IV. Состав и химические свойства почвы

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]. 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: Н₂О 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 NaNO₃, калиева селитра KNO₃ и стассфуртские калийные соли: K₂SO₄ 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.

Данный текст является ознакомительным фрагментом.