скачать книгу бесплатно
III. Улучшение физических свойств почвы
Если имеется свободный выбор почвы для разведения садов и огородов, то вообще предпочитается суглинистая черноземная почва на юге, в черноземной полосе, и перегнойно-суглинистая почва в средних и северных губерниях (в нечерноземной полосе) с подпочвой, легко пропускающей воду; последнее обстоятельство особенно важно для плодовых деревьев в средних и северных губерниях, но менее важно для огородных и ягодных культур.
Если же, что часто случается, не имеется никакого выбора почвы, то приходится применяться к местным обстоятельствам и принять, к случае надобности, необходимые меры к улучшению физических свойств находящейся в распоряжении почвы, которая может быть песчаной, глинистой, торфяной или иловатой, с большею или меньшею примесью перегноя. Это суть главные почвы, с которыми обыкновенно приходится иметь дело. Значительное физическое улучшение почвы требует больших усилий и потому редко может быть выполнено в совершенстве.
1) Торфяно-болотные почвы. В СССР до сих пор мало возделываются, хотя они могут приносить хорошие урожаи, если участок так расположен, что отведение излишней сырости не встречает препятствий. Примером этого служат многие места в Ирландии, Голландии и северной Германии (Luneburger Haide), состоящие почти из одних органических веществ, с примесью песка. Торфяная почва требует для основательного улучшения значительной примеси минеральных веществ, как, например, глины, песка, песчаного и глинистого мергеля или извести. Способ сжигания дерновых пластов, где это не представляет опасности относительно подземных пожаров, применяемый к торфяникам, как вообще ко всем низменным и кислым почвам, также оказывает хорошее влияние. С этой целью режут весной плугом или лопатами дерн в пласты, толщиной в 2 вершка (9 см), поднимают их боком, прислоняя попарно друг к дружке в виде крыши, и перевертывают их через несколько дней, когда выставленная наружу поверхность высохнет. Когда все пласты почти совсем высохнут, их складывают в поле в небольшие кучки, на равном друг от друга расстоянии. Пласты, образующие эти кучи, кладутся горизонтально и должны иметь между собой промежуточные отверстия, а вся куча в середине – свободное пространство, куда кладется несколько сухого хворосту, щепок, соломы, сухой травы и т. п. для разведения огня. Когда кучи загорятся, то обкладывают их еще снаружи новыми пластами, особенно там, где выходит огонь, и продолжают это до тех нор, пока не останется ни одной дернины. Сжигать совершенно до золы дерн не следует; он должен только разрушиться, чтобы потом легко мог рассыпаться. Когда кучки достигнут этой степени спелости, то их разваливают, вследствие чего огонь сам собой гаснет. Остывшие кучи рассыпают по поверхности поля и заделывают как удобрение. Способ сжигания довольно дорог, но представляет зато действительное средство улучшения кислой почвы.
2) Известковая почва. Известковая почва, в виде глинистого мергеля, обыкновенно представляет собою плодородную и хорошего качества почву; на ней вообще отлично удается древесная растительность; песчаная же почва, содержащая известь, требует улучшения глиной; такие почвы, впрочем, довольно редко встречаются в СССР.
3) Железистая почва встречается часто и отличается красно-бурым цветом, зависящим от водной окиси железа Fe
О
, которая в этой степени окисления, даже в значительном количестве, не имеет вредного влияния на растительность, особенно на возвышенной глинистой почве. На низменных местах иногда встречается гидрат закиси железа зеленого цвета, которая вредна, даже, можно сказать, ядовита для всех культурных растений. Необходимое условие для улучшения такой почвы – основательная осушка, частое и глубокое разрыхление, для того, чтобы все ее части подвергались действию воздуха; при этом вредная закись, соединяясь с кислородом воздуха, превращается в безвредную окись. На низменной железистой, вполне окисленной почве, если она в прочих отношениях доброкачественна, хорошо удаются хмель и овощи.
4) Черноземная почва. Черноземная почва СССР, как в физическом, так и в химическом отношениях, считается одной из лучших и, следовательно, не требует особенных улучшений. Менее плодородны почвы сухих степей юго-востока СССР.
5) Солончаковая почва, или солончак, занимает значительные пространства в южных губерниях и представляет почву мало пригодную без мелиорации по причине примеси значительного количества солей. Эти почвы могут быть улучшены промывкой с быстрым удалением промывных вод.
6) Солонцовые почвы, встречающиеся в черноземной и особенно в пустынно-степной полосе, обладают на некоторой глубине очень плотным, летом отвердевающим в камень слоем. Но и эта почва может быть улучшена запахиванием соломистого навоза и гипсованием.
7) Скелетные почвы, состоящие из более или менее крупных обломков твердых горных пород с примесью незначительного количества мелкой земли, улучшаются только навозкою плодородной почвы; чтобы почву предохранить от размывания на крутых скатах, необходимо складывать поперек скатов дерновые или каменные стены, чтобы удержать почву на месте, как это делается при разведении виноградников и плодовых садов в гористых местах. На такие места почва часто наносится из отдаленных местностей, и эту работу находят настолько же выгодной, как и необходимой. Многие такие горные сады имеют почву, состоящую из одного щебня, подобно новому шоссе, но тем не менее плодовые деревья и особенно виноградники, при помощи небольшой поддержки землею и удобрением, растут прекрасно и дают отличные урожаи.
Замечательно то, что деревья удачно развиваются в одном почти горном щебне, с едва заметной примесью мелкой земли; это, однако, объясняется тем, что корневые мочки имеют способность, посредством выделения кисловатой жидкости, действовать разлагающим образом на горные породы и, таким образом, извлекать питательные вещества даже из твердых масс. Естественно, что разрушающее действие воздуха, воды и тепла главным образом подготовляет почву к заселению ее растительностью. Разумеется, особенно дорогое улучшение не окупится в северных полосах СССР, где климатические условия не допускают культуры растений, дающих соответствующие доходы, и где более удобная почва находится в изобилии. Но все-таки мы видели, с какими огромными усилиями финляндцы и швейцарцы превращают горные скалы в сады и огороды.
IV. Состав и химические свойства почвы
Относительно этого обширного и весьма важного предмета мы отсылаем читателей к специальным сочинениям тех авторов, в трудах которых также подробно излагаются вопросы об удобрении и ассимилировании растениями питательных веществ, находящихся в почве. Позволяем себе сделать здесь лишь некоторые общие замечания.
Во всякой почти почве находятся все необходимые для питания растений вещества, но часто в таком ничтожном количестве или в таких соединениях, что они не удовлетворяют требованиям культурных растений. Такие почвы требуют удобрения, т. е. внесения в них недостающих питательных веществ. Примером недоступности для растений питательного вещества, по причине его нерастворимости, может служить фосфорнокислое железо, часто встречающееся на заболоченных местах. Таким образом, может случиться, что почва, богатая фосфорною кислотою, все-таки не будет удовлетворять требованиям растений в этом отношении. Совершенно бесплодная почва едва ли встречается в природе, если только в ней не находится каких-нибудь веществ, положительно вредных для растений, и если по причине полного отсутствия в ней влаги, или вследствие климатических условий эта почва лишена возможности производить растительность.
При всяком урожае из почвы извлекается часть питательного материала, перешедшего в поспевшие растения; если жатва будет в продолжение многих лет сниматься с поля и при этом не будет производиться возврата почве питательных веществ, то она истощится, т. е. сделается уже неспособной давать удовлетворительные урожаи. Почва прежде всего бывает истощена относительно тех веществ, которые встречаются в ней в относительно малых количествах и которых для питания и развития растений требуется больше.
Иногда в почве может случиться недостаток в извести, как питательном веществе, и в таких случаях мергель или известкование действуют весьма полезно. (Но такие случаи встречаются редко. Обычно известкование привносит пользу другими своими особенностями. Извести же растения настолько мало потребляют, что необходимое количество ее всегда находится даже в самых бедных почвах)[1 - Все приведенные в скобках дополнения в общей части сделаны проф. П. Н. Штейнбергом. – Примеч. ред.]. Недостатка же в кремневой кислоте, окиси железа и глинозема в почве никогда не встречается.
Если в почве недостает хоть одного из существенных питательных веществ, принимающих участие в организации растений, то они либо погибают на такой почве, либо развиваются весьма слабо, несмотря на то что все остальные вещества могут находиться в почве в изобилии. В искусственной почве, напр., не содержащей железа, растения погибают от хлороза (бледности), потому что железо принимает участие в образовании хлорофилла, вещества, от которого зависит зеленый цвет растений и без которого они не могут развиваться. Истощенная культурными растениями почва, пролежав несколько лет под слабою растительностью, напр., дерном, восстановляет до некоторой степени свою производительную способность. В таком случае, выветриванием минеральных составных частей почвы в ней подготовляется более питательных веществ, чем извлекает дерн, и, следовательно, образуется запас необходимых для развития растений веществ. Кроме того, дерн, при последующей обработке, обогащает почву органическими веществами. Вот причина, почему залежная почва (залежь) отличается особенно высокою производительностью.
Выше мы говорили о веществах, присутствие которых необходимо для развития растений; как эти, так и другие вещества открываются и определяются количественно с помощью химического анализа. Чтобы представить читателям пример, сообщаем анализы, где количественно определены составные части двух почв: гуслицкой (СССР) и саацкой (Богемия), на которых расположены хмельники. Заимствую эту таблицу, а также и некоторые другие данные из моего сочинения: «Хмелеводство в России и за границей». В 1.000 частях почвы найдено:
Почва гуслицкая песчаная, перегнойная; саацкая – супесчаная, иловатая и железистая, красного цвета. Разница между обеими, по отношению содержания некоторых составных частей, весьма велика, но тем не менее та и другая удобны для разведения хмеля; саацкая также пригодна для культур различных овощных растений.
Количество растворимых веществ в саацкой почве значительно больше, нежели в почве гуслицкой, что может служить хорошим признаком для первой. Из сравнения этих анализов видно:
1) Кремнезем в обоих находится в громадном количестве. Он хотя входит в состав растений, особенно злаков и некоторых пальм в значительном количестве, иногда даже буквально покрывает их, но все-таки не составляет такой существенно необходимой части, чтобы растения, вообще, страдали от недостатка этого вещества, которое в известных случаях может понизиться на половину нормального количества без заметного ущерба для растений.
2) Серная кислота может находиться в почве в соединении с известью, в форме гипса, но может встречаться и в других соединениях и принадлежит к необходимым питательным веществам. Капуста, хрен, горчица, кресс, ложечная трава и брун-кресс, вообще все крестоцветные и бобовые растения особенно богаты серой, которую они заимствуют из сернокислых соединений, находящихся в почве. Количество серы в почве чрезвычайно различно, как видно из анализов.
3) Углекислота находится в большем или меньшем количестве во всякой почве, а также в воздухе и воде. В почве она постоянно образуется при разложении перегноя, а в воздухе при горении, брожении и дыхании животных. Огромная масса развивающейся таким образом угольной кислоты поглощается растениями, иначе она отравила бы воздух. Долгое время не знали, каким путем попадает углекислота в растения и, наконец, пришли к убеждению, что она поступает через устьица листьев в межклеточные ходы, где под влиянием света она разлагается на углерод и кислород; первый усваивается растениями, а второй выделяется таким же путем, каким поступает углекислота. Могут ли корни растений тоже заимствовать угольную кислоту из почвы – не доказано; если заимствуют, то, вероятно, с водою. (Под влиянием солнечного света и хлорофилла, находящегося в зеленых частях растений, из углекислоты и воды образуются углеводы, и рядом с этим выделяется некоторое количество кислорода.)
4) Фосфорная кислота – одно из самых важных для жизни растений веществ, и потому она составляет самую ценную составную часть многих удобрений. Она находится в экскрементах животных, но особенно ее много в костях, в виде фосфорнокислой извести. В некоторых местностях фосфорнокислая известь встречается в виде минералов, называемых апатитом и фосфоритом и залегающих, нередко в виде особых залежей, напр., в Курской губернии, где она носит название саморода. Найденные анализом в двух вышеуказанных почвах количества фосфорной кислоты очень значительны; обыкновенно ее содержится гораздо менее, приблизительно не более трети этого количества. Фосфорная кислота поступает через корни в растения и встречается во всех их частях, но главным образом она способствует развитию семян хлебных и других растений.
5) Окиси железа в одной почве почти в 6 раз более чем в другой; наименьшее количество, около 0,725 %, считается, вообще, достаточным, хотя хмель, кажется, лучше родится на более железистой почве.
6) Окись алюминия или глинозем обыкновенно составляет, после кремнезема, главную массу почвы. Глина в природе чрезвычайно распространена; она образуется вследствие разложения полевого шпата, глинистых сланцев и других, богатых глиноземом, горных пород. Глина, между прочим, часто содержит железо в виде окиси и закиси, отчего она в верхних слоях красная, а в нижних зеленоватая или синеватая; изредка глина встречается в почти чистом виде, и тогда она совершенно белая.
7) Окись марганца в некоторых почвах, особенно железистых, встречается в значительном количестве; в других же имеются только следы ее, или же она совершенно отсутствует. (В настоящее время, по-видимому, доказано, что присутствие окиси марганца в почве, даже в незначительном количестве, имеет большое влияние, в смысле плодородия почвы.)
8) Окись кальция, или известь, принадлежит к необходимым питательным веществам; она находится во всякой почве, но иногда в недостаточном количестве. Например, в гуслицкой почве ее очень мало (0,6 %), в саацкой – весьма достаточно (2,4 %). В горных породах известь входит в состав многих минералов; чаще всего она встречается в виде углекислой извести (известняк, мрамор, мел и мергель), редко в виде сернокислой (гипс) и еще реже в виде фосфорнокислой (апатит). Углекислая известь часто находится в смеси с различными минералами, как глина, кремневая кислота. В доломите углекислая известь находится в соединении с углекислою магнезиею.
9) Окись магния, или магнезия, всегда находится в некотором количестве в известняках и вообще встречается в небольших количествах во всякой почве; но ее всегда бывает достаточно для растений, которые нуждаются в ней в значительно меньшей степени, чем в извести. В саацкой почве магнезии более 1 %.
10) Окись калия (кали) вместе с фосфорною кислотою играет главнейшую роль в жизни культурных растений. В почве кали всегда находится немного, и извлеченное растениями количество, вследствие дороговизны калийных удобрений, трудно возместимо. В природе кали встречается в полевошпатовых горных породах и в золе растений. В Германии открыты залежи калиевых соединений, которые поступают в торговлю как удобрительные вещества под названием стасфуртских солей. (Калийные соли найдены и у нас в Приуралье.)
11) Окись натрия (натр) находится в почве только в малом количестве, и далеко не так существенна для растений, как кали. Полагают, однако, что натр в некоторых случаях может заменить кали. Хлористый натрий или поваренная соль, как известно, встречается в большом количестве в некоторых местностях СССР и других стран и рекомендуется иногда как удобрительное вещество для спаржи, морской капусты и, вообще, растений морских берегов.
Кроме означенных минеральных веществ, в золе растений найдены еще многие другие, значение которых пока не выяснено. К числу таких принадлежат медь и цинк, встречающиеся в очень многих растениях, рубидий – в свекле, литий в табаке и пр.
В книжках по земледелию, садоводству и пр. там, где они касаются химических вопросов, часто встречаются знаки в виде латинских букв и арабских цифр, которые многим читателям, к их великому огорчению, остаются непонятными, между тем как они в сокращенной форме очень ясно выражают буквами – из каких элементов, а цифрами – из каких их количеств состоит данное вещество. Точно так же, как в повседневной жизни р. означает рубль, п. – пуд, ж. д. – железная дорога и т. д., в химии Fe означает Ferrum, т. е. железо, А1 – алюминий, Н – Hydrogenium, т. е. водород, О – Oxygenium, т. е. кислород: Н
О означает соединение из двух атомов водорода с одним атомом кислорода, т. е. воду. Здесь два атома (т. е. две химические единицы) водорода связаны одним, эквивалентным пм (т. е. равносильным), атомом кислорода. Эквивалентность, однако, далеко не означает одинаковости весов ила объемов, так как, например, в состав воды на одну весовую единицу водорода входят 8 таковых же единиц кислорода. Таким образом, один атом кислорода в 16 раз тяжелее атома водорода; в других случаях различая бывают еще значительнее.
При химическом соединении двух или большего числа тел в одно обыкновенно совершенно изменяются их физические свойства. В воде, например, никто не узнает упомянутых двух газов, но химики умеют восстановить их из воды.
В нашу задачу объяснение химических знаков входит лишь настолько, насколько они встречаются в анализах почвы и растительных продуктов. Отдельные буквы всегда обозначают основные, неразделимые на составные части вещества, т. е. химические элементы. Таких элементов в земной коре известно 88. Мы коснемся лишь немногих, важнейших для нас.
Насколько химические элементы вообще способны соединяться, они соединяются между собой в отношениях указанных чисел или величин кратных этих чисел. Химические элементы весьма редко встречаются в чистом виде в природе, но большей частью в виде соединений, особенно часто с кислородом, как, например, железо, алюминий, водород.
Совершенно отличными от химических соединений являются смеси, например, почва, состоящая из смеси множества различных соединений. Ближе подходят к химическим соединениям растворы, но и в них между растворителем и растворенным веществом нет определенного количественного соотношения, и они легко разделяются испарением растворителя, например, в случае водного раствора сахара или соли.
Примеры состава некоторых органических соединений:
Некоторые кислоты
Некоторые соли
Примечание. Всякое культурное растение содержит одно или несколько растительных соединений в виде крахмала, масла, сахара и пр., от которых главным образом зависит питательное или техническое значение растительных продуктов.
Несколько отличительными от только что названных веществ являются растительные основания – алкалоиды – свойственные известным видам. От присутствия в растениях различных алкалоидов зависят их лечебные, возбудительные, успокаивающие, наркотические или ядовитые свойства.
Некоторые алкалоиды мы весьма легко добываем в домашнем хозяйстве простой вытяжкой горячей водой; таковы кофеин или теин в кофе и в чае. Другие же получаются в чистом виде только при помощи более сложных химических операций, напр., никотин из табака и дигиталин из Digitalis (наперстянки), оба смертельно ядовитые.
Самым разнообразным изо всех растительных соединений является дубильная кислота. Она встречается во всяком высшем растении, но добывается, разумеется, только из тех, которые содержат ее так много, что окупаются издержки по ее получению; по происхождению того или другого растения она получает соответственное название. У нас главнейшим материалом для добывания дубильных веществ служит кора дуба и ивы, особенно Salix саргеа и S. cinerea, а на юге различные виды рода Statice и Rhus, особенно Rhus coriaria. Всего богаче по содержанию дубильного вещества – чернильные орешки, привозимые к нам с юга; они дают с железом в воде черно-синюю жидкость – чернила.
Общий признак кислот состоит в том, что они превращают синюю растительную краску (лакмус) в красную или розовую. Неорганические кислоты играют огромную роль в технологии, органические – в ежедневной жизни. Все наши плоды и ягоды, напр., земляника, смородина, виноград, яблоки и пр. и приготовляемые из них напитки содержат в значительном количестве растительные кислоты, которые вместе с сахаристыми и ароматическими веществами и придают им, известный всякому, приятный освежающий вкус.
Из солей нас интересует особенно хлористый натрий NaCL, т. е. поваренная соль, как необходимая приправа в пище человека и скота.
Далее, некоторые соли имеют огромное значение как удобрительные вещества. Таковы, напр., чилийская селитра или азотнокислый натрий NaNO
, калиева селитра KNO
и стассфуртские калийные соли: K
SO
и KCI.
Как дезинфекционные средства играют огромную роль ляпис, белильная известь и медный купорос; последний представляет чуть не единственное универсальное средство от всех низших паразитов наших культурных растений, причем последним он не причиняет вреда, а даже некоторую пользу при умеренном применении. Глауберова соль, сода и квасцы суть медицинские и технические вещества.
Точное определение качества и количества составных частей различных минеральных и органических соединений навело на мысль, нельзя ли искусственно-синтетически создать таковые прямо из химических элементов, независимо от природы и растений.
Во многих случаях это действительно уже удалось промышленной химии, особенно относительно красящих веществ, не только неорганических, но также и органических, хотя создание органических красок считалось раньше монополией растительного царства. Ясно, однако, что если удастся без особых препятствий соединить углерод, водород и кислород в вышеуказанном для сахара отношении, то будет фабриковаться искусственный сахар, и свекловица, которая у нас служит для производства сахара, потеряет свое экономическое значение.
V. Почва и естественная растительность
Хорошая, неистощенная, естественноплодородная почва чрезвычайно способствует всем садовым культурам; поэтому только в крайних случаях довольствуются почвой бедной и истощенной, так как улучшение, составляющее необходимое условие для успешной культуры, в последнем случае обходится довольно дорого и может даже повести к прямым убыткам. Что данная естественная почва плодородна, лучше всего обнаруживается покрывающею ее естественною растительностью и состоянием ее. Лиственные древесные породы, кормовые травы, злаки и даже некоторые сорные растения своим присутствием и степенью развития часто прямо указывают на качества почвы. Кто ближе знаком с местною флорой, тот может до некоторой степени верно судить о физических свойствах и о составных частях почвы, которые выражаются в произрастании некоторых особенных видов растений на песчаной, глинистой, известковой или перегнойной почвах.
Так, например, из древесных растений дуб, яблоня, ясень и вяз указывают на тяжелую почву; сосна, клен, орешник, ракитник и вереск – на легкую; липа, рябина, жостер, бузина и малина – на черноземную, а ежевика – на известковую почвы. Ольха, ива, калина и крушина обозначают влажные места; Ledum, Andromeda, Myrica – болотные и торфяные места. Число травянистых растений, которые с большим или меньшим основанием приняты за почвенные указатели, бесконечно; мы упомянем только о немногих из них. Глинистой почве свойственны: мятлик (Poa. pratensis), ежа (Dactylis glomerata), чертополох (Cirsium arvense) и молочник полевой (Sonchus arvensis). Легкой песчаной почве – пырей, овсяница овечья (Festuca ovina), Aira flexuosa, Phleum Bohmeri и Medicago lupulina. Перегною – крапива, пырей, лопушник и молочник огородный (Sonchus oleraceus), известковой – копытник (Tussilago), Aster Amellus; гипсовой – различные виды Gypsophila, из коих у нас чаще встречается только однолетний G. muralis, на известковом мусоре и прочих бесплодных сухих местах. Торфяной – Spiraea ulmaria, осока, тростник и пушица разных видов. Влажной почве свойственны: Aira caespitosa, Phalaris arundinacea, Agrostis stolonifera, Alopecurus geniculatus, щавель, хвощ, незабудка, мокрица, различные дикие гречихи и проч., которые отчасти уже составляют переход к водяным растениям.
Приблизительно верная оценка почвы также может быть произведена прямым исследованием толщины и свойств верхнего пласта; для этой цели вырывают яму около одного арш. (71 см) или более глубины и прямо на глаз судят, по поднятой почве о ее свойствах; точно так же на отвесных стенах ямы может быть измерена толщина почвенного и подпочвенного слоев. Особенную плодородность почвы прежде исключительно приписывали содержащемуся в ней перегною, но впоследствии пришли к заключению, что растения питаться органическими веществами не могут, даже вполне развиваются при их отсутствии, тогда как при недостатке некоторых минеральных веществ жизнь растения становится невозможной. Следовательно, для поддержания этой жизни, т. е. для питания растения, необходимы известные минеральные вещества, а именно: кали, известь, магнезия, окись железа, фосфорная кислота, серная и азотная кислота (или аммиак); из воздуха же растения принимают угольную кислоту, углерод которой входит в состав органической части растения.
При всей основательности, так называемой, минеральной теории, нельзя забывать, что перегной производит неоценимое физическое улучшение тяжелой почвы и что, сверх того, в перегное тоже находится значительное количество необходимых для жизни растений минеральных соединений и, наконец, много не менее важных азотистых, главным источником которых служит перегной и навоз.
В жизни растений большое значение имеют также бактерии.
Особенно важную для растительности роль играют в почве бактерии, вызывающие нитрификацию, т. е. превращение недоступных или малодоступных для растений азотистых веществ в легко доступные азотнокислые соли. Нитрифицирующая бактерия есть особый вид – Bacillus nitrificans Шлезинга и Мюнца или Nitromonas Виноградского. В кубическом дюйме (16 см
) перегнойной почвы нитрофицирующие бактерии встречаются миллионами; они разрушаются так же быстро, как размножаются, и обогащают почву деятельными азотистыми соединениями на пользу растений.
Такую же пользу извлекают растения из семейства бобовых от другой бактерии, названной Пражмовским Bacillus radicicola, которая поселяется непосредственно на корнях бобовых, где вызывает образование известных корневых шишечек или желвачков; такие желвачки легко наблюдать у гороха, бобов, люцерны, вики, клевера и т. д. Чистые культуры некоторых из этих бактерий бобовых уже поступили за границей в торговлю под названием nitragin; нитрагином смачивают семена перед посевом. Роль этих бактерий состоит в том, что они усвояют недоступный для высших растений свободный азот воздуха почвы и переводят его в соединения, полезные для их питания. Благодаря этим бактериям, бобовые растения могут обходиться без какого бы то ни было азотистого удобрения. Упомянем здесь еще один ряд низших организмов, грибки Mycoriza, которыми обрастают корневые мочки многих древесных растений в виде грибного мицелия; они служат, как полагают, необходимым питательным пособием для растений-хозяев, которые, в свою очередь, отпускают им необходимые питательные вещества. Такие сочетания, основанные на обоюдной пользе, получили название «симбиоза».
VI. Воздух и органические вещества
Минеральные вещества (зола) составляют ничтожную по весу составную часть растений; главную же массу составляют органические вещества, которые при накаливании, при доступе кислорода воздуха, сгорают и оставляют только минеральную несгораемую часть (золу), в количестве от 3 до 6 процентов, редко более, напр., в некоторых травянистых растениях до 18 %. Исследование состава органических веществ растений принадлежит области так называемой органической химии, которая также занимается вопросом об источнике органических веществ. Вопрос о способе усвоения веществ растениями излагается в физиологии растений. Поэтому для изучения этих вопросов я отсылаю читателей к учебникам физиологии и химии.
Элементы, входящие в состав органической части растений, суть следующие (буквы С, Н и др. – химические знаки, а цифры – атомные веса):
1. Углерод (Carbonium) С. = 12.
2. Водород (Hydrogenium) Н. = 1.
3. Кислород (Oxygenium) О. = 16.
4. Азот (Nitrogenium) N = 14.
Элементы никогда не поступают в растения в чистом виде, а всегда в соединении, состоящем из двух или более элементов. Растения не могут усвоить прямо углерод, азот или водород, а всегда ассимилируют их в виде соединений.
1) Углерод составляет главную массу твердых веществ растений, а именно до 40 % в сухих древесных породах; остальные 60 % составляют водород и кислород (около 40 %), вода (около 15 %) и минеральные вещества (3–6 %). Семена растений еще богаче углеродом; особенно в этом отношении замечательны семена масличных растений. Благодаря высокому процентному содержанию углерода в древесине, масле, смоле, торфе, каменном угле, эти вещества могут служить нам нагревательным и осветительным материалами. Громадная масса углерода, превращающаяся при горении и гниении в углекислоту, должна обратно поступать в растения из воздуха через микроскопические отверстия листьев (устьица), – где она снова разлагается на углерод и кислород, который поступает обратно в воздух. В чистом виде углерод встречается в природе только в алмазе; графит, антрацит, древесный и каменный угли содержат значительную примесь других веществ. Соединение углерода с кислородом, т. е. угольная кислота (СО
), встречается в соединении со многими основаниями, образуя углекислые соли, из коих углекислая известь для нас имеет наиболее важное значение. В воздухе и почве встречается небольшое количество свободной угольной кислоты. В вулканических местностях она часто выделяется из трещин скал, причем вследствие большего сравнительно с воздухом удельного веса, она занимает нижний слой атмосферы в таких местностях, так что случайно попавшие сюда животные погибают (Собачья пещера). Растения в чистой углекислоте существовать не могут и погибают; так в вулканических местностях во время извержений, вследствие местного накопления углекислоты, погибает вся растительность. После одного извержения Везувия, в начале прошлого столетия, найдено и опубликовано 43 места, где скопились значительные количества углекислоты. Углерод с кислородом образуют еще и другое соединение, называемое окисью углерода (СО), которое представляет собою весьма ядовитое газообразное тело, то самое, которое производит «угар». Угар вредит растениям менее, чем животным, не убивает их, но производит болезненное состояние: угоревшие в комнате или оранжерее камелии теряют цветочные почки. Другое опасное соединение углерода с водородом – болотный газ СН
, смесь которого с воздухом, приведенная в соприкосновение с пламенем, взрывается. Газ этот часто встречается в каменноугольных копях, где его взрывы причиняют большие несчастья.
Заботиться о доставлении растениям угольной кислоты – нет надобности; ее всегда достаточно содержится в воздухе, воде, почве и различных соединениях; кроме того, она развивается при тлении навоза; торфяная почва изобилует углеродом, и из нее очень часто выделяется вышеупомянутый болотный газ.
2) Водород очень распространен в природе, но никогда почти не встречается в чистом виде, а всегда в соединения с другими элементами; самое распространенное соединение водорода есть вода, т. е. соединение его с кислородом (H
O). Вода, содержащая в растворе углекислоту, есть могущественный растворитель и играет весьма важную роль в экономии растительного царства. Вопрос о снабжении растений водою, равно как и вопрос об удалении излишней сырости, будут рассмотрены нами ниже. Водород, в соединении с азотом, образует аммиак; с кислородом и в то же время с азотом дает азотистую и азотную кислоты, а соединяясь с углеродом, дает, как было сказано, болотный газ. В организме растений и животных водород составляет не более 5–6 %.
3) Кислород в смеси с азотом образует воздух, в котором первого по объему заключается 21 %, а второго 79 %. Кислород входит в состав растений в значительном количестве и составляет в них от 30 до 40 %. Сверх того, он входит в состав многочисленных соединений, образующих твердую кору земного шара: только, так называемые, благородные металлы: золото, платина и серебро встречаются в природе не в окисленном состоянии. Горение, тление суть один; и тот же процесс окисления – соединение кислорода с растительными и минеральными веществами, – совершающегося только с различною степенью скорости; при этих процессах всегда развивается теплота.
Растения, кроме кислорода, выделяют также углекислоту, причем углекислота выделяется ночью; при этом, как и при дыхании животных, развивается теплота, хотя и в незначительной степени. Почти весь находящийся в составе растений кислород поступает в них через посредство корней, в виде кислородных соединений, составляющих питательные вещества. При неисчерпаемости источников кислорода растения могут получать его в неограниченном количестве и без всякой заботы со стороны человека. Кислород обладает еще свойством под влиянием фосфора или электрической искры, а может быть при многих других обстоятельствах, переходить в особое видоизменение, называемое озоном или озонированным кислородом. Озон есть газ с едким, характерным запахом, обладает свойством окислять многие вещества, на которые обыкновенно кислород не действует (так, напр., окисляет серебро), и, подобно хлору и серным парам, обесцвечивает многие краски. Нет сомнения, что озон, который всегда находится, хотя и в ничтожном количестве, в воздухе и почве, принимает участие в разложении и образовании различных соединений.
4) Азот составляет около 80 % воздуха, в котором он находится в смеси с кислородом. Этот элемент, в противоположность кислороду, отличается полною индиферентностью и даже совсем не соединяется со многими элементами. В растительных веществах азота находится сравнительно немного, но тем не менее он играет довольно важную роль, и количество его определяет степень питательности растительных веществ как для человека, так и для животных. В веществах животного происхождения его находится больше; так, в мясе, коже, рогах, волосах, ногтях и копытах он составляет значительный процент. Из культурных растений азота наиболее содержится в семенах хлебных и особенно бобовых растений, где его содержание доходит до 60 % по весу.
В свободном состоянии азот вообще не усвояется ни растениями (кроме бобовых), ни животными, и только немногие из его соединений способны быть ассимилированными растениями. Бобовые растения способны усваивать свободный азот из атмосферы при помощи специфических бактерий, поселяющихся на их корнях. Главным источником азота всегда останется азотистое удобрение, как, например, извержения животных, роговые стружки, чилийская селитра (азотнокислый натр) и другие азотистые удобрительные вещества. Это, на практике основанное мнение, противоречит мнению Либиха о том, что будто бы растения в природе без нашего содействия находят достаточное количество азота в различных соединениях, находящихся в почве и в воздухе; на самом деле все эти источники недостаточны для достижения роскошного развития, какого требуют овощные растения. Надобно заметить, что азотистое удобрение особенно способствует развитию листьев и стеблей, но не семян, следовательно, менее выгодно при семеноводстве, чем при культуре овощных листостебельных растений.
В области растительной физиологии ни один вопрос не подвергался такой подробной и всесторонней разработке, как вопрос об источнике и усвоении растениями азота; тем не менее, он до сих пор остается вопросом, еще не вполне разрешенным. Во-первых, относительно источника азота заметим следующее: нейтральный азот воздуха, который при обыкновенных условиях не соединяется с кислородом, обладает однако способностью, под влиянием электрической искры (молнии), соединяться с кислородом и водою и образовывать таким образом азотную кислоту (HNО
), которая действительно, всегда, хотя и в ничтожных количествах, встречается в воздухе, воде и почве и притом летом более, а зимою менее. Кроме этой степени окисления азота существует еще несколько других, но так как они не имеют для нас значения, то мы их оставим в стороне. Азотная кислота представляет собою жидкость, разрушающую не только все органические вещества, но растворяющую почти все металлы. Разумеется, ничтожные количества азотной кислоты, находящейся в воздухе и воде, не могут действовать так энергично, и понятно, что в почве в свободном состоянии ее не бывает, а встречается она там в виде солей калия, кальция и др. На старых, пропитанных водою и навозною жидкостью кирпичных стенах конюшен часто наблюдаются нежные белые кристаллические налеты, состоящие из известковой соли азотной кислоты, то есть азотнокислого кальция (Ca(NО
)
.
При разложении азотистых органических веществ всегда образуется соединение азота с водородом – аммиак (NH
).
Аммиак представляет собою газообразное вещество с сильным характерным едким запахом; он прямо соединяется с кислотами, образуя соли, из которых особенно углекислый аммиак имеет весьма важное для растений значение, ибо он, как кажется, доступнее других солей. Исследования показали, что растения, за исключением бобовых, для образования содержащихся в них азотистых веществ не могут пользоваться свободным азотом, но зато те же исследования показали, что растения могут одинаково пользоваться для образования азотистых веществ и аммиачными соединениями, и азотнокислыми солями.
При известных условиях аммиак может окисляться вышеупомянутыми нитрифицирующими бактериями в азотную кислоту: для совершения этого процесса необходимы – достаточный доступ воздуха, присутствие влаги и щелочи и известная температура (от + 10 до+35°); на этом процессе основано получение селитры в буртах.
Шенбейн показал, что при испарении воды свободный азот воздуха окисляется, причем образуется азотисто-кислый аммиак (NH
NO
).
При гниении навоза, и особенно конского навоза, выделяется вместе с водяными парами огромное количество аммиака, запах которого слышен кругом навозных куч и на свежеудобренном поле. Для сбережения удобрительной силы навоза весьма полезно препятствовать, по возможности, потере аммиака покрытием навоза землею, составные части которой в состоянии поглощать аммиак.
Благодетельное влияние небольших количеств аммиачных паров особенно ясно выражается на растениях, растущих в парниках или теплицах, нагретых навозом, ибо те же самые растения развиваются значительно хуже, если они будут помещены в парниках или теплицах, нагреваемых топливом; это особенно относится к тыквенным и овощным растениям. Хвойные растения, папоротники и все плодовые деревья не любят большого количества таких паров; они особенно вредны цветам всех растений.
При соединении азота с углеродом получается синерод, который с водородом образует сильнейший яд – синильную кислоту: соединения последней нередко встречаются в растениях; так, напр., в малом количестве она находится в листьях лавровишневого дерева (Prunus Laurocerasus), в семенах горького миндаля, апельсинов, лимонов, яблок и мн. друг. Из этого не следует заключать, что растения заимствуют синильную кислоту извне: она образуется в самом растении. В медицине это ядовитое вещество употребляется в виде чрезвычайно слабого раствора и применяется как успокоительное средство при сердцебиении и нервном возбуждении.
VII. Воздух и водяные нары. течение и давление воздуха
Воздух, как выше было сказано, состоит из смеси кислорода – около 21 % и азота – 79 %, по объему; кроме этих главных составных частей, воздух содержит около 4 десятитысячных частей углекислоты и ничтожные (миллионные части) количества азотной кислоты. Далее, воздух постоянно содержит переменные количества воды в виде паров, тумана или облаков. В этой воздушной смеси находятся наземные части растений и подвергаются ее благодетельному, а иногда и гибельному действию.
