Глава 5. Угольная кислота в почве
Многие исследователи видят причину пышного развития растительности древнего мира в том, что тогда атмосфера была богаче угольной кислотой, чем теперь. Поэтому Либих, придерживался мнения, что, если мы желаем получить максимум урожая, в короткий вегетационный период, то мы должны искусственно обогатить атмосферу угольной кислотой.
Опыты профессора Годлевского показали, что самый быстрый рост у растений наблюдается при содержании в воздухе от 5 до 10% угольной кислоты. Хотя Мейер в своих опытах не обнаружил заметного увеличения урожаев растений, выращиваемых в атмосфере, обогащенной угольной кислотой.
Объемное содержание угольной кислоты в атмосфере достигает 0,0002-0,0005 частей, угольная кислота непосредственно усваивается растениями, а также способствует увеличению растворимости минеральных веществ почвы. По этим причинам ее присутствие в почве желательно. Но так как угольная кислота подавляет микроорганизмы, вызывающие нитрификацию, то с этих позиций почва должна быть свободна от угольной кислоты.
Как видим, налицо разногласия, которые непременно следует примирить, если мы желаем получать высокие урожаи.
В опытах Штеккорда и Петерса в почву ежедневно вводили 400 см? угольной кислоты и 1200 см? воздуха. В итоге эта почва дала вдвое больший урожай растений, чем та же почва, но без добавления этих газов. Следовательно, для тог, чтобы почва могла обеспечить высокий урожай, она должна содержать в себе и угольную кислоту и воздух.
Природа превосходно разрешила этот вопрос, вследствие чего мы видим чрезвычайно обильную растительность в лесах и степях, до которых человек еще не добрался со своей культурой.
В девственных почвах органические остатки находятся постоянно вверху, а потому они имеют достаточно воздуха и нитрификация в них происходит чрезвычайно быстро. Так профессор Костычев обратил внимание, что листья в лесу подвергаются полному разложению в течение одного года. Также энергично происходит нитрификация и в степях.
Происходит это, кроме всего прочего, и потому, что угольная кислота, выделяющаяся при разложении органических остатков, не может вредить микроорганизмам, вызывающим разложение. Более тяжелая, чем воздух (1,5 раза) угольная кислота проникает в почву глубже, чем воздух и там оказывает свое благотворное влияние на минеральную часть почвы, перегной же разлагается при изобилии атмосферного кислорода.
Глубокая вспашка нарушает естественное сложение плодородного слоя. Она перемещает органические остатки вглубь почвы, где кислорода не хватает, а угольной кислоты избыток. Вследствие этого нитрификация прекращается полностью или же происходит чрезвычайно медленно. Поэтому не могут ни образоваться азотистые соединения, ни разлагаться минеральные вещества почвы. Целые куски навоза годами лежат в земле не разлагаясь, земледельцы же покупают чилийскую селитру, суперфосфат и каинит. Новая система обработки, концентрируя и постоянно правильно и беспрерывно разлагаться этим остаткам при обилии воздуха.
Образовавшаяся в верхнем слое угольная кислота, как относительно более тяжелая, опускается в нижние слои, где перегноя меньше, или его совсем нет. Там процессам нитрификации она ущерба не приносит, но оказывает положительное влияние на минеральную часть почвы, растворяя фосфориты и полевые шпаты. Тем самым она снабжает растения самыми главными после азота элементами питания – фосфором и калием.
Находящийся в почве фосфор находится в соединениях с кальцием, железом, отчасти в виде фосфорного магния и аммиака. Фосфорнокислый кальций может быть в трех формах: трех основный, двух основный и, наконец, кислый (1 равная по весу часть кислоты на 3,2 или 1 часть основания). Последнее соединение растворяется лучше всего, но в таком виде в почве оно не встречается. Искусственное удобрение суперфосфат представлен в этой кислой формой фосфорнокислого кальция, но в почве она переходит в соединение менее растворимое. Трехосновный фосфорнокислый кальций соединение чрезвычайно трудно растворимое: но одну часть сухой соли необходимо 331847 частей воды, а на одну часть влажной соли – 12610 частей воды.
Поэтому при изобилии фосфорнокислых соединений почва часто бывает не плодородной, если только умелой обработкой мы не сможем увеличить растворимость соединений фосфора. Задача эта решается легче, если вода, находящаяся в почве, насыщена угольной кислотой. Тогда для растворения 1 части трехосновного фосфорнокислого кальция (наиболее трудно растворимого) требуется воды только 1250 частей, т.е. почти в 30 раз меньше.
В воде, насыщенной угольной кислотой, растворяется также и фосфорнокислое железо. Фосфорнокислый магний растворяется в сернокислом аммиаке и азотнокислом калии, присутствие которых в почве зависит также от правильного разложения перегноя, что может гарантировать только исключительно наша система.
Снабжающий растения калием полевой шпат принадлежит к простым минералам, так как ? древних горных пород сложены полевым шпатом, который после выветривания образует преимущественно плодородную почву. Полевой шпат представляет собой двойную соль кремнекислоты. Чаще всего это бывает глинистый кремнезем в соединении с кремнеземом калиевым, натриевым или кальциевым. В соответствии с минералом, входящим в состав полевого шпата, он разделяется на калиевый (ортоклаз), натриевый (альбит) и кальциевый (анортит). Смесь альбита с 3 частями анортита называется лабродором, смесь же в другой пропорции называется омпоклазом. Самым главным для земледелия и, к счастью, самым распространенным является калиевый полевой шпат, ортоклаз, содержащий в себе, главным образом, глинистый и калиевый кремнезем и лишь отчасти – кремнезем натриевый и кальциевый.
Полевой шпат выветривается довольно легко. Самый важный для нас калиевый и глинистый полевой шпат под влиянием угольной кислоты разлагается на нерастворимый глинистый кремнезем (глину) и на кремнезем, высвобождая при этом калий.
Процесс этот совершается следующим образом:
| Полевой шпат содержит: | Глина, образующ., из него содержит: | Выделяется: | |
| Глины | 18,1% | 18,1% | - |
| Кремнезема | 65,2% | 21,7% | 43,5% |
| Калия | 16,7% | - | 16,7% |
| Воды | - | 6,3% | - |
| ИТОГО: | 100,0% | 46,1% | 60,2% |
После выветривания полевого шпата под влиянием угольной кислоты, новообразовавшийся калий растворяется в воде и служит питанием для растений.
Как мы видим, только исключительно новая система обработки может обеспечить в почве максимум угольной кислоты за счет быстрого разложения верхнего слоя, богатого органическими остатками. Только при новой системе обработки проникающая вглубь угольная кислота находится в надлежащем месте, не мешает нитрификации и должным образом выполняет свою функцию – делать доступными для растений питательные вещества, содержащиеся в почве.
И в отношении угольной кислоты, как и во всем другом, наша система обработки имеет решительное преимущество перед глубокой вспашкой.
Глава 6. Температура почвы
При обработке почвы мы должны обращать внимание на температуру главным образом с двух позиций: 1) с позиции атмосферной ирригации и 2) с позиции нитрификации.
Атмосферная ирригация, т.е. конденсация росы в почве, может происходить только тогда, когда температура почвы ниже, чем температура воздуха. Более подробно этот вопрос мы рассмотрим в отдельной главе, теперь же отметим, что, чем ниже температура почвы, тем больше росы в ней будет осаждаться.
Следовательно, с позиции атмосферной ирригации температура почвы должна быть максимально низкой. Такая низкая температура преобладает в почве под лесом. От сильного нагревания почву защищают: 1) затеняющие листья деревьев и 2) лесная подстилка. Поэтому в лесах почва так обильно конденсирует росу, что воды хватает не только на громадные потребности деревьев. Часто избыток влаги отводится из леса в виде многочисленных родников и ручьев, которые после вырубки леса, как правило, высыхают.
Следовательно, если бы речь шла только об обогащении почвы влагой, то достаточно было бы обеспечить ее рыхлость и низкую температуру. Но задача усложняется тем, что нитрификация не может происходить при низкой температуре. Она возможна в интервале от 10° до 45°.
Итак, земледельцу предстоит решить довольно трудную: поддерживать в почве такую температуру, чтобы в ней одновременно могли происходить и нитрификация и атмосферная ирригация, т.е. чтобы почва не нагревалась выше 45° и не охлаждаясь слишком, так как это задерживает и нитрификацию, и рост растений.
Глубокая вспашка в решении этой задачи совершенно бессильна. Поэтому Дегерен жалуется то на засуху, то на слабую нитрификацию, вследствие чего богатую азотом почву приходится еще удобрить покупной чилийской селитрой.
«Количество азота, пишет Дегерен, которое образуется на 1 га при нитрификации следующее:
| Весной | 17,8 кг |
| Летом | 26,4 кг |
| Осенью | 40,6 кг |
| Зимой | 11,8 кг |
Мы уже говорили, продолжает Дегерен, что для хорошего урожая требуется в среднем 100-120 кг/га соединений азота. Очевидно, что это количество азота должно быть усвоено растениями в течение весны и начала лета, так как в конце июня пшеница и овес уже не усваивают азот.
Что касается свеклы, то она, хотя и усваивает азотистые соединения, образующие позже, концентрируя их в корнеплодах, но вследствие этого получаются только одни неудобства, так как эти соединения только вредят животным и затрудняют производство сахара.
В действительности полезны только те азотистые соединения, которые образуются весной или в начале лета, так как в конце лета, зимой и осенью азотистые соединения вымываются дождями, уходят в реки и моря и, одним словом, для растений становятся утраченными.
Приведенные выше цифры показывают, что нитрификация, происходящая весной недостаточна. Причину этого явления не трудно понять. Хотя земля в это время бывает довольно влажная, но зато температура почвы не достигает того уровня, при котором микроорганизмы начинают действовать самым энергичным образом, потому что эти микроорганизмы очень медленно пробуждаются от зимней спячки и постепенно набираются сил, значительно ослабевших в зимние холода. В то время как некоторые микроорганизмы почвы, например, разлагающие жиры, развиваются в течение 24-30 часов, развитие микробов, вызывающих нитрификацию, происходит крайне медленно.
Проба почвы, взятая зимой с поля и помещенная в благоприятные температурные условия, не может образовывать заметного количества азотистых соединений в течение нескольких недель. Чтобы дополнить недостающую нитрификацию перегноя и уравновесить медленную деятельность микроорганизмов, мы должны добавлять в почву азотистые вещества в виде удобрения. Единственно благодаря тому, что нитрификация весной не проходит в надлежащей степени, целый флот занят доставкой в Европу селитры, которая с большим трудом добывается на берегах Великого океана. В 1894 году привезено селитры 974000 тонн на сумму 205000000».
Итак, мы видим насколько вредно то вымораживание почвы, которое рекомендуется в каждом руководстве по глубокой вспашке. Наставления к предзимней вспашке и наставления к изготовлению хорошего кирпича совершенно одинаковы – и в том и в другом случае советуются надлежащее промерзание почвы «в остром пласте» (взмет пласта).
В результате это промерзание даст хороший кирпич. Но пагубно действует на почву. Поэтому там, где морозы более чувствительны, чем у нас, как, например, в Архангельской губернии, земледельцы никогда не оставляют почвы и «в остром плате». Архангельский мужик Дегерена не читает, но печальный опыт научил его, что перемерзлая земля хлеба не родит.
У нас вред, наносимый морозами, не так заметен, а потому «острый пласт» на зиму считается идеалом обработки как в сельскохозяйственной литературе, так и на практике. Результаты мы видим в цитируемых выдержках из Дегерена. Благодаря промерзанию почве не хватает азотистых соединений и именно в то время, когда молодые растения больше всего нуждаются в этих питательных веществах.
Опыт показывает, что селитра дает лучший эффект, когда ее вносят под молодые растения. Поэтому земледелец должен приложить все силы на то, чтобы почва весной прогревалась как можно скорее, ибо только тогда мы можем рассчитывать на нитрификацию.
При глубокой вспашке этой цели достигнуть трудно. Поднятые пласты сильно промерзают зимой и быстро засыхают весной. Чтобы не допустить высыхания (что тоже делает нитрификацию невозможной) мы спешим бороновать ее. Под рыхлым слоем земля не может согреться и в результате – недостаток азотистых соединений. Первый хороший дождь образует корку, что тоже задерживает нитрификацию и, в конце концов, несмотря на огромные запасы азота в почве, растения страдают от его недостатка.
Чтобы ускорить прогревание почвы весной, мы можем использовать каток. Уплотненная земля днем лучше нагревается солнцем и, с другой стороны, меньше охлаждается ночью, так как ровная поверхность отдает тепла меньше. Так гладкий сосуд с блестящей поверхностью дольше сохраняет тепло, чем такой же сосуд с шероховатой поверхностью.
Но пока земля обсохнет настолько, что ее можно прикатывать, то и время уходит и влага теряется.
Поэтому гораздо умнее поступает архангельский крестьянин, который боронует зябь с осени. Земля оседает, весной легче в нее проникает солнечное тепло, гладкая поверхность уменьшает теплоотдачу ночью и, в конце концов, в этом суровом климате нитрификация весной начинается вовремя.
Следует только заботиться, чтобы земля не пересыхала, так как уплотненная, капиллярная почва быстрее испаряет влагу, чем почва, покрытая слое рыхлой земли. Поэтому, как только температура почвы поднимается до надлежащей степени, почву следует сейчас же пробороновать, или пройти экстирпатором на 2 дюйма в глубину, а затем пустить бороны.
При дальнейшем же ходе работ конный полольник, постоянно применяемый при новой системе земледелия, уже беспрерывно поддерживает рыхлость верхнего слоя.
При такой обработке нитрификация начинается весной в надлежащее время, а затем рыхлый слой земли защищает почву от высыхания и чрезмерного нагревания, что также стабилизирует нитрификацию. Температура почвы держится на том уровне, когда одновременно может происходить и нитрификация, и атмосферная ирригация.
Осеннее боронование вспаханной почвы я постоянно практикую в своем хозяйстве, оставляя для сравнения, часть не заборованной. Ежегодно урожай с осени зяби бывает выше.
В прошлом году (1897) заметно выделялась кукуруза, посеянная по заборованной с осени зяби, тогда как рядом на незаборованной была гораздо хуже.
Пора перестать преувеличивать влияние мороза на минеральную часть почвы, что делают приверженцы глубокой вспашки, потому что продукты разложения перегноя гораздо интенсивнее действует на скелет почвы, чем морозы, которые, затормаживая деятельность бактерий, в итоге приносят культурной почве больше вреда, чем пользы.