к лучшему физические свойства почвы, но не способствуют накоплению в ней зольных составных частей растений. Состав цеолитной части некоторых почв подтверждает то же самое. Так, разные слои почвы из Грушевки и Крутого имели следующее содержание различных веществ в 100 частях цеолитов:

к

р у т о е

Г ру ш евка

1

2 3

4

5

1

о

3

Кремнезема .

. 52,23 50.50 49,30 47,86

45,99

Кремнезема ....

55,42

•54,70

52,30

Глинозема . .

23,57

23,62 24,85

25,58

29,81

Глинозема ....

24,35

23,00

29,93

Описи железа

. 12,06

13,84 13,63

14,03

14,79

Окиси железа . . .

11,17

12,64

10,23

Извести . . .

. 5,13

5,17 3,86

4,22

1,34

Окиси марганца . .

0,24

0,14

0,02

Магнезии . . .

. 3,62

3,64 4,79

4,96

4,49

Извести......

3,51

2,70

2,46

Кали.....

. 2,31

2,22 2,56

2,61

2,41

Магнезии.....

2,21

3,78

2,26

Натра ....

. 0,17

0,23 0,25

0,16

0,28

Кали.......

2,37

2,07

2,09

Окиси марганца

. 0,22

0,23 0,27

0,33

0,29

Натра.......

0,28

0,69

0,19

Полного согласия в цифрах относительно состава таких тел, как почва с разной глубины, ожидать невозможно, тем более, что у нас идет речь о составе одной только части разных почвенных слоев, и нельзя не признать, что сходство состава этой части поразительно, и его не могло бы быть, если бы в верхних слоях происходило непрерывное накопление некоторых веществ, извлекаемых из нижних слоев, которые от этого становились бы беднее этими веществами.

Многие черноземные почвы, как указывают приведенные нами примеры, отличаются, следовательно, тем, что произрастание растений не производит заметного обогащения верхних слоев ни цеолптными веществами вообще, ни каким-либо одним питательным веществом минерального происхождения, в частности. Такой особенностью могут отличаться, однако, такие только почвы, у которых песок состоит из одного кварца. Почвы, содержащие в различных количествах безводные силикаты, под влиянием растений должны обогащаться цеолптными веществами. В следующих таблицах приведены анализы такой почвы.

В трех слоях почвы из Ростова, анализированной профессором Шмидтом, состав минеральной части почти одинаков, в чем можно убедиться из следующих цифр:

1

О

3

1

о

3

Кремнезема.....

78,12

77,00

75,54

Магнезии......

0,77

0,78

0,75

Глинозема......

13,84

14,94

14,51

Кали........

2,25

2,31

2,56

Окиси железа ....

2,15

2,49

4,74

Натра........

1,12

1,06

0,96

Окиси марганца . . .

0.02

0,07

0,02

Фосфорной КИСЛОТЫ .

0,23

0,27

0,13

Извести.......

1,09

0,88

0,71

Между тем но содержанию цеолнтных веществ верхний слой этой почвы •значительно богаче двух следующих. Цифры предыдущей таблицы указывают, что и в этой почве верхний слой не обогатился какими-либо веществами насчет •следующих слоев, несмотря на то что, по анализу Шмидта, он очень богат органическими веществами, т. е. долгое время подвергался влиянию растительности. Влияние это, однако, выразилось увеличением количества цеолитов в верхнем слое, т. е. усиленным выветриванием находившихся здесь безводных силикатов. Цеолнтных веществ в трех случаях было (в процентах всего количества минеральных веществ):

Состав цеолитной части во всех трех слоях тоже неодинаков, по той, как надо думать, причине, что вновь образовавшиеся в верхнем слое цеолиты были не сходны с прежними. Состав цеолитов показан в следующей таблице:

1

2

3

1

2

3

Кремнезема . .

. .64,44

51,15

50,88

Магнезии.........

1,19

1,90

1,60

Глинозема . . .

. . 22,89

31,72

26,31

Кали............

1,10

1,91

2,00

Окиси железа .

. . 5,60

8,74

16,21

Натра...........

0,30

0,13

0,18

Окиси марганца

. . 0,05

0,32

0,06

Хлора, серной кислоты и пр.

1,20

1,49

0,78

Извести ". . . .

. . 3,23

2,64

1,98

Из У ф. песчаника раствО|>ено

Из 11 Ф. базальта растнорено

Люпином (3 растения).......

0,6080 Г

0,7492 г

Горохом (3 растения).......

0,4807 »

0,7132 *

Гречихой (10 растений)......

0,2322 »

0,3274 *

Пшеницей (8 растений)......

0,0272 а

0,1958 »

Увеличение более растворимых цеолнтных веществ, несомненно, происходит под влиянием растений во всех почвах, богатых безводными силикатами, вследствие выветривания последних, происходящего иод влиянием растений в усиленных размерах. Разлагающее действие растений на силикаты начинается еще во время жизни растений и продолжается и после смерти их, когда выветривание силикатов ускоряется действием перегноя и образующейся из него угольной кислоты. Разлагающее действие живых растений на горные породы доказано, между прочим, следующими опытами Дитриха, при которых растения высевались в грубо истолченный пестрый песчаник и базальт. Растения поливались водой по мере надобности во время произрастания их, и так же точно поливались свободный песчаник и базальт, в которых не было растений. Растения были потом анализированы, и, кролю того, было определено количество растворимых веществ в песчанике и базальте, бывших под растениями и свободных. Зола растений и растворимые вещества, найденные в порошке пород, представляли количество веществ, сделавшихся растворимыми под влиянием растительных корней. Без растений в песчанике и базальте выветривание было очень слабо. В следующей таблице показан избыток выветривания под влиянием растений:

Везде базальт выветривался сильнее песчаника, и по силе влияния на обе породы растения располагались в одинаковый ряд. Действие люпина и гороха было чрезвычайно сильно, и, разумеется, оно не люгло бы оставаться таким же, если бы растения возделывались на этих породах в течение нескольких лет, потому что сперва изменения происходили в менее стойких частях породы и потому были сильны, а впоследствии сделались бы не столь быстрыми.

При опытах выращивания растений в порошке фосфорита оказалось, что растения, несмотря на трудпорастворимость фосфорнокислой извести, содержащейся в нем, могут извлекать из него такое количество фосфорной кислоты, которое оказывается достаточным для хорошего развития растений.

Разрушающее действие растений на горные породы весьма легко наблюдать в окрестностях Петербурга, в Финляндии и вообще в северной России на гранитных валунах, обросших мхом и лишайниками. Под этими растениями гранит распадается на отдельные куски, очевидно, вследствие выветривания полевого шпата. Если указанными растениями покрыт не весь валун, а только часть его, то свободная от растений поверхность остается плотной и на вид нисколько неизмененной; содравши войлок мха, мы находим под ним тут же рядом уже разрушенный гранит, распадающийся на отдельные куски: рукой можно часто выломать эти куски, величиной в орех и меньше, иногда до глубины более дюйма.

После смерти растений разрушающее действие их на горпые породы не прекращается; иногда растения пускают корни в трещины плотных пород, и, конечно, расширяют их. Есть много указаний относительно деревьев, укореняющихся в трещинах, что после смерти их глыбы пород, остававшиеся как бы цельными при жизни деревьев, в них укоренившихся, по смерти последних в первый же год распадаются на куски.

Перегнойные вещества, образующиеся из умерших растений, оказывают весьма сильное влияние на разложение горных пород. Примеры такого влияния указаны Зенфтому и в недавнее время Мещерский произвел более точное исследование над влиянием перегнойных веществ на разложение полевого шпата.

Из сказанного выше видно, что в почвах, содержащих значительное количество веществ, которые могут выветриваться, растения во время своей жизни и после смерти способствуют накоплению питательных веществ будущим поколениям растительности.

Может быть, при их содействии происходит и перемещение некоторых веществ из одних слоев почвы в другие; но все случаи, до сих пор нам известные, показывают, что с помощью химического анализа существование такого перемещения доказать невозможно, так что оно, во всяком случае, происходит в незначительных размерах, или же прежнее распределение питательных веществ в разных слоях восстановляется действием просачивающейся сквозыючву воды.

Мы видим, что накопление питательных веществ в верхних слоях почвы невозможно доказать даже для чернозема, хотя почва эта представляет условия наиболее благоприятные для накопления, если бы оно было возможно: чернозем отличается большой поглотительной способностью и, следовательно, мог бы задерживать питательные вещества в своих верхних слоях; с другой стороны, он трудно проницаем для воды и выщелачиванию подвергается менее других почв, наконец, под влиянием растений без вмешательства человека он находился очень долгое время. Несмотря на все это, мы видим, что в нем не произошло накопления питательных веществ в верхних слоях; это значит, что, помимо других условий, препятствующих сказанному накоплению, выщелачивающее действие воды даже в черноземных почвах вообще значительно. В самом деле, если мы постараемся отдать себе отчет в том, какими процессами должно сопровождаться действие воды, например, на черноземные почвы и всякие другие, с которых урожаи растений не свозятся, то легко убедимся в том, что накопление питательных веществ в верхних слоях почв едва ли возможно вообще.

В самом деле, представим себе, что на известной почве при определенном состоянии ее вырастают растения, образующие большую массу стеблей и листьев; минеральные вещества этих органов взяты из разных слоев почвы, вследствие чего состав почвенных растворов и состав цеолитной части в этих слоях будут изменены. Если представить себе, что в почву снова внесены будут взятые растениями вещества, то этим только восстановится прежнее состояние растворов и цеолитов, хотя и не сразу. При согниванип надземных органов дождевая вода растворит сперва бывшие в них щелочи; в верхнем слое щелочи будут в значительной степени поглощены, и вместо них в глубокие слои выщелочатся известь и магнезия, вытесненные из верхнего слоя щелочами. Но потом из надземных органов растений будут растворяться известь и магнезия и попадут сперва тоже в верхний слой; здесь произойдет поглощение их, и вместо них в раствор перейдут щелочи и будут унесены водою в более глубокие слои. Таким образом будет происходить временное обогащение верхних слоев щелочами, сменяю-* щееся восстановлением первоначального состава цеолитов. Никаких условий» которые могли бы в значительных количествах задерживать вещества в верхнем слое, мы не найдем, так как цеолитная часть почвы обладает, если можно так выразиться, определенною емкостью по отношению к совокупности зольных питательных веществ и к каждому из них в отдельности: из опытов над поглощением веществ мы знаем, что цеолиты не могут поглощать какое-либо вещество в большом количестве, если при этом есть и другие вещества.

Таковы будут результаты в почве чисто минеральной; если же происходит накопление органических веществ, то является новый фактор поглощения— гуминовокислые соли, и можно думать, что все, содержащееся в этих солях, составляет избыток над тем, что могло бы содержаться в почве чисто минеральной, того же первоначального состава. Не следует аабывать, однако, что органические вещества действуют и в обратном направлении, т. е. способствуют выщелачиванию разных веществ. Конечными продуктами разложения перегноя являются угольная и азотная кислота; из них последняя не может оставаться в почве в свободном состоянии, но тотчас же на место своего образования соединяется с различными основаниями и вместе с ними уходит в более глубокие слои; точно так же и угольная кислота в сильной степени усиливает растворение различных веществ и выщелачивание их в слои более глубокие. По этой причине даже в черноземе мы не находим накопления каких-либо веществ в верхних слоях, где количество перегноя, а следовательно, и гуминовых солей, весьма велико. После всех предыдущих разъяснений, я надеюсь, будет признано, что обогащение верхних слоев почвы питательными веществами возможио только вследствие выветривания безводных силикатов и что общепринятые воззрения относительно переноса веществ растениями из нижних слоев в верхние ни на чем не основаны и несправедливы.

Обратимся теперь к рассмотрению второй части нашего вопроса,—к изучению химических изменении в почвах при возделывании растений и вообще и тех случаях, когда урожаи свозятся с полей и лугов. Предмет этот уже издавна обращал на себя серьезное внимание хозяев, и уже со времен Тэера мы имеем определенные теории относительно этого; в настоящее время обыкновенно полагают, что предмет этот принадлежит к числу наиболее разъясненных. Свозя с определенного пространства известные урожаи, мы удаляем взятые из почвы растениями вещества и, если это повторяем постоянно в течение ряда лет, то почва мало-помалу истощается, и урожаи с нее получаются меньше, очевидно, вследствие сравнительной бедности ее питательными веществами для растений. Все это ясно и неопровержимо; но если мы захотим глубже вникнуть в сущность дела и определить, каковы химические изменения в различных составных частях почвы при ее истощении, то увидим, что наши сведения на этот счет весьма скудны. Прежде всего ознакомимся с ходом уменьшения урожаев и для этого воспользуемся статьею Баталина, основанною на русских данных.

Из сведений об урожаях за много лет в губерниях Казанской и Симбирской, где земли совсем не удобрялись, Баталин вывел следующие величины:

Урожаи в Казанской губернии

Низменная

сторона

Нагорная

сторона

За первые 20 лет (1832—1851) . . .

71,28 мер

61,42 мер

За вторые 20 лет (1852—1871) . . .

52,24 а

54,34 а

В Симбирской губернии урожаи были:

За первые 14 лет (1843—1856) . . .

64,8

мер

» вторые 14 » (1857—1870) . . .

56,0

»

Из тех же цифр Баталин выводит затем следующее правило, объяснить которое нетрудно: чем больше плодородие данной почвы, тем быстрее она истощается; среднее уменьшение урожаев было всего больше на низменной стороне в Казанской губ., затем в Симбирской губ. и, наконец, на горной стороне

в Казанской губ., где почва была всего менее плодородна. Это видно из следующей таблицы.

Величина среднего урожаи в 1-м периоде

Среднее уменьшение урожаев во 2-й период

Низменная сторона Казанской губернии .

71,28 мер

0,95 мер

Симбирской губернии .........

04,80 »

0,63 »

Горная сторонаКазанекой губернии . .

61,42 »

0,35 »

Очевидно, что чем менее свозится питательных веществ, тем слабе&п уменьшение урожаев; но приведенные в последней таблицы цифры показывают, что уменьшение урожаев не пропорционально уменьшению в почве количества питательных веществ; яснее это можно видеть из следующих цифр:

О т н о ш е и и п:

между величинами урожаев В 1-Й период—2-й период

между величинами уменьшения урожаев

Низменная сторона Казанской губернии

1 1

1

Симбирской губернии.........

0,91 0,91

0,66

Горная сторона Казанской губернии . .

0,86 0,88

0,37

В Симбирской губ. в оба периода извлекалось из почвы 0,9 того, что извлекалось на низменной стороне Казанской губ.; если бы урожаи были пропорциональны количеству питательных веществ в почве, то в почве Симбирской губ. было бы 0,9 того количества их, какое было в почве Казанской губ. на низменной стороне; вывоз питательных веществ находился бы в том же отношении, а следовательно, таково же было бы отношение и между уменьшениями урожаев; между тем таблица нам показывает обратное. Таким образом, соотношение между количествами питательных веществ в почве и размером истощения является, повидимому, сложным.

Ввиду этой сложности соотношений очень трудно сказать, в чем заключаются химические изменения в составных частях почвы при ее истощении. Чтобы хотя до некоторой степени выяснить этот вопрос, сделаем следующие сопоставления между составом цеолитной части некоторых почв и составом золы каких-нибудь растений, всего лучше с составом золы лугового сена:

Цеолитная пасть почвы

Зола

лугового

сена

-

Крутого

Груше вии

Кремнезема......

52,23

55,42

27,01

Глинозема......

23,57

24,35

Окиси железа.....

12,06

11,17

1,25

Извести........

5,13

3,51

16,72

Магнезии.......

3,62

2,21

6,31

Кали.........

2,31

2,37

25,54

Натра.........

0,17

0,28

4,43

Сравнение цифр первых двух столбцов с третьим показывает, что при свозе урожаев с полей цеолитная часть почвы должна изменяться в составе она будет через некоторый промежуток времени содержать меньшее количество кали в больше извести и магнезии. Изменения эти, однако, столь незначительны, что при анализах почв они не могут быть замечены даже после большого числа урожаев. Предположивши, что с почвы Крутого снято 60 урожаев сена но 300 пудов сухого вещества в каждом, и сделавши надлежащие вычисления, мы найдем, что состав цеолитной части, если в ней не произойдет никаких других изменений, будет таков:

Первоначальный

состав

Состав после еннтин 10 урожаев

Кремнезема......

52,23

53,00

Глинозема ......

23,57

24,04

Окиси железа.....

12,06

12,29

Извести........

5,13

5,08

Магнезии.......

3,62

3,06

Кали.........

2,31

2,10

Натра.........

0,17

0,13

По отношению ко всей почве, а не к одной только ее цеолитной части изменения были бы еще менее заметны; но и в цеолитах изменения так незначительны, что вообще трудно на основании одного анализа даже заметить их; между тем растения задолго до изменения в такой степени состава почвы уже указывают на истощение ее. Из этого ясно, что растения способны указывать на такие различия в почвах, которые при анализе остаются совсем незамеченными, и потому развитие растений представляет нам единственное средство для суждения об изменениях в почве. Положение ото будете большею подробностью рассмотрено в третьей части настоящей книги.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >