Текст
                    Э.А.М  ИТЧ  ЕРЛИХ
 ОЧВОВЕДЕНИЕ


И * л Издательство иностранной литературы *
Bodenkunde Юг Landwirte, Fortswirte und Gartner in pflanzenphysiologlscher Ausrichtung und Auswertung Von Prof. Dr. Eilh. Alfred Mltscherlich ordentl. Mitglied der Deutschen Akademie der Wissenschaften in Berlin Ehrenmitglied der Internationalen Bodenkundlichen Oesellschaft Siebente, neubearbeitete Auflage 1 9 54 PAUL PAREY IN BERLIN UND HAMBURG
Э. А. МИТЧЕРЛИХ Почвоведение Перевод с немецкого кандидата сельскохозяйственных наук Э. И. Ш К О Н Д Е Под редакцией и с предисловием проф. Ф. В. ТУРЧИНА ИЗДАТЕЛЬСТВО ИНОСТРАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ Москва — 1957
АННОТАЦИЯ Книга представляет собой известный труд одного из осново¬ положников немецкого почвоведения академика Э. А. Митчер- лиха и является глубоко оригинальным руководством, в. кото¬ ром разработаны многие теоретические проблемы почвоведения и приведены результаты многочисленных экспериментальных работ автора. В ней детально изложены физический, химический и агрофизиологический методы исследования почвы. Большой раздел посвящен применению основных положений почвоведе¬ ния в сельском хозяйстве и лесоводстве. Книга представляет значительный интерес, являясь классическим трудом, сыгравшим немалую роль в развитии почвоведения как науки. Рассчитана на работников научно-исследовательских учреж¬ дений, агрономов, почвоведов, преподавателей и студентов сельскохозяйственных институтов. Редакция литературы по сельскохозяйственным наукам Заведующий редакцией И- Я. ГУН АР
ЭЙЛЬХАРД АЛЬФРЕД МИТЧЕРЛИХ
ПРЕДИСЛОВИЕ К РУССКОМУ ИЗДАНИЮ Эйльхард Альфред Митчерлих (1874—1956) вошел в исто¬ рию агрономической науки и естествознания как блестящий экс¬ периментатор и крупнейший теоретик. Его классические работы по физике почвы, приведшие к разработке ряда новых методов исследования в этой области и позволившие сделать 'ряд важных теоретических обобщении и практических выводов о приемах повышения почвенного плодородия, принесли ему широкую ме¬ ждународную известность. Работы Митчерлиха в области изучения почвенного плодо¬ родия, предложенный им метод количественной характеристики потребности почв в удобрениях, разработанная им теория сов¬ местного действия факторов урожайности, работы по методу по¬ левого опыта и математической обработке его результатов — все эти и другие труды Митчерлиха сыграли большую роль в разви¬ тии агрономической мысли как в Германии, так и в других странах. Митчерлих был одним из тех прогрессивных германских уче¬ ных, которые после разгрома фашизма и окончания войны вклю¬ чились в строительство новой миролюбивой демократической Германии. Он был одним из организаторов Германской Акаде¬ мии наук в Берлине и Берлинского университета имени Гум¬ больдта, а также президентом немецкого Сельскохозяйственного общества, организатором и руководителем Института повышения урожайности в Паулиненауэ. Митчерлих принимал деятельное участие в организации и работе Международного общества почвоведов, будучи в течение длительного времени президентом Комиссии по плодородию. Его большие заслуги в развитии агро¬ номической науки были отмечены правительством ГДР, присвоив¬ шим ему почетное звание лауреата Национальной премии Гер¬ манской Демократической Республики. Предлагаемое вниманию советского читателя «Почвоведение» Митчерлиха является одной из наиболее крупных работ этого ученого. Впервые «Почвоведение» было издано еще в 1905 г., однако содержание этой книги от издания к изданию непрерывно изменялось и обогащалось новым материалом. Последнее, 7-е из¬ дание, выщедщее в Гермавдн в 1954 г., за 2 года до смерти
6 ПРЕДИСЛОВИЕ К РУССКОМУ ИЗДАНИЮ автора, по существу представляет новый труд Митчерлиха, в ко¬ тором обобщены основные результаты его более чем 50-летних работ в области' агрономического почвоведения, одним из осново¬ положников которого он является. Две основные черты отличают этот труд от многих других руководств и монографий по почво¬ ведению: 1) подход к исследованию почвы исключительно под углом зрения пригодности ее для возделывания сельскохозяй¬ ственных растений и повышения их урожайности и 2) стремление дать математическое выражение величины урожайности в ее функциональной зависимости от почвенных факторов и других факторов внешней среды. Рассматривая почву только как среду для возделывания сель¬ скохозяйственных растений, как орудие сельскохозяйственного производства, Митчерлих оставляет в стороне основные положе¬ ния генетического почвоведения, и в этом отношении его позиция определяется мыслью, что для наших культурных растений со¬ вершенно безразлично, когда и как образовалась почва, — для них важно, камне физические и химические свойства присущи ей во время их произрастания. В такой общей форме это заключение все же страдает извест¬ ной односторонностью, так как правильное решение вопросов обработки и удобрения почв часто требует знания их генезиса и закономерностей почвообразовательного процесса, что особенно важно при освоении новых земель. Но в частном случае, приме¬ нительно к условиям Германии, где работал Митчерлих, с ее сравнительно ограниченной сельскохозяйственной территорией, почвы в результате векового окультуривания подверглись столь сильному изменению, что изучение их первоначального генезиса может представлять для агрономического почвоведения только второстепенный интерес. Основной задачей агрономического почвоведения Митчерлих считает изучение только тех свойств почвы и тех протекающих в ней процессов, которые в первую очередь определяют высоту урожая сельскохозяйственных растений — это прежде всего вод¬ ный и воздушный режим и снабжение растений питательными веществами. Так как условия водного и воздушного режима растений в основном определяются величиной и формой порозности почвы, то центральное положение в изучении физических свойств почвы Митчерлих отводит почвенным порам — промежуткам между твердыми, почвенными частицами, в которых сосредоточены все происходящие в почве биологические и биохимические процессы. При изучении же химических свойств почвы основное внимание обращается на подвижные, доступные для растений формы пита¬ тельных для них элементов.
ПРЕДИСЛОВИЕ к РУССКОМУ ИЗДАНИЮ 7 «В «Почвоведении» Митчерлиха почти совершенно обойдены вопросы поглотительной способности почвы. Это серьезный не¬ достаток книги, так как явления поглощения в почве играют большую роль в ее плодородии и характер поглощающего ком¬ плекса, почвы также является одним из показателей ее ценности как среды для сельскохозяйственных растений. Попытка Митчерлиха дать математическое выражение законо¬ мерности роста растений также может рассматриваться как шаг вперед по пути к дальнейшему уточнению наших представлений о взаимосвязи растений и среды. Формулировка «закона уро¬ жая», или «закона действия факторов роста», Митчерлиха воз¬ никла в результате обработки многочисленных его экспериментов по изучению эффективности удобрений, и вместе с тем она опи¬ рается на данные, полученные при исследовании других явлений в природе, как например на закономерности роста, имеющие ме¬ сто в животном мире, в основном подчиняющиеся тому же закону, что и урожай растений. Этот «закон» выражается следующей формулой: £ = с(Л-у), где х и у — переменные величины, соответственно обозначающие урожай и напряженность испытуемого фактора, А — постоянная величина, обозначающая наивысший урожай, и с — константа, характеризующая коэффициент действия переменного фактора .г. Графически эта формула выражается кривой, изображенной на рйс. 27. Из этого чертежа видно, что подъем кривой урожая в за¬ висимости от дозы применяемого удобрения, равно как и от сте¬ пени напряженности вообще любых других факторов роста, про¬ исходит неравномерно. При малых дозировках фактора кривая урожайности идет круто вверх, но с увеличением дозы крутизна подъема по мере приближения величины урожая к максималь¬ ному его значению постепенно уменьшается. Наивысший урожай, обозначенный в приведенной выше фор¬ муле буквой А и рассматриваемый в качестве постоянной вели¬ чины, как этого требует данное уравнение, строго говоря, не является постоянной и тем более какой-то реальной величиной. В понимании Митчерлиха наивысший урожай мыслится как не¬ которая условная величина, которая может принимать то или иное численное значение в зависимости от степени обеспеченности растений всеми другими материальными и энергетическими фак¬ торами роста, при оптимальном количестве изучаемого фак¬ тора х. Согласно теории Митчерлиха, величина урожая растений определяется в каждый данный момент не одним каким-либо фактором роста, находящимся в минимуме, а обусловливается совокупным действием всех факторов роста. Поэтому величина
8 ПРЕДИСЛОВИЕ К РУССКОМУ ИЗДАНИЮ наивысшего урожая, достигаемая при оптимальных количествах отдельных факторов .роста, может быть весьма различной в за¬ висимости от общего фона, на котором растут растения. Напри¬ мер, при относительном недостатке фосфора наивыюший уро¬ жай А, достижимый при оптимальных количествах азота х, будет выражаться меньшей абсолютной величиной, чем при одновре¬ менном наличии оптимального количества фосфора в почве. На¬ личие какого-либо фактор.а в относительном минимуме не ставит предела для возможностей дальнейшего повышения урожая путем соответствующего усиления других факторов роста рас¬ тений. Это положение вносит существенное изменение в «закон минимума» Либиха, согласно которому усиление других факто¬ ров является <вообще бесполезным' пока какой-либо один из факторов роста, находящийся в минимуме, не будет усилен до соответствующего значения. Из приведенного выше уравнения следует, что прибавка уро¬ жая от последовательного увеличения дозы изучаемого фактора на одну и ту же величину каждый раз пропорциональна разно¬ сти между наивысшим урожаем А и фактическим урожаем, по¬ лученным без увеличения дозы данного фактора. Исходя из этого положения, Митчерлих разработал метод определения потребно¬ сти почв в-удобрениях, заключающийся в вычислении «запасов» питательных веществ в почве по величине прибавок урожая от внесения в строго определенных условиях опыта оптимального количества того или иного питательного для растений элемента, характеризующегося, согласно Митчерлиху, постоянством коэф¬ фициента действия. Теория Митчерлиха, впервые сформулированная им еще в 1909 г., в течение длительного времени была предметом ожив¬ ленной дискуссии почти во всех странах мира. Эта теория на¬ ходила многочисленных своих приверженцев, но одновременно ее основные положения встретили и ряд серьезных возражений. Вводя принцип одновременного действия всех факторов роста, исправляя положение Либиха о роли фактора, находящегося в минимуме, теория Митчерлиха значительно больше прибли¬ жается к пониманию закономерностей роста растений, чем более косный и односторонний «закон» Либиха. Но из этого, однако, не следует, что фактор, находящийся в наиболее глубоком мини¬ муме, в сравнении с другими факторами теряет ведущее значе¬ ние. Ни один фактор роста не может быть полностью заменим другим, поэтому наиболее сильное влияние на растение будет оказывать именно тот фактор, который находится в наиболее глубоком минимуме. Но при относительном недостатке какого- либо элемента питания мы можем все же вопреки «закону» Ли¬ биха, улучшая другие факторы, добиться дальнейшего повыше¬ ния урожая за счет более экономного использования в организме
ПРЕДИСЛОВИЕ к РУССКОМУ ИЗДАНИЮ 9 растений элемента, находящегося в относительном минимуме. С точки зрения основных положений физиологии растений это вполне объясняется более интенсивным обменом веществ, про¬ исходящим в растениях под влиянием улучшения других факто¬ ров их роста, возможностью более интенсивной: реутилизации содержащегося в растении элемента питания на построение но¬ вых клеток и тканей. Но эта реутилизация может происходить только в известных границах, так как содержание даже в физио¬ логически старых тканях и клетках какого-либо элемента, напри¬ мер азота, не может упасть ниже какой-то величины, в силу того, что тот же азот является конституэнтом живого вещества—основ¬ ной составной частью белка протоплазмы клеток. Если, напри¬ мер, условно принять, что содержание азота в растении не может упасть ниже 1 % в пересчете на сухой вес, то при наличии в почве всего 50 кг усвояемого азота урожай сухой органической массы растений не может превысить 5 т даже в том случае, если все остальные факторы роста растений будут представлены в опти¬ мальном количестве. Поэтому все наши практические мероприя¬ тия по повышению урожайности в первую очередь должны быть направлены если не на полное устранение, то во всяком случае на резкое ослабление минимумов в соответствии со степенью их проявления. Если положение теории Митчерлиха о совместном действии Есех факторов роста не вызывает возражений, то другое основ¬ ное положение этой теории — о постоянстве коэффициента дей¬ ствия фактора при любых условиях — является в принципе не¬ верным. В природе нет изолированных процессов, и все факторы роста, составляющие в их совокупности соответствующую среду, в которой живут растения, постоянно взаимодействуют и изме¬ няют друг друга. Поэтому представление о неизменности и не¬ зависимости действия факторов не может правильно отражать действительность. Это. положение не соответствует также экспериментальным данным, полученным в работах ряда исследователей. Так, напри¬ мер, потребность одних и тех же растений в калии сильно изме¬ няется в зависимости от дозы и формы источника азота. При применении небольших доз азота потребность во внесении калий¬ ных удобрений часто вообще отсутствует, при внесении же вы¬ соких доз азота внесение калия дает высокий эффект. При этом степень потребности растений в калии при использовании аммиач¬ ного азота выявляется намного сильнее, чем при внесении азота в нитратной форме. Но даже при внесении одного и того же удобрения его эффективность, а следовательно, и коэффициент его действия, может быть совершенно различным в зависимости от способа внесения. Так, например, внесение суперфосфата местно, в рядки рядом с семенами или в гнезда дает в 3—4 раза
10 ПРЕДИСЛОВИЕ К РУССКОМУ ИЗДАНИЮ больший эффект, чем внесение той же дозы суперфосфата враз¬ брос, под культиватор. Сдвиг коэффициента действия отдельных удобрений отмечался многими исследователями. Сам Митчерлих понимал условность «закона» действия фак¬ торов роста. Уже в третьем издании своей книги «Определение потребности почв в удобрении», вышедшей в 1930 г. (русский перевод под редакцией А. Н. Лебедянцева в издании Сельхоз- гиза, 1931 г.), Митчерлих указывал, что область приложения «закона» действия факторов роста ограничивается только сред¬ ней частью кривой урожайности и что применение этого закона требует, чтобы ни один из факторов роста не был представлен в слишком малом количестве. В более поздних работах Митчерлих, касаясь вопроса о по¬ стоянстве коэффициента действия с, отмечает, что этот коэффи¬ циент можно принять за постоянную величину только в абсо¬ лютно постоянных условиях проведения опыта и что величина коэффициента с находится в зависимости от условий проведения опыта и от высоты наивысшего урожая А. Для практических целей — определения потребности почв в удобрениях — можно принять условно «постоянство» коэффициента с при непремен¬ ном требовании, что в вегетационном опыте все остальные фак¬ торы роста, за исключением испытуемого, будут представлены в оптимальном количестве, а в полевом опыте будут созданы воз¬ можно более благоприятные условия для роста растений (Alfred Mitscherlich, Ertraggesetze, Academie Verlag, Berlin, 1956 — посмертное издание с предисловием N. Atanasiu). Несмотря на шаткость и ненадежность теоретического обосно¬ вания «закона» действия факторов роста, все же имеется огром¬ ный, получейный экспериментальным путем материал, подтвер¬ ждающий применимость формулы Митчерлиха для прогноза действия удобрений в условиях проведения этих опытов. Под руководством самого Митчерлиха в бывшей Восточной Пруссии были проведены многочисленные вегетационные и поле¬ вые опыты, результаты которых дали удовлетворительное совпа¬ дение с теорией. В работах других исследователей приводится также большой фактический материал в пользу этой теории. В СССР полевые опыты по изучению потребности почв в удобрениях с использо¬ ванием метода Митчерлиха проводились в широком масштабе в Географической сети научного института по удобрениям и ин¬ сектофунгицидам в 1928—1930 гг. под руководством А. Н. Лебе¬ дянцева '. Полученные в этих опытах данные были подвергнуты 1 Географические опыты с минеральными удобрениями, проведенные за время с 1926 по 1930 г. под руководством А. Н. Лебедянцева. Труды НИУ, вып, 93, 1933.
ПРЕДИСЛОВИЕ к РУССКОМУ ИЗДАНИЮ 11 детальному математическому последованию В. Н. Перегудовым который пришел к выводу, что формула Митчерлиха, выведен¬ ная чисто эмпирическим путем на основании бод ьшогокол ячества опытов, проведенных в определенных условиях, по существу яв¬ ляется интерполяционной формулой и, хотя она не отражает пол¬ ностью действительности, при определенных условиях может дать практически несущественные ошибки, однако при других усло¬ виях применение этой формулы может привести к противоречию с фактами. Нам представляется, что с такой оценкой формулы Митчер¬ лиха можно согласиться, тем более, что сам Митчерлих, как уже говорилось, применимость этой формулы ограничивает опреде¬ ленными условиями, характеризующимися средней интенсив¬ ностью напряженности отдельных факторов. Общий ход про¬ цесса, по-видимому, более правильно может быть отражен S-образной кривой, на что указывал выдающийся русский ученый В. П. Горячкин и после него Э. Д. Рассел. Общий характер хода кривой Митчерлиха, падение ее кру¬ тизны по мере приближения к максимуму, дали повод многим критикам трактовать ее как графическое изображение несуще¬ ствующего в природе «закона убывающего плодородия». Митчер¬ лих резко возражает против такой интерпретации его формулы. Он считает, что вытекающие из его формулы выводы о возмож¬ ности повышения урожая путем воздействия не только на фактор- минимум, но и на все другие факторы роста растений открывают большие перспективы для прогрессивного повышения урожая путем улучшения всех факторов — удобрения, обработки, вод¬ ного и воздушного режима, борьбы с сорняками, своевременными сроками посева и т. д. Но в то же время он указывает, что уро¬ жай не может расти бесконечно, так как на каком-то уровне мо¬ жет сказываться лимитирующее влияние внутренних факторов растения, определяемых особенностями его биологической орга¬ низации — анатомо-морфологической структурой, наследствен¬ ными признаками и т. п. В этом случае дальнейшее повышение урожайности должно осуществляться в результате улучшения этих внутренних факторов путем выведения новых более про¬ дуктивных сортов и видов растений. Но поскольку по. мере приближения к максимальному уро¬ жаю крутизна кривой урожайности Митчерлиха становится мень¬ шей, то соответственно оплата урожаем всякой последующей единицы данного фактора будет уменьшаться, хотя абсолютная величина урожая будет непрерывно расти, так как никакого «за¬ кона убывающего плодородия» в природе не существует. 1 Перегудов В. Н., Совместное действие нескольких факторов, тео¬ рия Митчерлиха и правило Риппеля. Труды НИУ, вып. 93, 1933.
12 ПРЕДИСЛОВИЕ к РУССКОМУ ИЗДАНИЮ Следует сказать, что этому понижению оплаты урожаем еди¬ ницы количества данного фактора по мере приближения к макси¬ мальному урожаю нельзя придавать абсолютного значения. Оно может отвечать действительному положению вещей только в ка¬ ких-то определенных средних условиях среды. Но при изменении этих условий положение может резко измениться.* Так, напри¬ мер, если мы имеем два поля, на одном из которых калийные удобрения систематически вносились, а на другом они длитель¬ ное время не применялись, то на каком-то общем «среднем» фоне прибавки урожая от внесения равной дозы калийных удоб¬ рений будут более высокими на поле, бедном калием, что будет вполне соответствовать характеру кривой урожайности Мйтчер- лиха. Но если мы одновременно на обоих полях резко улучшим все остальные факторы роста и, например, значительно увеличим дозу азотных удобрений, то может оказаться, что эффект от вне¬ сения равной дозы калийных удобрений на более богатом калием поле будет не меньшим, а при малых дозировках калийных удоб¬ рений даже большим, чем на поле, бедном калием, недостаток которого будет сдерживать рост урожайности. В заключение следует отметить, что поиски математических формулировок положений, определяющих зависимость урожая от факторов среды, вследствие большого количества этих факторов, оказывающих взаимное влияние друг на друга, сопряжены с боль¬ шими затруднениями. При современном уровне наших знаний формулы, выражаю¬ щие указанную зависимость, могут рассматриваться лишь как грубое приближение, и применение их ограничивается опре¬ деленными условиями. Но несмотря на это, математическая обра¬ ботка экспериментальных данных все же может приблизить нас к более правильному описанию процессов образования урожая и облегчает практическое использование экспериментальных данных. Дальнейший прогресс в наших знаниях позволит вместе с тем дать более точное математическое описание явлений, происходя¬ щих в сложной системе растение — среда. И в этом отношении работы Митчерлиха, как одного из пио¬ неров приложения математического метода к исследованиям ди¬ намики роста растений, сыграли весьма значительную роль. Проф. Ф. В. Турчин.
ПРЕДИСЛОВИЕ К СЕДЬМОМУ ИЗДАНИЮ Настоящая книга возникла постепенно из моего труда «Почво¬ ведение для сельских хозяев и лесоводов», который впервые вы¬ шел в 1905 г. в издательстве Пауля Парея в Берлине. В преди¬ словии к этой книге 49 лет тому назад я писал: «Нашим культур¬ ным растениям совершенно безразлично геологическое образова¬ ние почвы, на которой они должны дать урожай; для них важно, какие физические и химические свойства присущи ей во время их произрастания». Таким образом, уже тогда я отошел от обыч¬ ных традиций геологического почвоведения, господствовавших до этого в каждом учебнике почвоведения для сельских хозяев и лесоводов. В 'результате моих собственных исследовательских работ, продолжавшихся в этой области более 50 лет, и сорока¬ летнего чтения лекций, в которых я постоянно развивал это на¬ правление, наконец сформировалось предлагаемое 7-е издание книги по агрономическому почвоведению, выражающее, на мой взгляд, именно то .направление в почвоведении, которое в настоя¬ щее время более чем когда-либо должно представлять наиболь¬ ший интерес для наших сельских хозяев, лесоводов и садоводов. Эта книга была мною заново написана в годы эмиграции, когда я пришел к убеждению, что злосчастная война уничтожила большую часть трудов всей моей жизни; большинства моих лучших учеников уже нет в живых, а большая часть моих много¬ численных работ едва ли может быть найдена. Таким образом, данная книга в известной мере является моим научным завещанием, и поэтому пусть мне простят, что в ней я вновь соберу большую часть трудов моей жизни. Характерным для книги является вычисление высоты урожая растений с использованием математической закономерности, установление зависимости урожая растений от различных почвенных факторов роста и возможности его дальнейшего повышения. Скоро уже 50 лет, как мой старый издатель Пауль Парей сохраняет мне верность, многократно публикуя мои произведения, поэтому я хочу выразить ему и его сотрудникам особую благодар¬ ность. Я выражаю здесь также искреннее и верное товарищеское спасибо моим старым и новым ученикам и сотрудникам, которые
14 ПРЕДИСЛОВИЕ К СЕДЬМОМУ ИЗДАНИЮ в течение этих 50 лет помогали мне в работе, а в особенности моему ближайшему в настоящее время сотруднику Николаю Ата- назиу, который, к моей большой радости, с большим пониманием продолжает наше направление в работе. Научно-исследовательский институт повышения урожайности растений Германской Академии наук в Берлине Эйльхард Альфред Митчерлих I Паули'ненауэ, ягаварь 1954 г.
ВВЕДЕНИЕ '\ Для геолога и минералога итри изучении почвы представляют интерес прежде всего ее твердые частицы; с точки же зрения физиолога и агронома, наоборот, почва рассматривается как смесь порошкообразных твердых частиц, воды и воздуха, залегающая на поверхности земной коры, подвергающаяся постоянному воз¬ действию климатических факторов и являющаяся средой для произрастания растений. Поэтому основное значение исследова¬ ния почвы никоим образом не ограничивается изучением твердых ее частиц, а в значительно большей степени сводится к иссле¬ дованию почвенных пор, которые определяются величиной, строе¬ нием и расположением твердых частиц почвы. В этих порах, как известно, происходят все биологические процессы, которые в конце концов приводят к созданию урожая, а именно: рост корней растения в длину и толщину, растворение питательных веществ, находящихся в твердых частицах, и поглощение этих воднорастворимых веществ корнями растений. Поэтому нетрудно понять, что все почвенно-физиологические исследования должны были бы производиться только на «живой» почве или с почвой в естественных условиях ее залегания. В об¬ разце, отделенном от остальной земли, изменяется расположение твердых частиц, а тем самым величина и форма почвенных пор. Несмотря на это, большинство физических и химических иссле¬ дований мы можем производить только на почвенных образцах, отделенных от земли, и поэтому следует предусмотреть такую обработку результатов исследований, чтобы их можно было ис¬ пользовать для решения агрономических вопросов. С этой точки зрения будут освещены различные методы иссле¬ дования почвы; так, в главе I излагаются физические, в главе II— химические, а в главе III — агрофизиологические методы иссле¬ дования почвы. В главе IV приведены результаты вегетационных и полевых опытов, характеризующие 'значение отдельных почвен¬ ных факторов для роста растений и их урожая. В последующей, главе V коротко говорится о влиянии климата на почву и урожай растений. И наконец, в главе VI указывается на практическое использование агрономического почвоведения в сельском хозяй¬ стве и лесоводстве.
16 ВВЕДЕНИЕ В кратком дополнении приведены вспомогательные математи¬ ческие таблицы и формулы, а также четырехзначные таблицы логарифмов. Здесь я сразу же хотел бы обратить внимание на то, что, в настоящей книге все колебания результатов, приведенные со знаком +, в отлитие от цифр, помещенных в моих предыду¬ щих книгах, вычислены и обозначены не как «вероятные», а как «средние отклонения».
ОБЩАЯ ЧАСТЬ МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ПОЧВЫ Методы изучения почвы целесообразно разделить на физи¬ ческие, химические и физиологические. При каждом методе пре¬ жде всего требуется взятие пробы почвы. Взятие пробы — дело чрезвычайной важности; только тогда, когда опытный материал во всех отношениях безупречен, имеет смысл исследовать его в каком-либо направлении. Поэтому почвенная проба должна быть отобрана таким образом, чтобы при повторном ее взятии каждый раз получались одинаковые результаты. В какой степени это возможно, мы скоро увидим. ВЗЯТИЕ ОБРАЗЦА ПОЧВЫ § 1. Содержание в почве камней и гравия Уже при взятии отдельной пробы из грунта мы встречаемся с таким серьезным источником ошибок, каким является содержа¬ ние в почве камней. Само собой понятно, что если бы мы могли исследовать всю почву, то вынуждены были бы заодно взять и камни. Беря же для исследования только маленькую пробу, возможно в 50 г, уже не безразлично, содержится ли в этих 50 г почвы камень в 25 г или нет. Если 'мы хотим уменьшить ошибки наших исследований, то должны удалить из почвенной пробы камни тем тщательней, чем меньше сама проба, предназначенная для определенных исследований. Я считаю совершенно достаточ¬ ным для большинства почвенных исследований использовать 20—50 г минеральной почвы и просеивать ее через сито с круг¬ лыми отверстиями диаметром 1,5 мм'. Всегда необходимо определять вес остатка на сите, который состоит из крупного песка или щебня, гравия и камней. Позже мы должны будем исследовать, какое значение имеет этот оста¬ ток с агрономической точки зрения (см. § 43). Как правило, к нему относятся без должного внимания и исследуют только прошедшую через сито почву, так называемый мелкозем. 1 Ф. Ваншаффе и Ф. Шухт в книге «Научное исследование почвы», изд. 3-е, Берлин, 1914 г., предлагают сито с диаметром отверстий 2 мм. Та¬ кие сита могли бы удовлетворять и нашим требованиям; однако следовало бы согласиться использовать одинаковые сита. 2 Зак. 2442. Почвоведение
18 ОБЩАЯ ЧАСТЬ Однако для того, чтобы результаты всех исследований почвы были сравнимы и чтобы их можно было снова получить в любое время, чрезвычайно желательно камни, гравий, песок и мелкозем определять всегда одинаковым способом. Для определения содер¬ жания камней (К) в почве (77) рекомендуется 1 ц по возмож¬ ности воздушно-сухой почвы пропустить через проволочное сито с отверстиями в 1 см (сито для каменщиков) и оставшиеся при этом на сите камни промыть, просушить и взвесить. Точное про¬ сеивание через сито невозможно, и оно не требуется. От просеян¬ ной и хорошо перемешанной почвы (п) берут пробу весом 1 кг и просеивают ее через сито с круглыми отверстиями в 1,5 мм. После этого опять определяют вес хорошо промытого я просу¬ шенного остатка на сите — гравия (к). Тогда процент камней в исходной почве составляет: «% «•100 я (1) Процент гравия в свободной от камней почве равен: (2) При подсчете процента гравия в исходной почве и суммарного процентного содержания камней и травия, так как п — П—К- уравнение (2) примет следующий вид: Тогда Прибавляют и получают или Р к 100 Я— К • к100 = /7р%—ЯР%г К 100 = Ла°/0 (tf + к) 100 = Я (а%+ т-КПо (К+к) 100 я = «%+Р%—5р%. (3) (4) (1) (5) Согласно уравнению (1), «;_ао/о П~ 100’ следовательно, (K+k) 100 я = «%+?% «%•{>% 100 (6) Определив таким образом процентное содержание гравия в почве, можно посредством уравнения (6) вычислить проценты гравия и камней в исходной почве, содержащей камни.
ОБЩАЯ ЧАСТЬ 19 § 2. «Рыхлый» слой 1 Чаще всего пробу почвы берут из верхнего слоя земли, так называемого рыхлого слоя. При этом следовало бы по крайней мере тотчас же устанавливать глубину его. И хотя мы можем в любое время при помощи сантиметра измерить мощность этого слоя, все же следует отдавать себе отчет в том, что величина его •не всегда остается одинаковой и, кроме того, • переход от него к подпочве часто происходит столь постепенно, что определить мощность рыхлого слоя чрезвычайно трудно. Об изменении мощ¬ ности рыхлого слоя при обработке почвы могут дать представле¬ ние следующие опыты. Глазурованные глиняные трубы с внутренним диаметрам 50 см были вертикально вкопаны в землю и наполнены различными почвами слоем высотой 50 см. Расстояние от отверстия трубы до уровня почвы всегда можно было измерить. Прежде всего определили мощность рыхлого слоя почвы в трубах после уборки высеянных на ней зерновых, т. е. в той стадии, когда почва сильнее всего уплотнена. Затем всю почву вынули, пропустили через ячеистое сито с отверстиями в 1 см и снова количественно перенесли в соответствующие трубы. При новом определении уровня почвы в трубах оказалось, что вследствие такой обра¬ ботки высота почвенного слоя в трубах увеличилась следующим образом (в % от первоначальной высоты): Песчаная лесная почва 8 Супесчаная почва 18 Суглинистая » 24 Гумусная суглинистая почва . . . . » 19 Тяжелая » » . , . . . » 28 Низинно-торфяная » . , , . . » 26 Поэтому даже при возможности точно установить границу между рыхлым слоем и подпочвой измерения мощности рыхлого слоя включают значительную ошибку. Чтобы избежать ее, рекомендуется определение мощности рыхлого слоя производить после уборки зерновых, когда почва максимально осела и ее твер¬ дые частицы 'наиболее плотно соприкасаются. Более точное опре¬ деление мощности рыхлого слоя было бы возможно при установ¬ лении веса рыхлого слоя на площади размером, например, 10 см2, что можно сделать при помощи нашего бура, который будет опи¬ сан ниже. В этом случае будет определяться не мощность слоя в данный момент, а вес имеющихся в слое твердых почвенных частиц, который постоянен и не зависит от обработки почвы. 1 Выражение «Krumenschicht* обычно переводят как «пахотный слой». Однако, как далее увидит читатель, автор употребляет этот термин для обо¬ значения верхнего рыхлого слоя почвы глубиной до 50—60 см. — Прим. ред. 2*
20 ОБЩАЯ ЧАСТЬ Определение мощности слоя становится излишним, если подпочва обладает теми же свойствами, что и рыхлый слой, однако это встречается в очень редких случаях. С самого начала надо себе уяснить, что для наших культур¬ ных растений слои почвы тем ценнее, чем ближе они расположены к 1паверХ!НЮ1С’ш земли, так как в этом случае для того, чтобы достигнуть почвенных пор, а также для роста корней в длину и толщину расте¬ ниям надо затрачивать меньше энергии. Сле¬ довательно, более глубоко лежащие слои поч¬ вы при равных положительных качествах ме¬ нее ценны для наших культурных растений. Но, естественно, .может встретиться и такой случай, когда ниже расположённые слои почвы будут более ценны, так, например, если подпочва располагает большим количе¬ ством доступной для растений воды, то она содержит и больше питательных веществ, и т. д. Вследствие этого следовало бы брать пробу и из подпочвы. Это, естественно, тре¬ бует тем больше работы, чем с большей глу¬ бины она берется. § 3. Способы взятия пробы При взятии пробы из почвы важно выре¬ зать ровный столбик ее, т. е. из каждого гори¬ зонтального пласта взять одинаковое количе¬ ство почвы. Чтобы получить смешанную пробу, характеризующую почву в среднем на всей данной площади, отдельные пробы берут с раз¬ ных мест поля и в равном количестве. Взятие пробы можно производить при помощи лопаты Рис.1. Стержневой или лучше бура (рис. 1). бур Герзона. Следует сделать лопатой широкий, глубо¬ кий и длинный разрез, на каждой требуемой глубине почву хорошо перемешать и взять одинаковое количе¬ ство ее для средней пробы, затем копать дальше для определения мощности рыхлого слоя. Этот способ, безусловно, хорош для взятия пробы рыхлого слоя, но сложен, трудоемок и требует много времени. Он становится почти невозможным, когда одно¬ временно требуется установить и свойства подпочвы. Чтобы убедиться, «е получим ли мы такие же хорошие ре¬ зультаты при взятии пробы буром, я поставил сравнительные опыты. Для этой цели я выбрал бур Георга Герзона (см. рис. 1), так как у него сравнительно большой объем и желобок, в котором
ОБЩАЯ ЧАСТЬ 21 удерживается почва, проходит через весь стержень. Располо¬ женные сбоку деления через каждые 10 см дают возможность непосредственно отсчитывать мощность рыхлого слоя. Деления также облегчают взятие из каждой точки одинакового количества почвы для средней пробы, например по 25 см выравненного столбика почвы из рыхлого слоя и из подпочвы. В наших сравнительных опытах мы исследовали отдельные пробы на гигроскопичность (см. § 10). Полученные данные (табл. 1) непосредственно сравнимы между собой. Таблица 1 № опыта Гигроскопичность, o/o № опыта Гигроскопичность, «/о проба, взятая буром проба, взятая лопатой проба, взятая буром проба, взятая лопатой 1 0,90 1,07 6 0,97 1,01 2 0,96 0,93 7 1,00 0,94 3 1,31 1,31 8 0,95 1,02 4 1,78 1,78 9 0,94 0,94 5 1,03 • 1,07 10 0,87 0,98 Для проб, взятых буром, в среднем ±t = 1,07 + 0,20 Для проб, взятых лопатой, в среднем ±t= 1,1!±0,19 Из вышеизложенного видно, что пробы, взятые буром, дают столь же точные результаты, как и пробы, взятые лопатой. В вы¬ шеприведенных опытах мы исследовали только мелкозем (менее 1,5 мм); если необходимо определить и содержание камней, то нельзя избежать способа, описанного в § 1. При определении уровня грунтовых вод на больших глубинах также нельзя обой¬ тись без употребления дренажной лопаты. Однако если с каждого места взятия пробы приходится брать большее количество почвы, как например для опытов в сосудах, то целесообразно пользоваться предложенной мной лопатой для взятия проб, которой легко вынимаются столбики почвы диамет¬ ром 6,5 см и высотой 25 см (рис. 2). Особые трудности представляет взятие проб из каменистых почв. Здесь оправдал себя прибор, сконструированный Тренелем, который позволяет за 10 мин. вынуть 3—4 кг почвы с глубины до 2 м '. Для определения скважности и влажности почвы необходимо взять определенный объем почвы с ненарушенной структурой. 11 Trenel М., Ztschr. f. Pflanzenernahrung, Dungung u. Bodenkunde, 21/22, 268—269, 1930.
22 ОБЩАЯ ЧАСТЬ Для этого я вместе с моим сотрудником Бойтельшпахером скон¬ струировал бур, который изготовляет фирма Ф. и М. Лаутеншле- гер в Мюнхене. Ввиду того большого значения, которое я при¬ даю как раз этим исследованиям почвы, этот прибор1 здесь вкратце описан (рис. 3). (а) и бурильной штанги (б). Внизу у обсадной трубы на¬ ходится головка бура (в), сделанная из особенно хоро- Р’и с. 2. Лопата для взятия проб почвы. шо закаленной стали. В верхней части ее имеется внутренняя резь¬ ба, при помощи которой она навинчивается на обсадную трубу, что в случае необходимости позволяет заменить головку. Кроме того, головка образует как бы продолжение обсадной трубы с сильно су¬ живающимся книзу внутренним диаметром. Внутренний диаметр ее внизу d = 2^=3,57 см, так что ею захватывается поверх¬ ность земли точно в 10 см1 2, что при глубине 10 см соответствует объему почвы в 100 см3. Так как столбик почвы имеет площадь 1 Mitscherlich Е. А., Beutelspacher Н., Ztschr. f. Pflanzener- nahrung, Diingung и. Bodenkunde, 44, 310—315, 1936. Janert H., Landw. Jahrb., 66, 428—431, 1927.
ОБЩАЯ ЧАСТЬ ,23 основания 10 см2, масса вынутой вместе с почвой воды, опреде¬ ленная в граммах, одновременно показывает высоту слоя воды в миллиметрах. Внутри головка бура имеет маленькое расшире¬ ние, уменьшающее трение выбуренной почвы о трубу. Снаружи у головки имеются две косопоставленные лопасти (г), которые значительно облегчают и делают более равномерным внедрение бура в почву. Обсадная труба была выбрана длиной 135 см; ею можно брать почву с ненарушенным сложением до глубины 120 см; само собой понятно, что длина ее может быть любой. На¬ верху обсадной трубы имеются две отвинчивающиеся ручки, ко¬ торые мы обтянули резиновыми трубками (<?). Для определения глубины вдоль, трубы расположена шкала с делениями через 5 см; кроме того, к трубе на любой высоте при помощи винтов может быть прикреплен регулятор глубины (е), который, когда достигнута желаемая глубина, упирается в буровой башмак (ж) и этим предотвращает дальнейшее бурение. Буровой башмак представляет собой железную пластину, узкие стороные которой загнуты и служат ручками; в середине имеется отверстие, через которое проходит обсадная труба. Буровой башмак надевается на обсадную трубу до навинчивания головки и во время работы сразу же после ввинчивания головки в почву плотно втапты¬ вается в землю. При бурении стержень (б) должен находиться в обсадной трубе. На конце его имеется наклонно расположенный червячный диск на 5Д оборота (з), удерживающий находящуюся в обсадной трубе почву, которая затем при помощи расположен¬ ной на стержне коленчатой рукоятки (и) подается вверх и выбра¬ сывается. В середине стержня имеется направляющая шайба (к), которая проходит наверху через крышку, расположенную точно над обсадной трубой; внизу направление движения в трубе регу¬ лирует червячный диск. Так как при подъеме почвы, например влажной глины, легко может образоваться разрежение, что сде¬ лало бы работу невозможной, мы предусмотрели в обсадной трубе несколько отверстий. Порядок взятия почвы следующий: прежде всего в почву ввинчивается головка бура, затем вдавливается буровой башмак и укрепляется на желаемом месте регулятор глубины; потом об¬ садная труба ввинчивается в почву до тех пор, пока регулятор глубины не коснется бурового башмака. При этом целесообразно на более тяжелых почвах через каждые 5 см, а на более легких через каждые 10 см выбуренную почву при помощи стержня под¬ нимать вверх и удалять из обсадной трубы. При глубоком бу¬ рении необходимо тщательно проверять посредством стержня глубину, с которой была взята проба. Пытались также брать пробу определенного объема стальным 1 Ramann Е., «Bodenkunde», Berlin, Verlag J. Springer, 3. Auf., 1911.
24 ОБЩАЯ ЧАСТЬ цилиндром, который ввинчивали в почву'. Помимо того что этот метод в достаточной мере неудобен в тех случаях, когда почву надо брать из более глубоких слоев, я не считаю его пригодным еще потому, что вследствие трения почвы о стенки цилиндра изменяется сложение вынутого, образца почвы, и тем значи¬ тельнее, чем меньше диаметр стального цилиндра. Бургер1 работал с цилиндрами длиной 10 см и диаметром 11,28 см, кото¬ рые вынимали 1000 см3 почвы. Нитцш2 же работал с цилинд¬ рами длиной 4 см и диаметром 5,64 см, которые могли взять только 100 см3 почвы. Мне кажется сомнительным, чтобы при подобном взятии проб можно было бы считать сложение почвы в цилиндре ненарушен¬ ным и одинаковым со сложением ее в естественном грунте я изу¬ чать по этим образцам, например, водо- и воздухопроницаемость почвы. Ведь часто в результате выталкивания почвы у одной сто¬ роны стенки из-за не совсем равномерного ввинчивания цилиндра или мелкого камешка образуются пустоты, влияющие на вели¬ чину скважности, но не имеющие ничего общего с естественным грунтом. Поэтому мне кажется более правильным все физические свойства почвы по возможности изучать в естественном залега¬ нии ее и при помощи бура лишь иногда брать для контроля пробу из грунта, которая каждый раз позволяет нам определять вели¬ чину скважности и влажности почвы. § 4. Взятие средней- пробы с большей площади Одобряя обычно применяемый в практике метод, мы считаем правильным, что одновременное взятие почвенных проб возможно только на площадях, на которых почва кажется однородной как на глаз, так и на ощупь. Однако полностью однородной почва не будет и в этом случае, поэтому правильное представление о ее свойствах можно получить лишь, если мы исследуем ее в воз¬ можно большем числе равномерно расположенных по этой пло¬ щади точек. Эта работа является непомерно большой, и поэтому нашей задачей было ее облегчить, т. е. определить необходимое количество равномерно расположенных на исследуемой площади точек, которым можно ограничиться. Для этой цели на площади в 100 X 100 м (1 га) я брал отдельные пробы через каждые 10 м в шахматном порядке и при этом одновременно измерял глубину рыхлого слоя. Каждая отдельная проба была в дальнейшем исследована на ее гигроско¬ пичность. Результаты были сведены в таблицу, в которой даиные 1 Burger Н., Mitt. d. Schweizer, Zentralanstalt forstl. Versuchswesen, 13 j i5 1922 2 Nitzsch W., v. Der Pflanzenbau, 2, 245—250, 1926; «Porengrossen im Boden, ihre Beziehungen zur Bodenbearbeitung und zum Wasserhaushalt». HabiL Schr. Halle/Saale, 1939.
ОБЩАЯ ЧАСТЬ 25 всех наблюдений были нанесены точно в таком же шахматном по¬ рядке, как и при взятии проб — в десяти вертикальных рядах, по десять наблюдений в каждом горизонтальном ряду. Среднее значе¬ ние из 100 наблюдений и среднее отклонение составили для мощ¬ ности рыхлого слоя 42,8 + 3,9 см и для гигроскопичности 1,43+ 0,09%. Это наиболее точные значения. Далее следовало определить, нельзя ли получить примерно столь же доброкачест¬ венные данные, если вместо 100 наблюдений использовать только 50 или даже 25, при соблюдении условия, что места взятия проб расположены равномерно по всей площади в шахматном порядке. Это можно сделать, если из 100 результатов исключить каждый второй, т. е. из первого вертикального ряда исключить каждое второе значение, из второго — каждое первое, из третьего — опять второе и т. д. Тогда места взятия проб будут находиться по углам квадрата со стороной, равной V Ю2 + 102 = 14,5 м. Таким образом, мы взяли для получения среднего значения ре¬ зультаты 50 проб. Точно так же мы могли взять другие 50 резуль¬ татов, которые были отброшены. Наконец, можно по вертикали и горизонтали пропустить каждый второй ряд наблюдений, так что для обработки останется только 25 наблюдений, которые будут расположены по углам квадрата со стороной 20 м. Если мы пропускаем каждый первый горизонтальный и вертикальный ряд наблюдений, то получаем 25 других наблюдений на таком же расстоянии друг от друга. То же самое получается, если мы отби¬ раем каждое второе наблюдение первого, третьего, пятого и т. д. вертикальных и горизонтальных рядов. Таким образом, резуль¬ таты наших 100 наблюдений соединяются 4 раза по 25, причем каждый раз пробы расположены в вершинах квадратов со сто¬ ронами длиной 20 м. Результаты этих исследований сведены в табл. 2. Таблица 2 Число проб Длина стороны квадрата, м Глубина рых¬ лого слоя, см Гигроскопич¬ ность, °/о 100 10,0 42,8 ±3,9 1,43 ±0,10 50 14,5 43,3 ±4,0 1,43 ±0,10 50 14,5 42,3 ±3,7 1,43 ±0,11 25 20,0 44,2 ±3,9 1,43 ±0,08 25 20,0 41,8 ±3,4 1,41 ±0,11 25 20,0 42,8 ±4,0 1,45 ±0,11 25 20,0 42,3 ±3,9 1,43 ±0,10 Средние арифметические величины и их средние отклонения, которые мы привели с двойным знаком, при 25 пробах довольно
26 ОБЩАЯ ЧАСТЬ значительно отличаются от результатов при 100 пробах, тогда как при 50 пробах результаты примерно такие же. Однако на больших площадях брать пробы через каждые 15 м в шахматном порядке все же очень трудно. Поэтому наши иссле¬ дования были весьма существенно дополнены Плёсом Он полу¬ чил на различных участках следующие результаты (табл. 3). Таблица 3 Число проб Прямоугольник или трапеция со сторонами, м Глубина рыхлого слоя, см Гигроскопич¬ ность, о/о Поле А. V. 100 58 X 26 36,7 ± 4,5 3,03 ± 0,74 50 63,6 X 63,6 37,1 ± 4,7 3,01 ± 0,74 50 63,6 X 63,6 3673 ± 4,3 3,02 ± 0,73 25 116 X 52 36,5 ±3,7 3,00 ± 0,85 25 116X52 37,4 ± 5,0 3,33 ± 0,78 25 116X52 36,9 ± 4,4 3,06 ± 0,66 25 116X52 36,2 ± 4,9 2,71 ± 0,59 Поле А. II. 100 40X25 34,8 ±3,9 4,11 ± 1,08 50 47,2X47,2 34,8 ±4,4 ^4,08± 1,10 50 47,2 X 47,2 34,9 ±3,5 4,15 ± 1,07 25 80X50 33,4 ±4,8 4,17 ± 0,94 25 80X50 34,2 ±3,1 3,87 ± 0,90 25 80X50 36,1 ± 4,0 ,4,15 ± 1,24 25 80X50 35,5 ±4,2 4,27 ± 1,25 Почва на этих полях была весьма неоднородна, что видно из прилагаемой картограммы (рис. 4), на которую нанесены ре¬ зультаты 100 определений гигроскопичности на поле А. II. Эта разнородность почвы на значительной площади, которая характе¬ ризуется высотой средних колебаний, указанной в вышеприве- Таблица 4 Число точек, в которых взята проба Для поля А. II. II Для поля А. V. глубина рыхлого слоя, см ошиб¬ ка, 0/0 гигроско¬ пичность, °/о ошиб¬ ка, о/0 Л глубина || рыхлого слоя, см ошиб¬ ка, о/о гигроско¬ пичность, °/о ошиб¬ ка, о/о 50 34,8±0,2 0,7 4,12±0,028 0,7 36,7 ±0,43 1,2 3,02 ± 0,034 1,1 25 34,8±1,1 3,3 4,12 ±0,146 3,5 36,7 ±0,46 13 3,02 ±0,190 6,4 ' Floess R., Landw. Jahrb., XLII, 255—289, 1912.
ОБЩАЯ ЧАСТЬ 27 денных таблицах, конечно, не может быть отражена в смешанной пробе. При желании определить, насколько увеличится ошибка опыта при уменьшении числа проб, следует результаты одинакового Рис. 4. Гигроскопичность почвы в пределах поля А. 11. количества наблюдений, равномерно распределенных по всей пло¬ щади, сложить, разделить на число наблюдений и вычислить ошибку из полученных таким образом средних данных. При по¬ добной обработке указанных опытов обнаружились следующие ошибки (в%) от полученной величины (табл. 4).
28 ОБЩАЯ ЧАСТЬ Почвенные пробы следовало бы брать по возможности в 50 равномерно расположенных по площади точках, так как сред¬ ние пробы в этом случае являются более точными. В моей практике точки, в которых брали пробы, по возмож¬ ности были расположены в шахматном порядке в вершинах квад¬ ратов, но при этом расстояния я измерял, конечно, не метром, а шагами (100 шагов равняются 80 м)\ чтобы сохранить направ¬ ление на озимых посевах, например, рекомендуется брать пробы вдоль рядков. Расстояние (S) между точками, в которых берут пробы, зависит от величины исследуемой площади и определяется в шагах по следующему уравнению: S = ]/r -^4-100 = 17,71^, где F—площадь в га. Согласно этому уравнению, для различных площадей были получены следующие расстояния (табл. 5). Таблица 5 Площадь, га Число шагов Площадь, га Число шагов Площадь, га Число шагов. 1 18 7 47 17 73 1,5 22 8 50 18 75 2 25 9 53 19 77 2,5 28 10 56 20 79 3 31 11 ' 59 21 81 3,5 33 12 61 22 83 4 35 13 64 23 85 4,5 38 14 66 24 87 5 40 15 69 25 88 6 43 16 71 97 К этому следует еще добавить, что не так важно, если при неправильной форме участка будут взяты в шахматном порядке не точно 50, а несколько больше или меньше образцов для по¬ лучения средней пробы. Надо придавать большее значение тому, чтобы вся местность была равномерно прощупана и при этом не пропущена какая-либо часть ее, а не тому, чтобы число поч¬ венных проб было точно 50. § 5. Взятие проб из подпочвы Чтобы доказать, что нижние слои почвы более разнородны, чем рыхлый слой, который в результате постоянной и длитель¬ ной обработки хорошо перемещираетоя, на том же Кутчлау-.
ОБЩАЯ ЧАСТЬ 29 ском участке, на котором проводились вышеприведенные иссле¬ дования, я изучил гигроскопичность на площади в 1 га в 26 ме¬ стах как в рыхлом, так и в подпочвенном слое. При этом почву брали буром Герзона из пахотного слоя с глубины 0—30 см, из подпочвы — с глубины 60—90 см. Точки взятия проб распола¬ гались в шахматном порядке в углах квадратов со стороной 10 м. Найденные величины гигроскопичности представлены в виде дроби (табл. 6), причем числитель равен гигроскопичности па¬ хотного слоя, знаменатель — гигроскопичности идущего за ним подпочвенного слоя. Таблица 6 Гигроскопичность пахотного и подпочвенного слоев почвы 1,27 1,29 1,36 1,42 1,54 1,33 1,34 1,74 1,74 3,14 2,15 1,33 1,11 1,40 1,35 1,45 1,46 0,79 3,54 3,10 3,63 1,91 1,45 1,53 1,45 1,30 1,70 1,82 2,56 4,69 1,76 2,16 1,48 1,54 1,54 1,22 1,54 2,53 3,56 2,17 0,89 1,77 1,43 1,42 1,50 1,18 1,55 0,84 3,04 2,84 2,31 3,66 Средние значения из приведенных чисел: Для пахотного слоя: M±t= 1,42±0,10 Для подпочвы: М ± t = 2,34 ± 0,84 Следовательно, подпочва обладает более высокой гигроско¬ пичностью, и в этом отношении она лучше пахотного слоя. Только в трех случаях, когда в подпочве встречались песчаные про¬ жилки, гигроскопичность ее была меньше. Средние отклонения, которые являются для нас показателем однородности почвы, со¬ ставляют для пахотного слоя 7,3% измеренной величины, тогда как для подпочвы —35,6%. В то время как для naixorHoro слоя на расстоянии 10 м величина гигроскопичности почвы колеба¬ лась в пределах 1,11—1,40%, для подпочвы она изменялась в пределах 0,79—3,54%. Из этого ясно,. с какой большой осторожностью следует подходить к взятию проб, а также к оценке полученных резуль*. •ратов.
30 ОБЩАЯ ЧАСТЬ Конечно, часто взятие образцов почвы можно облегчить, на¬ пример если в течение продолжительного времени на одном и том же месте исследуется изменение овойств почвы или содер¬ жание в ней воды. Так как в этом случае почва берется посто¬ янно в одном и том же месте, речь идет уже не о хорошей «сред¬ ней пробе», а об исследовании каждого отдельного образца, взя¬ того всегда в одной и той же или в близлежащей точке.
ГЛАВА 1 ФИЗИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ПОЧВЫ Почва, которую мы берем в поле, содержит определенное ко¬ личество воды; так как влажность почвы может значительно ко¬ лебаться, то для получения при исследованиях независимых от нее результатов необходимо взятую почвенную пробу высуши¬ вать и все результаты опытов относить к единице веса сухой почвы. Для этого образец почвы, которую хотят исследовать, оставляют высыхать до тех пор, пока ее вес не станет примерно постоянным. Если такая воздушно-сухая почва при дальнейших работах соприкасается с воздухом, то влажность ее почти не меняется, при условии, что она подвергается воздействию воздуха возможно более короткий срок. От этой воздушно-сухой почвы мы берем среднюю пробу для определения влажности ее, а остав¬ шуюся часть помещаем в герметически закрытую большую банку с притертой пробкой, предварительно смазанной вазелином. Если определение содержания воды показывает, что в почве на 100 г сухого вещества содержится we воды, то при взятии определен¬ ного количества почвы для опыта надо всегда брать навеску на ш% больше. В § 1 мы рассчитывали содержание гравия в почве на содер¬ жащий воду мелкозем (частицы менее 1,5 мм), вес которого ра¬ вен 100%+ш%, поэтому, чтобы получить результаты в пере¬ счете на сухое вещество почвы, их следует помножить на коэф- фициент ( ^ )■ § 6. Определение сухого вещества почвы Определение сухого вещества почвы представляет некоторые трудности, так как твердые частицы почвы отдают физически связанную воду при различной температуре. Родевальд 1 показал, что у древесины это происходит прн +65,5°, а у картофельного крахмала при +117,3°. С другой стороны, при более высокой тем¬ пературе гумусовые вещества разлагаются, что легко опреде¬ ляется по запаху веществ, сушка которых происходит при 105°. 1 Rodewald Н., Landw. Jahrb., 31, 689—691, 1902.
32 ГЛАВА I Таким образом, сушка почвы при температуре 105° в течение 2—4 час. является только условным методом, во многих случаях достаточно точным, однако абсолютно точных результатов он не дает. Поэтому Вирхов1 считает необходимым помещать почву в вакуум вместе с веществами, оильно поглощающими водяные пары, — концентрированной серной кислотой или фосфорным ангидридом. При условиях, наиболее благоприятных для вырав¬ нивания давления пара (см. рис. 11), на это потребуется 3— 4 дня. Кроме того, серную кислоту можно использовать только в том случае, если почва не будет подвергаться дальнейшему изучению, так как эта кис¬ лота летуча и образует кис¬ лые налеты, которые, покры¬ вая почву, окисляют и, таким образом, изменяют ее2. Сле¬ довательно, для водных па¬ ров безукоризненным погло¬ тителем остается фосфорный ангидрид. Чтобы ускорить процесс сушки, я сконструи¬ ровал эксикаторы, которые можно подвешивать в струе пара и нагревать до 100°. Таким путем оказалось воз¬ можным получать совершен¬ но сухую почву через 4 часа. Арнтц3 достигает этих же результатов в течение 2,5—3 час., пропуская через почву струю воздуха или водорода под давле¬ нием 20—30 мм при температуре 105—110°. Так как наш метод более удобен и дает возможность работать с большим количест¬ вом почвы, которая меньше соприкасается с кислородом воздуха, что исключает дальнейшее разложение гумусовых веществ, при¬ водим здесь описание его. Эксикаторы (рис. 5), которые применяются для опытов по высушиванию почвы, изготовляют из толстого, лучше всего вен¬ ского стекла толщиной 3—4 мм\ по форме они приближаются к полушарию (а). Их края тщательно отшлифованы. Крышка (б) делается из латуни толщиной 0,6—0,75 мм и имеет выпуклую форму. Края ее, имеющие ширину 1,5 см, тоже по возможности тщательно шлифуются до блеска. На одной стороне крышки впаяна трубка (в), служащая для выкачивания воздуха из эксика¬ тора. Внутреннее отверстие трубки направлено кверху, навстречу крышке, во избежание попадания пыли при впуске воздуха. 1 Vi rchow К., Landw. Jahrb., 9(2)', 1022, 1881. 3 М i t s с h е г 1 i с h E. A., Landw. Jahrb., 31, 578, 1902. 3Arntz E., Landw. Vers. Stat., 59, 411—424, 1904. Рис. 5. Вакуум-эксикатор.
ФИЗИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ПОЧВЫ 33 Закрывают трубку путем натягивания на нее толстостенного ре¬ зинового шланга (г), свободный конец которого затыкается стек¬ лянной пробкой. Чтобы эксикатор закрывался плотнее, между крышкой и сосудом, края которых слабо смазаны вазелином, про¬ ложено кольцо из резины толщиной 0,8 мм и шириной 1— 1,5 см (<?). На дно стеклянного сосуда кладут фосфорный ангид¬ рид (е). Он обеспечивает полное высушивание до тех пор, пока на его поверхности имеются белые кристаллы. В фосфорный ангидрид ставят стеклянный треножник {ж), который накры¬ вается стеклянным диском (з). Диаметр диска 'точно соответ¬ ствует размеру помещаемой на него чашечки (и), в которой нахо¬ дится почва (к). Он должен пре¬ дохранять чашечку от налета, возможного при распылении фос¬ форного ангидрида во время уда¬ ления воздуха из эксикатора. Ча¬ шечка, которую лучше всего из¬ готовлять из венского нормаль¬ ного стекла, тоже имеет отшли¬ фованные края, и когда ее выни¬ мают из эксикатора, то накры¬ вают тонким отполированным стеклом. После сушки в эксикатор через промывную склянку с серной кислотой медленно впускают су¬ хой воздух. Так как одновремен¬ но надо следить за имеющимся разрежением, рекомендуется при¬ соединять к установке ртутный манометр (рис. 6), снабженный капилляром или стеклянным краном. После наполнения эксика¬ тора сухим воздухом его охлаждают, затем нагревают крышку горелкой Бунзена и легким нажимом снимают, причем чашечку с почвой одновременно немедленно покрывают предварительно взвешенной стеклянной пластинкой. В качестве парового сосуда я использовал кастрюлю высо¬ той 45 см и диаметром 45 см, в которой эксикаторы могут раз¬ меститься на подставке в два этажа, по три эксикатора в каждом. Вода, слой которой имеет высоту примерно 5—7 см, медленно кипит, в то время как сама кастрюля хорошо закрыта крышкой. Рупп1 сконструировал маленькие вакуумэксикаторы из иенского стекла дюракс, которые можно нагревать непосредственно над пламенем. Они более удобны в работе и поэтому заслуживают усиленной рекомендации. Однако при этом надо пользоваться эксикаторами небольшой величины, в которых одновременно * 31 Rupp Е., Chem. Ztg., Jg. 58, 403, 1934. Рис. 6. Капиллярный манометр. 3 Зак. 2442. Почвоведение
34 ГЛАВА l возможна сушка только одной пробы почвы. При нескольких про¬ бах имеется опасность, что они, находясь уже в совершенно су¬ хом состоянии, при неоднократном открывании крьйики могут опять впитать влагу из воздуха; для поддержания постоянной температуры эти эксикаторы целесообразно поставить под струю пара. Так как стекло их несколько тоньше, то они скорее прогреваются, и тем самым несколько ускоряется процесс сушки. Для удаления воздуха из вакуумэксикатора пользуются водо¬ струйным насосом. Нижеприведенный пример показывает, с какой точностью возможны отдельные взвешивания: Тара + вода + почва = 85,842 г; Тара + почва = 85,4 г; — Тара + сухая почва =—85,413 г; —Тара =—43,5 г Вода = 0,429 г; Сухая почва = 41,9 г; Влажность почвы W — —jj-g— = 1,02%. Конечно, имеет значение и то, для какой цели производят определение влажности почвы. Если требуется определить влаж¬ ность почвы в данный момент, которая может быть равна 20— 23%, тогда вполне достаточна сушка почвы в сушильном шкафу в течение 4 час. при 105°, потому что возникающая при этом разность в весе по сравнению с абсолютно сухим состоянием почвы меньше ошибок опыта. Напротив, если нужно определить содержание воды в воздушно-сухой почве, то сушку по крайней мере одной пробы проводят в вакууме над концентрированной серной кислотой при комнатной температуре. Этой сушки также достаточно для определения гигроскопичности почвы, если пред¬ варительно в такой же пробе почвы было уравновешено давление пара или если определяли сухое вещество в другой пробе той же почвы. § 7. Определение удельного веса твердой фазы почвы Удельный вес, т. е. вес единицы объема, или величина, обрат¬ ная ему, — удельный объем, т. е. объем единицы веса, для твер¬ дой фазы почвы, так же как для порошкообразных веществ, определяется при помощи пикнометра, который изображен на рис. 7, где а — стеклянный сосуд емкостью приблизительно 80 см3; б — входящая в него притертая пробка, вытянутая в капилляр, на котором примерно в середине длины вытрав¬ лена метка (в). Определение производится следующим образом.
ФИЗИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ПОЧВЫ 35 Пробку б слегка покрывают вазелином. Определяют вес со¬ суда и смазанной пробки и, затем сосуд наполняют хорошо прокипяченной водой комнатной температуры и закрывают проб¬ кой, которую слегка поворачивают так, чтобы на шлифованной поверхности не наблюдалось оптического преломления, вызывае¬ мого пузырьками воздуха. Чтобы температура пикнометра не изменялась, его следует обернуть полотенцем. После этого воду, находящуюся над меткой, удаляют фильтровальной бумагой. Пик¬ нометр ставят на весы и, если через 10 мин. уровень воды не из¬ менится, взвешивают. Вес пикнометра с водой обозначим V. Тогда содержимое пикнометра весит / = v —и. Затем пикнометр опоражнивают и высушивают, смазывают пробку и снова определяют вес пустого пикнометра -j- смазанная пробка (щ). Затем наполняют пикно¬ метр приблизительно до половины исследуемой почвой, влажность которой известна, взвешивают и из полученного веса вычитают вес пустого пикнометра («i). Зная влажность w, определяют вес сухой почвы. После этого наливают в пикно¬ метр дистиллированную воду, пока она не по¬ кроет почву на 2—3 мм, и помещают его на пол¬ часа в эксикатор для полного удаления воздуха из почвы и воды. Иногда требуется добавление воды; кроме того, необходимо несколько раз пе¬ реворачивать или встряхивать пикнометр. Затем его наполняют кипяченой водой, закрывают сма¬ занной пробкой и взвешивают, выполняя все при- Рис. 7. веденные выше указания, получают вес пикно- Пикнометр, метра + сухая почва + добавленная масса воды. ■ Если от этого веса отнять вес пустого пикнометра и сухой почвы, то получится вес добавленной воды и соответственно ее объем W. Вычитая объем долитой воды из объема пикнометра /, полу¬ чают объем взятой навески почвы, который равен V — J — W. Разделив объем почвы V на вес почвы G, получают удельный объем'или, разделив вес почвы G на ее объем V, узнают удель¬ ный вес почвы. Ниже приводим удельный вес различных твердых частиц почвы: Кварцевый песок • 2,64—2,75 Известковый песок 2,66—2,72 Каолиновая глина 2,47—2,59 Гумус 1,26—1,46 Величины, напечатанные жирным шрифтом, взяты из иссле¬ дований Ланга; к ним мы еще вернемся в § 23. з*
36 ГЛАВА l Я получил следующие удельные веса для различных видов почв: Низинно-болотная .... 2,03 Песчаная, богатая пере¬ гноем 2,45 Гумусная песчаная .... 2,59 Песок (подпочва) 2,65 Песчаная 2,63 Супесчаная 2,62 Суглинистая 2,64 Тяжелая глинистая (с Явы) 2,70 Удельный вес различных минеральных составных частей почвы, как видно, почти одинаков; он колеблется лишь между 2,5 и 2,7; удельный же вес перегнойных веществ почвы, напротив, почти вдвое меньше. С увеличением содержания гумуса в почве удельный вес ее твердой фазы должен снижаться, однако было бы слишком нена¬ дежно на основании этого снижения делать выводы о содержании гумуса во взятых образцах. При некоторых обстоятельствах при исследовании минераль¬ ной почвы вообще можно обойтись без определения удельного веса твердой фазы и определять объем почвы, умножая вес ее на величину, равную 1 :2,63 = 0,38. Результат будет достаточно точным для всех случаев, при которых оперируют приближен¬ ными величинами, как например при повторном определении объема почвы на одном и том же участке с целью изучения из¬ менения его в течение вегетационного периода. Удельный вес естественной почвы наряду с удельным весом твердой фазы почвы включает также удельный вес находящихся в почве воды и воздуха. Он представляет собой вес единицы объема почвы и поэтому для отличия коротко называется «объ¬ емным весом». ПОРОЗНОСТЬ (СКВАЖНОСТЬ) почвы § 8. Величина скважности После этих предварительных исследований становится воз¬ можным определить величину скважности. Для определения ее в естественной почве мы сконструировали бур (см. § 3). Этим буром мы берем 100 см3 почвы на глубине Л0 см, сушим ее, уста¬ навливаем потерю воды и определяем удельный вес твердой фазы почвы. По весу сухой почвы и ее удельному весу вычисляем объем, который занимают твердые частицы. Вычитая этот объем из 100, получаем объем пор, т. е. скважность в процентах от об¬ щего объема почвы. Вес воды, потерянной при сушке, соответ¬ ствует ее объему в процентах от объема естественной почвы. По¬ лученное при этом число граммов соответствует числу миллимет¬ ров высоту водяного сдоя р этом 10-сантиметровом слое почву,
ФИЗИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ПОЧВЫ 37 В лаборатории скважность взятой почвенной пробы вычис¬ ляют по результатам определения объемного веса почвы. В ка¬ честве измерительного прибора можно применять открытые сверху кубические жестяные кюветки со стороной в 10 см, объем которых предварительно определяется при помощи воды. Их на¬ полняют почвой и взвешивают. Удельный вес и влажность почвы определяют заранее, и вес ее пересчитывают на абсолютно сухую почву. Деля абсолютный вес сухой почвы на ее удельный вес, вычисляют объем, занятый твердой фазой, и его процентное выражение от общего объема почвы. Если последнюю величину вычесть из 100, то получается скважность в процентах От общего объема почвы. Трнка1 определяет скважность путем исследования комка почвы; при этом он получает величину скважности для почвы в ее наиболее уплотненном состоянии. По его методу, взятый в поле комок сушат при 100—105°. Затем его взвешивают, опять подогревают до 45—50°, опускают в расплавленный парафин и после охлаждения снова взвешивают. Потом при помощи весьма удобно сконструированного прибора определяют объем этого комка по массе вытесненной им воды. Из объема комка следует вычесть объем парафина (уд. в. = 0,9). Для получения более достоверных средних значений надо брать большие комки, а для определения количества вытесненной воды можно использовать картофельные весы Рейманяа. К этим опытам надо отнести и опыт Шюблера 2, который изго¬ товлял кубики из влажной почвы и установил, что их общий объем при высыхании уменьшался: у кварцевого песка на 0,0%; у тонко размолотого известняка на 5,0%;.. у чистой серой глины на 18,3% И/у гумуса на 20,0%.. Благодаря предварительной сушке при определении скваж¬ ности по Трнке можно установить наименьший объем пор, кото¬ рый возможен у данной почвы. Однако этот объем не соответ¬ ствует сложению почвы в любой момент. До обработки почва имеет уплотненное сложение, т. е. сложение ее приближается к самому плотному, и таково же сложение взятых из нее комков, глыб или агрегатов. Величина скважности не зависит от размера твердых частиц почвы. Чтобы в этом убедиться, следует представить, что твер¬ дые частицы почвы имеют форму шариков одинаковой величины и расположены таким образом (рис. 8), что один шарик сопри¬ касается с шестью другими, т. е. рядом с первым шариком лежат в той же плоскости четыре других, и по одному сверху и снизу. * 3' Т г n k a R., Intern. Mitt. f. Bodenkunde, 4, 363—387, 1914. 3 S c h ii b 1 e r G., Qrpids&tze der Agrikulturchemie. Leipzig, Tel) )l.t J9 M- Lf J?3Qr ‘ ' ? "
38 ГЛАВА I Это наиболее просторное расположение шариков, которое можно еще назвать кубическим расположением, так как каждый шарик вписан в куб и при этом общий объем образуется из плотно сложенных кубиков. Если в такой куб со стороной, равной 4 г, и объемом (4 г)3 вписан шарик объемом 4/'з (2 г)3 я, то объем пустот будет равен (4 г)3 — 4/з(2 г)3 я. Вместо одного шарика радиусом 2 г в тот же объем (4 г)3 при совершенно одинаковом, положении можно вписать восемь меньших шариков радиусом г и совершенно таким же образом 64 шарика радиусом г/2. Рис. 8. Самое отдаленное расположение шариков. Рис. 9. Самое близкое расположение шариков. Установим, каким образом изменится величина объема пор в зависимости^от изменения величины зерен в объеме (4 г)3. Так как в дальнейшем нас интересует еще и величина поверхности пор, так же как и число точек соприкосновения между твердыми частицами почвы, следует определить изменения, которым под¬ вергаются эти величины с уменьшением радиуса шара (табл. 7). Таблица 7 Радиус шара 2 г г г/2 Объем пор . . . Величина поверх¬ ности пор 5 . . Число точек сопри¬ косновения г (4г)8—1.1(2. г)Ч 1 • 4* (2 r)2ic = 16 1-3 = (4r)s—8 ~ (/•)*• я=(4г)*—64— * 8 • 4 • (/■)" • к — 32г2п 64 • 4 ^ л = 64r2Tt 8 • -| = 24 64— = 192 Согласно атому; x*z »■ const. = 24г3 и xs = const. =» 32r3n
ФИЗИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ПОЧВЫ 39 Объем пор согласно этому расчету не зависит от размера зе¬ рен твердых частиц почвы при условии, если вое они одинаковы по величине, форме и расположению. Величина поверхности пор при этом обратно пропорциональна радиусу шариков; число точек соприкосновения с уменьшением величины шариков увели¬ чивается в третьей степени. Из имеющихся данных мы можем вычислить, что скважность при самом отдаленном расположении частиц составляет 47,64% общего объема. Но можно себе представить, что шарики одина¬ ковой величины расположены наиболее плотно, тогда один шарик соприкасается в одной плоскости с шестью другими (рис. 9) и как над ним, так и под ним лежат еще по три шарика ^показан¬ ные пунктиром), которые также соприкасаются со средним ша¬ риком каждый в одной точке. Если мы проложим через эти точки соприкосновения касательные плоскости, то получим описанный вокруг среднего шарика додекаэдр. Объем пор в этом случае равен объему этого додекаэдра, уменьшенному на объем вписан¬ ного в него шарика. Скважность в данном случае составляет только 24,51% общего объема *. Причем она опять-таки не зави¬ сит от величины шариков, если они все одинаковые. Число взаимносоприкасающихся точек в этом случае возросло с 6/г до 12/2, или с 3 до 6; но так как в одинаковый объем, например(4 г)3, при таком расположении вместо 52,36% твердых частиц почвы входит 75,49 %, то число точек соприкосновения в единице объема возрастает пропорционально отношению 75,49 : 52,36 = = 1,44, отчего оно увеличивается в 2,88 раза. Однако мы имеем дело с частицами почвы совершенно раз¬ ной формы и величины, и даже если предположим, что все твер¬ дые частицы имеют шаровидную форму, то можно себе предста¬ вить, что в пустотах между этими шариками могут помещаться все меньшие шарики, так что весь объем пустот должен стать бес¬ конечно малым. Но, как правило, мы будем наблюдать, что объем почвенных пор больше, чем тот, который мы определили при са¬ мом отдаленном расположении шариков. От чего это зависит, мы сейчас выясним. С агрономической точки зрения величина зерен твердой фазы почвы, благодаря которым образуются пустоты, не безразлична. Мы это видим из того факта, что при крайних условиях в камнях не может расти ни одно растение. С другой стороны, если бы в почве вместо камней были бы комки той же величины, то в них нашлись бы еще поры, используемые корнями растений, которые не могут быть учтены при указанном выше расположении шари¬ ков; эти поры еще больше увеличивают общую скважность. 11 S о у k a, Forsch. Agrikulturphysik, 8, 1 u. f., 1885.
40 ГЛАВА 1 В доказательство этому Вольни 1 приводит прекрасный докумен¬ тальный материал. Он определял вес почвы, находящейся в еди¬ нице объема, и брал для этого комки глины различной величины. Если по величине удельного веса (2,70) определить объем твер¬ дых частиц, содержащихся в 1 см3, то, вычитая его из 1,0 и умно¬ жая разность на 100%, получаем величину скважности в про¬ центах (табл. 8). Таблица 8 Диаметр зерен, мм Объемный вес, см?/г Скважность, °/о e Порошкообразная глина <0,25 1,25 54 Комки глины 0,50—1,00 1,06 61 » » 1,00—2,00 1,06 61 » » 2,00—4,00 1,04 61 » » 4,00—6,75 1,03 62 » » 6,75—9,00 1,02 62 Из приведенных данных прежде всего видно, что скваж¬ ность глинистых комков значительно больше, чем это можно было ожидать при самом отдаленном расположении шариков, и что она не зависит от величины комков глины. Небольшое повы¬ шение скважности, которое наблюдается в двух случаях, у более крупных комков, надо отнести за счет ошибки опытов, потому что чем крупнее комки и ^же измерительный сосуд, тем большие поры образуются у его стенок, что я обусловливает эти ошибки. Опыты Вольни подтверждают теоретическое положение о том, что величина скважности не зависит от размера почвенных ком¬ ков. Однако у порошкообразной глины, у которой частицы имеют наименьшие размеры, и величина скважности, конечно, меньше. С целью установления метода для определения величины скважности почвы проведен еще целый ряд опытов, преимуще¬ ственно в лабораторных условиях. Из них здесь можно привести некоторые данные (табл. 9), полученные 14 практикантами в Ин¬ ституте растениеводства в Кенигсберге при опытах с трехкрат¬ ной повторностью. Из табл. 9 следует, что скважность торфяной почвы, значи¬ тельно больше, чем минеральных почв, потому что, как мы скоро увидим, отдельные частицы торфа заключают в себе поры (см. § 11) и тем самым, как и почвенные комки, увеличивают скважность. Поэтому обычно скважность почвы тем больше, чем больше в ней гумуса. 11 W о 11 п у Е., Forsch. Agrikulturphysik, 8, 354 u. f., 1885.
ФИЗИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ПОЧВЫ 41 Таблица 9 Скважность почвы, °/о разрыхленной уплотненной залитой водой Кварцевый песок . . . 44,5 ± 1,4 37,3 ± 0,8 34,7 ±0,5 Глинистая почва .... 59,3 ± 1,7 41,1 ±2,2 43,0 ±2,3 Торфяная » .... 67,5 ± 2,2 60,0 ± 1,9 60,0 ± 1,7 Из приведенных данных, кроме того, видно, что скважность больше, когда почва находится в разрыхленном воздушно-сухом состоянии, а не когда она затоплена водой. В воздушно-сухом состоянии поддерживается комковатая структура, которая час¬ тично разрушается при уплотнении почвы, в то время как при нахождении под водой почва размывается до отдельных зерен и переходит в наиболее уплотненное состояние. В табл. 10 приводятся для примера данные по еще некото¬ рым видам почвы, подтверждающие это положение. Таблица 10 Почва Скважность почвы, о/0 воздушно-сухой залитой водой Низинно-болотная . . . 78 72 Песчаная, богатая гу¬ мусом 59 56 Гумусная песчаная . . . 55 37 Песчаная 48 33 Супесчаная . 50 36 Суглинистая 56 35 Тяжелая глинистая . . 59 69 Только у тяжелой глинистой почвы наблюдается противопо¬ ложное явление; по-видимому, у этой очень тяжелой глинистой почвы с Явы мельчайшие частицы отличаются ячеистой струк¬ турой, которую недавно обнаружили Флайг и Бойтелыппахер при помощи электронного микроскопа у монтмориллонита *. В исследованиях Раманна2 скважность отдельных почв в усло¬ виях их естественного залегания выражалась в величинах (в%), указанных в табл. 11. * 31 Flaig, Landbauforschung Vdlkenrode, 3, Jg. H. 1, 18—20, 1963. 3 Forsch. Agrikulturphysik, 11, 303—318, 1888.
42 ГЛАВА / Таблица 11 Глубина, см 1 Скважность почвЫ в профилях, °|0 1 2 3 4 5 (дюна) 6 0-11 55 56 58 53 51 41 20—31 45 47 50 44 46 42 40—51 45 42 43 45 40 38 60—71 41 41 43 45 38 36 80—91 43 41 32 44 37 35 Во всех приведенных разрезах наибольшей скважностью от¬ личается самый верхний слой почвы, что объясняется наличием в нем перегнойных веществ. Далее, с увеличением глубины слоя почвы скважность уменьшается, так как чем ниже залегает почва, тем больше она подвергается давлению вышележащих слоев. § 9. Виды скважности в почве Размер твердых частиц почвы не оказывает существенного влияния на величину скважности, но имеет большое значение при рассмотрении видов скважности. Чем мельче твердые частицы почвы, тем уже находящиеся между ними поры, тем больше по верхность взаимного соприкосновения твердых частиц в опреде¬ ленном объеме почвы и, как мы увидим ниже, тем больше обра¬ зуется в почве комков, что также оказывает влияние на величину скважности. Скважность зависит и от того, находятся ли в почве, кроме немногих крупных твердых частиц, только совсем мелкие частицы или все твердые частицы имеют среднюю величину. По¬ этому необходимо дифференцировать твердые частицы по вели¬ чине зерен. Определение величины зерен твердых частиц десятки Лет производилось путем механического анализа почвы при помощи сит и отмучивания. И действительно, этим методом получали различное число фракций с разной величиной почвенных частиц, благодаря чему почва могла быть разложена на составляющие ее части. Однако величины так называемой крупности зерен, ко¬ торые получают при помощи этого метода, у различных видов почвы не одинаковы, а, напротив, как мы вскоре увидим, совер¬ шенно различны, поэтому сравнение «крупности зерен» различ¬ ных типов почвы друг с другом недопустимо. Этот вопрос сле¬ дует рассмотреть подробнее. Если просеять песок сквозь сита с отверстиями различного диаметра, например 2,5; 2,0; 1,5; 0,5 и 0,25 мм, а затем получен-
ФИЗИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ПОЧВЫ 43 ныв различные фракции зерен промыть, высушить, определить их удельный вес (d) и как можно более точно вес 1000 зерен, то, разделив последний на 1000 d, можно с большой точностью уста¬ новить средний объем одного зерна песка, т. е. его действитель¬ ную величину. При определении величины зерен при помощи таких сит у разных песков одинаковыми ситами отделялись частицы различ¬ ных размеров. Это ясно из следующих данных (табл. 12) *. Таблица 12 Размер частиц, прошедших через сито, мм Объем одного зерна песка, ммя морского аллювиального из Юдиттена из Раушена пахотный слой подпочва 2,5—2,0 1,49 3,88 _ 2,0-1,5 0,639 1,99 — — — 1,5-1,0 0,259 0,579 — 0,748 — 1,0—0,5 0,073 0,281 0,639 0,176 0,145 0,5—0,25 0,033 0,022 0,152 0,078 0,051 При помощи сит нельзя установить определенные «величины зерен», свойственные данному виду почвы. Поэтому для этой цели неприемлема первая часть механического анализа — «ме¬ тод сит». Это объясняется тем, что через одно и то же отверстие сита могут проходить частицы бесконечно малой и бесконечно большой 'величины, а именно цилиндры с площадью основания несколько меньшей, чем отверстия сита, или цилиндры с беско¬ нечно малой (тончайшие пластинки) или бесконечно большой вы¬ сотой (палочки). В приведенных опытах морской песок состоял из острых осколочных частиц, аллювиальный песок, наоборот, из более округлых зерен, что явилось причиной столь различной величины зерен у этих двух типов песка. Методом сит можно было бы правильно сортировать частицы песка по их величине только в том случае, если бы все зерна были округлой формы; вес отдельных фракций можно бы сравнивать, если бы все зерна песка имели одинаковый удельный вес. Для дальнейшего разделения по величине мельчайших твер¬ дых частиц, прошедших через сито с отверстиями 0,25 мм, их взмучивают в воде и определяют время оседания различных час¬ тиц. При помощи метода отмучивания твердые частицы почвы также можно было бы точно разделить по величине в том случае, 1 Zander Н., Fiihling’s Landw. Ztg., 58, 178 u. f., 1909.
44 ГЛАВА l если бы они все имели округлую форму « одинаковый удельный вес. Тогда, конечно, более крупные частицы осели бы быстрее мелких, которые довольно долго находятся во взвешенном со¬ стоянии. Однако меньшая частица, но с большим удельным весом быстрее падает на дно, и, кроме того, свободное падение частиц в воде, в частности, зависит от трения, которое происходит между водой н поверхностью тонущей частицы. Если частицы не имеют округлой формы, при которой вода всегда встречает одинаковую поверхность, то имеет значение, какая поверхность частицы при свободном падении в воде направлена книзу и какова ее форма. Осколок, если он направлен своим острым концом вниз, опу¬ скается быстрее, чем если он лежит плоско. Однако какая сторона при свободном падении частицы обращена книзу, зависит от случайного положения ее при падении; при этом имеет значение и расположение центра тяжести частицы. Поэтому не следует удивляться, что твердые частицы одинакового диаметра, следова¬ тельно, «зерна одинаковой величины», согласно данным различ¬ ных исследователей, полученным в разное время, оседают в столбе жидкости высотой 20 см за неодинаковые промежутки времени (табл. 13). Таблица 13 Диаметр, p. Время оседания частиц (в мин.) по наблюдениям Шене- Ваншаффе Хильгарда Фадеева- Вильямса Аттерберга Мора 2 960 1440 10—11 15 1440 10 60 60 16—17 8,5 13,5 — — 20 20 — — — 15 — Баггер', производя одинаковым способом отмучивание зерен различных минералов, нашел, что они имеют следующие диа¬ метры (табл. 14). При крайнем предположении, что частицы имеют округлую форму и равный удельный вес, при одинаковом способе отмучи- вания, согласно приведенным данным, происходит разделение на частицы, которые у одного вещества (кварц или ортоклаз) в 30 000 раз больше, чем у другого (мела); даже у одного и того же вещества — например у кварца — частицы, отмученные од¬ ним и тем же способом, отличались бы своим объемом в 300 раз. Способом отмучивания с применением одного из многочислен¬ ных сконструированных для этой цели приборов можно было бы 11 Bagger W., Inaug. Diss., Konigsberg, 22, 23, 1909.
ФИЗИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ПОЧВЫ 45 Таблица 14 Вещество Уд. в. Диаметр, мм максимальный минимальный средний Кварц . . . 2,63 0,010 0,003 0,0066 Ортоклаз . . . 2,58 0,010 0,002 0,006 Каолин .... 2,45 0,008 0,0009 0,003 Мел 2,45 0,005 0,0003 0,001 получить настоящую величину отмученных частиц только в том случае, если бы все эти твердые частицы почвы имели бы округ¬ лую форму и одинаковый удельный вес. Так как эти условия не соблюдаются и форма частиц и их удельный вес в каждой почве разные, tq и эта часть механического анализа почвы, а следова¬ тельно, и весь анализ для определения величины зерен различ¬ ных твердых частиц почвы не применимы. Несмотря на это, приведем здесь некоторые данные, исходя из неправильного положения, что методом сит и методом отму- чивания можно действительно разделить твердые частицы почвы в зависимости от величины их зерен, чтобы исследовать, как рас¬ ценивать имеющиеся многочисленные разнородные результаты. Нижеприведенные результаты опытов взяты из работ Хель- миха 1 (табл. 15). Таблица 15 Диаметр частиц Вес частиц в »/0 от веса почвы, взятой в Праукау Дурокке Розентале Гюнтерсбрюкке Меньше 0,2 р. . . 10 12 21 7 0,2—0,6 (а . . . . 10 11 17 5 0,6—10 » . . . . 5 6 8 3 10—20 ъ ... . 10 10 И 5 0,02—0,06 мм . . 15 18 13 11 0,06—0,1 » . . 7 9 5 9 0,1 —0,2 » . . 10 17 6 19 0,2 —0,6 » . . 27 14 13 34 0,6 —1,0 » 5 1 3 5 Больше 1,0» 1 2 3 1 Чем различаются приведенные четыре вида почвы? Чтобы установить это, следовало бы сравнить десять данных, относя¬ щихся к одной почве, с десятью данными .по каждой другой почве. 1 Н е 1 ш i с h К-, Ztschr. f. Bodenkunde u. PflanzenernShrung, 24, 215,1941.
46 ГЛАВА l Сравнение десяти величин друг с другом совершенно невоз¬ можно; для этого надо было бы эти десять результатов каждый раз приводить к одной величине, одному среднему диаметру зе¬ рен всех твердых частиц почвы, который каждый раз приходи¬ лось бы высчитывать. При реально существующих условиях сравнение различных видов почвы невозможно, даже если при¬ нять, что диаметр зерен у них определен правильно. В данном же случае речь идет не о точных размерах зерен твердых частиц почвы, а лишь о том, сильно ли различаются твердые частицы почвы по величине или они в этом отношении довольно однородны. Но для этого достаточен грубый, т. е. при¬ ближенный метод определения. Прежде всего мы определяем долю камней и песка в почве, как это показано в § 1, затем обрабатываем отсеянный мелко¬ зем (диаметр менее 1,5 мм). Согласно Фагелеру ', агрегаты почвы возможно полно разделяются, если 20 г мелкозема встряхи¬ вать. в течение 1 часа с 400 см3 0,05 н. раствора карбо¬ ната лития, затем оставить на ночь, после чего отмучивать с до¬ бавлением 10 см3 6-процентного раствора натриевого жидкого стекла (в качестве защитного коллоида). Однако в нашем слу¬ чае достаточно точен старый шлёзинговский метод, при котором 5 г мелкозема кипятят в фарфоровой чашке объемом 50 см3 про¬ должительное время при постоянном помешивании, затем после охлаждения почву растирают пальцем о стенки фарфоровой чашки, дают осесть и отмучивают; опять заливают водой, расти¬ рают и отмучивают, и этот процесс повторяют до тех пор, пока жидкость, находящаяся над почвой, после растирания последней не остается совершенно прозрачной. Необходимо следить за тем, чтобы в отмучиваемую жидкость не попадали частицы песка. Если в стакан, куда сливается отмученная жидкость, попадают частицы песка, то при помешивании стеклянной палочкой они ца¬ рапают стенки стакана. В этом случае отмучивание следует осто¬ рожно повторить снова. Остающиеся при этом частицы песка высушивают и взвешивают и, вычитая их вес из 5 г, определяют массу отмученных частиц почвы. Самые мелкие из этих отмученных частиц относят к коллоид¬ ной глине. Хотя, согласно новейшим исследованиям, глина счи¬ тается кристаллическим веществом, название «коллоидная глина» сохранилось, и под ним подразумевается, что данное ве¬ щество настолько дисперсно, что под воздействием соответствую¬ щего растворителя переходит ;в коллоидное состояние. Уже Раманн 2 описал коллоидальный раствор горного хрусталя. * *1 V a g е 1 е г Р., «Kationen- und Wasserhaushalt des Bodens», Berlin, Ver- lag J. Springer, 155, 1962. * Ramann E., Bodenkunde, 3. Auf., Berlin, Verlag J-. Springer, 40, 1911.
ФИЗИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ПОЧВЫ 47 Частицы глины состоят из Al, Si, О и Н; эти составные эле¬ менты образуют кристаллические решетки L1 2, которые у некото¬ рых веществ стабильны, так что исключено всякое набухание (слюда и вермикулит); у других же расстояние между слоями решетки может несколько изменяться под действием проникаю¬ щей жидкости, вследствие чего вещество набухает (монтморилло¬ нит, каолинит). На этих решетках находятся отрицательные электрические заряды, насыщенные катионами. Доля каждого вида катионов зависит от состава почвенного раствора. Если вно¬ сится удобрение, например известь, то почвенный раствор обога¬ щается катионами Са++, и некоторые из них могут вытеснить дру¬ гие катионы, связанные с частицами глины, и занять их место. Этот обмен протекает в эквивалентных отношениях. Взаимодействие между почвенным раствором и катионами почвенных коллоидов имеет непосредственное значение для пита¬ ния растений, так как новые катионы, вносимые в почву с удоб¬ рениями, при определенных условиях так сильно адсорбируются коллоидами, что становятся недоступными для корней растений. Кроме того, процессы, происходящие между почвенным раство¬ ром и коллоидами почвы, оказывают значительное влияние на структуру почвы. В зависимости от того, какие ионы находятся в почвенном растворе, частицы глины коагулируют или диспер¬ гируются. Так как эти частицы заряжены отрицательно, катионы в этой коллоидной системе играют большую роль, чем анионы. Если в почвенном растворе больше многовалентных катионов, то концентрация, необходимая для коагуляции, будет меньше. При одновалентных катионах концентрация почвенного раствора, для того чтобы вызвать коагуляцию, должна быть особенно вы¬ сокой 3. В связи с этим становится понятным явление пептизации глины после дождя, содержащей Na, в то .время как в тех же условиях глина, содержащая Са, остается скоагулированной. Согласно Фикендею4, коагуляция коллоидных частиц в сус¬ пензии посредством добавления электролита не может быть 1 L a a t s с h W., «Dynamik der deutschen Acker- und Waldboden», Ver¬ lag T. Steinkopff, Dresden — Leipzig, 1938. 2 Schachtschabel P., Ztschr. f. Pflanzenernahrung, Dungung u. Bo- denkunde, 56, 1952. 3 Scheffer F., Schachtschabel P., «LehrbuA der Agrikulturchemie u. Bodenkunde», 1. Teil, Verlag F. Enke, Stuttgart, 1952. Ostwald W., Kolloid-Ztschr., 73, 1905. О s t w a 1 d W„ Kolloid-Ztschr., 88, 1939. W i e g n e г G., «Kolloidchemie u. Bodenkunde, Madrid, 1934; «Boden u. Bodenbildung», Verlag T. Steinkopff, Dresden — Leipzig, 1929. Lottermoser, «Einfiihrung in die Kolloidchemie», 1944, Verlag T. Steinkopff, Dresden — Leipzig. 4Fickendey E., Journ. f. Landwirtschaft, 54, 343—350, 1906. Pucli¬ ner H., Landw. Versuchs — Stationen, 71, 249—267, 1909,
48 ГЛАВА I достигнута, если частицы покрыты так называемым защитным коллоидом, который чаще всего состоит из растворимых гумусо¬ вых веществ. Так как эти вещества находятся в почвенном рас¬ творе не в твердом состоянии, то они не являются «суспензо- идами» и, по Оствальду, могут быть причислены к «эмульсоидам». Нам предстоит еще выяснить, насколько эти явления коагу¬ ляции и диспергирования, которые мы можем наблюдать в отму¬ чиваемой почве, имеют место внутри почвенного слоя, где сво¬ бодная подвижность отдельных частиц значительно снижается лежащими над ними частицами почвы. Эти явления, конечно, наблюдаются и на поверхности почвы, и они должны прини¬ маться во внимание при обработке ее. § 10. Определение удельной поверхности почвенных пор (т. е. поверхности почвы) При разделении твердых частиц почвы на камни и гравий, с одной стороны, и мелкозем — с другой, а затем определении отмучиваемых частиц мелкозема можно получить известное пред¬ ставление о форме (виде) скважности в почве, но не количе¬ ственные показатели, которые могли бы служить для сравнения различных видов почв. Отмучиваемые частицы почвы также весьма различны по величине, так что требуется дальнейшее дифференцирование их, которое невыполнимо даже наилучшими приемами механического анализа, способами пипетки или де¬ кантации. Так как и в дальнейшем мы не в состоянии каким бы то ни было образом определить средний диаметр почвенных пор, кото¬ рый становится тем меньше, чем мельче твердые частицы почвы, то для нас остается возможным лишь определение другой удель¬ ной величины, а именно площади поверхности пор в определен¬ ном объеме почвы. Она равна сумме поверхностей всех твердых частиц в данном объеме почвы. Площадь поверхности пор, или «поверхность почвы», должна быть тем меньше, чем крупнее твердые частицы почвы, и тем больше, чем они мельче. Благодаря фундаментальным работам Родевальда 1 возможно определить величину, пропорциональную внутренней поверхности почвы, по теплоте смачивания почвы и по ее гигроскопичности. Естественно, что ^начала эту величину следует определить для единицы веса твердых частиц почвы; зная, каков вес определен¬ ного объема почвы, т. е. объемный вес ее, можно получить ве¬ личину площади поверхности пор в этом объеме почвы. 1 R о d е w а 1 d Н„ Ztschr. f. physikal. Chemie, 24, 206 u. f., 1897; 33, 579 u. f., 593 u. f., 1900; Landw. Jahrb., 31, 675 ц. f., 1902.
ФИЗИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ПОЧВЫ 49 При смачивании совершенно сухой почвы водой выделяется так называемая теплота смачивания. Величина ее зависит от удельных констант сцепления твердых частиц почвы с водой и, кроме того, от площади смоченной поверхности почвы. Я опреде¬ лял теплоту смачивания при помощи калориметра Бунзена. Эти весьма точные наблюдения явились основанием для определения поверхности почвы вторым способом — по гигроскопичности, что значительно проще. От понятия «поверхность почвы» следует строго отличать по¬ нятие «поверхность земли», означающее поверхность нашей пла¬ неты, которую мы измеряем в квадратных метрах, арах, гекта¬ рах, квадратных километрах и т. д. Чтобы обойтись без очень неудобного калориметра, Реймер 1 и Беренс2 применили аппараты, в которых выделяющаяся теп¬ лота смачивания определяется по расширению толуола в сосуде Дьюара, что дает довольно точные результаты. Определение теплоты смачивания затрудняется тем, что почва перед смачиванием должна быть высушена до абсолютно сухого состояния, вследствие чего она подвергается небольшим необра¬ тимым изменениям. Поэтому определение не очень точно даже при допущении, что константы сцепления с водой у различных видов почвы в первом приближении одинаковы. По этой при¬ чине, а также ввиду очень сложного управления аппаратурой делаем ссылку на оригинальные работы 3 4. Определение теплоты смачивания, как было сказано, привело нас ко второму, гораздо более простому и лучшему методу — к определению гигроскопичности, т. е. количества гигроскопиче¬ ски связанной воды. Прежде всего очевидно, что теплота смачивания почвы должна становиться тем меньше, чем больше воды уже впитала почва, и что она станет равной нулю в момент, когда вся по¬ верхность почвы окажется смоченной. Процесс уменьшения количества теплоты смачивания (г) с повышением содержания в почве воды (а») выражается следующим уравнением, в кото¬ ром I — тепловой эффект воды, зависящий от разложения поч¬ венных комков под водой, и с — коэффициент пропорционально¬ сти. определяющий большую или меньшую скорость падения кривой: lg (Л> Н- 0 — lg (''i + 0 = c(wi — «'о), где г0 — теплота смачивания три .влажности почвы w0 и Г\— при влажности почвы W\. 1 Reimer W., Wissensch. Archiv f. Landwirtschaft, 4, 381—393, 1930. 2 Behrens W. U., Ztschr. f. Pflanzenernahrung u. Dungung, A 40, 257 ЗЮ 1935 3 M itsclierlich E. A., Inaug. Diss. Kiel1, 1898; Journ. f. Landw., 71— 80, 1898; 255—268, 1900; Landw. Jahrb., 30, 361—445, 1901, 31, 577—604, 1902. 4 Зак- 2442. Почвоведение
50 ГЛАВА 1 Если принять, что г0 — теплота омачивания совершенно сухой почвы, у которой содержание воды до0 = 0, то lg (Г0 + 0 — Jg (>*! + 0 = cw. Если мы примем, что w есть масса воды, при которой г\ = 0, а гигроскопичность почвы WH', то получим: Ig(O-M) — \gi = cWH и тем самым установим прямую зависимость между теплотой смачивания и гигроскопичностью. 15\ 14 ! I I. Болотная почва: lg (г+2,05)= =1.3049-0,0505-10 //. Тяжелая глинистая почва: 7г, /V-, П 77) — 1 7IZ//1 П /77//. A 1/у |/ ”1^1//у Ц1//Т СЕ/ а. Песчаная почва :1а(г+0,04)= III \ III б. To же при увеличении в 10раз I II ч S. . ml V м о^, S2 (L О 12 3 4 5 6 7 Теплота смачивания. Рис. 10. Кривые теплоты смачивания. Кривые теплоты смачивания для трех весьма различных ви¬ дов почв изображены на рис. 10. •Дальше уже было легко заменить калориметрическое измере¬ ние теплоты смачивания механическим, т. е. путем определения того количества воды, которое необходимо для смачивания почвы. Для этого я вместе с Родевальдом1 2 разработал метод опре- 1 Обозначение WH соответствует начальным буквам слов Wasser Hyg- roskopizitat, что означает гигроскопически связанная вода. — Прим. ред. 2 Rodewaid Н., Mitscherlich A., Landw. Vers. Stat., 59, 433—441, 1904.
ФИЗИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ПОЧВЫ 51 деления гигроскопичности. Прежде всего я установил кривые смачивания для целого ряда веществ и с помощью вышеуказан¬ ного уравнения вычислил количество воды WH, при котором теп¬ лота смачивания г\ должна равняться нулю. Эти же вещества мы помещали в вакуумэксикаторы над серной кислотой различной концентрации и нашли, что эти вещества в результате выравни¬ вания давления пара при применении 10-процентной серной кис- лот& поглощали количество воды, равное WH. Над чистой водой выравнивание давления пара не могло произойти, так как ре¬ зультаты слишком затемнялись бы явлениями конденсации. И в нашем опыте в результате явлений конденсации возникает положительная ошибка; однако она перекрывается отрицатель¬ ной ошибкой, которая связана с тем, что выравнивание давления пара мы производили не над чистой водой. Для определения WH обе эти ошибки не имеют значения, и их можно не прини¬ мать во внимание/ • В тропиках, где явления конденсации, конечно, играют боль¬ шую роль, целесообразнее производить выравнивание давления пара над 50-процентной серной кислотой, как это и предлагает КуронОднако следует уяснить, что при этом мы делаем дру¬ гую ошибку, что было установлено мною 40 лет тому назад, так как поглощение почвой воды происходит не пропорционально концентрации серной кислоты. Поскольку при выравнивании да¬ вления пара результаты получаются приблизительно в 1,8 раза ниже, метод Курона оказывается тоже ненадежным. По крайней мере в опытах Хельмиха 1 2 для одних и тех же почв ошибка со¬ ставляла 5,8% измеренной величины, и результаты, полученные Хельмихом и Диксом при использовании этого метода с одними и теми же видами почвы3, совершенно несравнимы. Наш метод определения гигроскопичности еще больше упро¬ стил Бойтельшпахер4, употребив для выравнивания давления пара вместо 10-процентной серной кислоты насыщенный раствор сульфата натрия (Na2S04 • ЮН20), который имеет такое же давление пара, что и H2S04, до тех пор, цока соль не рас¬ творится и в растворе сохраняются твердые кристаллы. Неза¬ висимо от этого давление пара обоих растворов точно совпадает только при +20°. При колебаниях температуры оно меняется в противоположном направлении. 1 Kuron Н., Ztschr. f. Pflanzenernahrung, Dflngung и. Bodenkunde, A 18, 179—203, 1930. 2 H e 1 m i c h K-, Ztschr. f. Pflanzenernahrung, Dflngung u. Bodenkunde, 24, 209—210, 1941. 3 D i x W., Ztschr. f. Pflanzenernahrung, Dflngung u. Bodenkunde, 24, 199, 1941. 4 Verhdl d. IV. Komm. d. Internationalen Bodenk. Gesell., Stockholm, S. 50, 5—8 Juli, 1939. 4*
52 ГЛАВА 1 Порядок исследования следующий (рис. 11). Взвешивают плоскую чашечку с отшлифованным верхним краем, закрытую легким, снизу также отшлифованным стеклян¬ ным диском. В эту чашечку помещают 30—50 г воздушно-сухой почвы; для торфяной почвы достаточно 5—10 г. Потом чашечку Рис. 11, Прибор для определения гигроскопичности. без крышки на стеклянном треножнике ставят в сосуд ( и б), схожий с эксикатором, на дне которого находится насыщен¬ ный раствор сульфата натрия. К треножнику прикреплен ма¬ ленький манометр, который должен показывать разрежение. Край сосуда смазывают резиновой смазкой Родевальда, состоя¬ щей из расплавленных вместе 80 частей говяжьего сала, 50 ча¬ стей пара-каучука (под тягой) и 30 частей прованского масла. Сосуд закрывают крышкой и при помощи водоструйного насоса, через трубку с резиновым шлангом, выкачивают из него воздух. Затем для предохранения от света и тепла сосуд ставят в тем¬ ный шкаф и оставляют там при 20° до достижения постоянного
ФИЗИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ПОЧВЫ 53 веса, что в пределах ошибки опыта обычно происходит через 3 дня. Потом осторожно впускают в сосуд предварительно высу¬ шенный воздух, открывают сосуд, вынимают чашку, немедленно накрывают ее заранее взвешенной крышкой и взвешивают. После определения веса чашечку с почвой тотчас же помещают в экси¬ катор, как это описано выше, или в прибор, изображенный на рис. 11, над концентрированной серной кислотой. В эксикаторе при наличии вакуума постоянный вес наступает тоже через 3 дня, после чего в эксикатор пускают сухой воздух, чашечку немед¬ ленно закрывают и взвешивают. Как эксикатор, так и аппарат для насыщения гигроскопической водой можно сразу загрузить новыми почвенными пробами, но концентрация серной кислоты в эксикаторе не должна быть ниже 92%. (Для более длитель¬ ного ее использования почву можно предварительно высушивать над хлористым кальцием.) В результате получают три веса: 1) а — тара, т. е. пустая чашечка с отшлифованным стеклян¬ ным диском; 2) Ь — тара +' почва + гигроскопическая вода; 3) с — тара + сухая почва. Зная их, определяют гигроскопичность почвы: ^// — loo с —а Для практических целей вполне достаточно установить гигро¬ скопичность почвы, величина которой находится в прямой про¬ порциональной зависимости от поверхности почвы, но для даль¬ нейших исследований было бы желательно получить представле¬ ние об абсолютной величине поверхности почвы. Это возможно, если, согласно Эренбергу', принять, что гигроскопичность пред¬ ставляет собой массу воды, которая покрывает поверхность почвы 10 молекулярными слоями воды. Согласно Баккеру1 2, толщина капиллярно-связанного слоя воды составляет 5—7 молекулярных слоев, или 1,6 жр; кроме того, по Хатчеку3, толщина пленки адсорбированной воды равна 0,87 жр. В целом толщина гигро- скопически-связанного слоя воды составляет в среднем 2,5 жр, что соответствует приблизительно 10 молекулярным слоям воды, если считать, что адсорбированные слои имеют наибольшую плотность. Если представить себе гигроскопическую воду, расположен¬ ную в виде непрерывного слоя толщиной 0,0000025 мм, то можно вычислить коэффициент, который позволяет по найденной 1 Ehrenberg Р., Die Bodenkolloide, 2. Aufl., Dresden-Leipzig, Verlag T. Steinkopff, 268-273, 1918. 2 Backer G., Ztschr. f. physik. Chemie, 86, 129—176, 1914. 2 Hatschek E„ Kolloid-Ztschr., 11, 288, 1912.
54 ГЛАВА I величине гигроскопичности (WH) определить площадь поверх¬ ности почвы (F): F = WH 1 100 0,0000025 • см1, F — WH • 4 м2. В табл. 16 приводятся некоторые результаты определения ги¬ гроскопичности и вычисленные с ее помощью величины поверх¬ ности почвы. Таблица 16 Почва WH, о|о Ft м* на 100 г почвы Почва WH, «/о Ft ма на 100 г почвы Тонкий третичный Средне-суглинистая 3,00 1200 кварцевый песок 0,03 14 Луговая почва I клас¬ То же в распыленном са 3,19 1276 состоянии .... 0,07 27 Каолин 5,40 2160 Углекислый кальций 1,00 400 Тяжелая суглинистая 6,54 2616 Песчаная (пахотный Низинно-болотная 18,42 7368 слой) 1,06 424 Тяжелая глинистая Супесчаная 1,40 560 (Ява) 23,81 9524 Легкая суглинистая . 2,09 836 Если, согласно Беренсу, гигроскопическая вода покрывает поверхность почвы слоем толщиной только в одну-две молекулы, то вышеприведенные значения величины поверхности, почвы (F) были, бы соответственно больше. Гигроскопичность кварцевого песка в результате явлений конденсации могла оказаться завышенной. Вычисление поверх¬ ности почвы по величине среднего объема зерен, если принять, что они имеют круглую форму, дало F, равное 94 см2 на 1 г почвы, при кубической форме зерен — 130 см2, или соответственно 0,94 м2 и 1,3 м2 на 100 г песка, ,т. е. три этом способе определения величина поверхности почвы едва равна 1/10 величины, получен¬ ной посредством определения гигроскопичности. Эти вычисления имеют чисто теоретическое значение, потому что у адсорбционно-действующих частиц электрический потен¬ циал насыщен катионами. Так как эти катионы покрывают по¬ верхности глинистых частиц, то вода в основном содержится в ги- дратных оболочках катионов. Хотя гидратация катионов бывает различной, но за некоторым исключением они находятся в почве в примерно равных количествах, так что их влияние на гигроско¬ пичность, как правило, незначительно.
ФИЗИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ПОЧВЫ 55 Отношение теплоты смачивания к гигроскопичности на основе наших работ1 равно: 1,0:1=0,026. Однако в вышеприведенном уравнении величина (r0 +1), кроме чистой теплоты смачивания Го, содержит - еще I калорий тепла, выделяющегося при распаде агрегатов почвы под водой в результате смачивания. Это количество теплоты не зависит от величины поверхности почвы, поэтому не у каждой почвы или не у каждой почвенной пробы отношение будет равно 1. Хотя тепловой эффект I и мал по сравнению с г, но все же он в некоторой степени зависит от размера твердых почвенных частиц. Поэтому предпочтительнее определение величины поверхности почвы По гигроскопичности почвы, чем по теплоте смачивания. При определении поверхности почвенных пор по величине ги¬ гроскопичности нужно объемный вес почвы помножить на ее гигроскопичность, определенную для 1 г твердых частиц, содер¬ жащихся в единице объема, так как поверхность пор равняется сумме поверхности всех твердых частиц, находящихся в единице объема. Как мы увидим позже, гигроскопичность является, кроме того, мерой адсорбционной силы почвы и помогает уяснению водного режима почвы (см. § 17). § 11. Внешняя и мицеллярная поверхность пор До сих пор мы основывались на предположении, что твердые частицы почвы имеют более или менее округлую форму. Но мы видели, что если они очень малы, то могут соединяться в агре¬ гаты, которые также имеют вид отдельных зерен, но при этом в своей внутренней структуре содержат поры. Если такие сухие агрегаты полить водой, то они распадаются. Но если их полить органической жидкостью — бензолом, петролейным эфиром, то¬ луолом, четыреххлористым углеродом, — то они сохраняют свое состояние, несмотря на хорошую смачиваемость. Следовательно, сила сцепления этих жидкостей с твердыми частицами не доста¬ точна для того, чтобы оторвать друг от друга твердые частицы почвы или проникнуть между ними. Но в почве имеются и другие частицы — гумусовые веще¬ ства, внутри которых находятся мицеллярные поры. Вследствие этого они действуют подобно агрегатам почвы. Эти вещества, 1 Rodewald Н., Mitscherlich Е. A., Landw. Vers. Stat., 59, 440, 1904. Mitscherlich E. A., Landw. Jahrb., 30, 402, 1901.
56 ГЛАВА I подобно губке, пронизаны большим количеством пор, благодаря чему внутренняя поверхность их особенно велика, хотя в то же время величина их зерен относительно большая при сравни¬ тельно небольшой внешней поверхности. Гумусовые вещества разбухают в воде, вода проникает в их поры, не разрушая ча¬ стицы, подобно тому как это происходит при смачивании орга¬ ническими жидкостями агрегатов глины. Если же гумусовые вещества поливать органическими жидкостями, они смачиваются только снаружи; во внутримиццелярные поры эти жидкости не проникают. Это происходит потому, что их молекулы (в противо¬ положность молекулам воды) слишком велики. Этот факт имеет существенное значение для физического исследования гумуса; он дает возможность до некоторой степени отличать глину от гу¬ муса. Как мы видели, водой смачивается вся внутренняя поверх¬ ность почвы, а одной из указанных органических жидкостей — только внешняя поверхность агрегатов. Согласно результатам новейших исследований Флайга и Бой- тельшпахера ', если некоторые глинистые вещества обрабатывать совершенно одинаковым образом, то вследствие высокой дис¬ персности глинистых частиц отношение их внешней поверхности к внутренней будет значительно больше, чем у гумусовых ве¬ ществ. Я установил, что смачивание толуолом происходит по тем же законам, что и смачивание водой1 2. Однако крахмал, кото¬ рый в воде обнаруживает очень большую теплоту смачивания, в толуоле не дает почти никакого теплового эффекта; у глини¬ стых же веществ тепловой эффект в толуоле составляет поло¬ вину теплоты смачивания в воде. После этого можно было пе¬ рейти к определению внешней поверхности почвы. То, что теплота смачивания в толуоле равна примерно только половине теплоты смачивания в воде, зависит, как видно, от меньшей силы сцепле¬ ния толуола с твердыми веществами. Обычно обеими жидко¬ стями смачивается приблизительно одинаковая поверхность, по¬ этому для получения сравнимых величин теплоту смачивания толуола умножают на 2. Таким образом, мы приблизились к раз¬ работке более обстоятельного метода определения теплоты сма¬ чивания но величине поглощения водяного пара3. В этом методе предварительным условием является использо¬ вание для опытов совершенно сухой почвы, которая в течение всего времени опыта не могла бы поглощать влагу, так как, если бы почва была увлажнена водой, стало бы невозможным ее 1 Flaig, Landbauforschung Volkenrode, 3. Jg. H. 1, 18—20, 1953. 3Mitscherlich E. A., Landw. Jahrb., 30, 427 u. f„ 1901. 3MitscherIich E. A., Scheeffer F., Floss R., Landw. Jahrb., 40, 645 u. f., 1911. Besemer L.( Botan. Archiv, 24, 182, 201, 1929.
ФИЗИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ПОЧВЫ 57 непосредственное омачивание органической жидкостью. Разра¬ ботанный нами метод определения теплоты смачивания сводится к следующему (рис. 12). На дно сравнительно высокого сосуда (12,5 см) помещают тонкий слой фосфорного ангидрида (а), над которым на низком стеклянном треножнике ставят сосуд (б), закрываемый пришли¬ фованной крышкой; в сосуде находится раствор, состоящий из 50 г прованского масла и 10 г бензола. Над сосудом на треножнике (в), к ко¬ торому прикреплен манометр (г), ста¬ вят чашечку с абсолютно сухой почвой. Затем из сосуда осторожно, но воз¬ можно быстрее выкачивают воздух, лучше всего посредством большого от¬ качивающего колокола, заправленного несколькими каплями бензола, и ставят его в место, хорошо защищенное от действия тепловых лучей. Спустя Здня сосуд наполняют сухим воздухом, ча¬ шечку с пробой немедленно покрывают шлифованным стеклышком и взвеши¬ вают. Количество поглощенного бен¬ зола рассчитывается в процентах от веса сухой почвы; это является едини¬ цей измерения «внешней поверхности Р и с. 12. Прибор для опре почвы». Путем умножения на 4,4 для деления давления водяного внешней поверхности получают вели- пара, чины, сравнимые с гигроскопичностью. Вычитая эти величины из значения гигроскопичности, а следо¬ вательно, из величины всей поверхности почвы, получают вели¬ чину «мицеллярной», или «внутренней поверхности», почвы или пропорциональную ей величину. Этот метод позволил нам подойти ближе к вопросу разложе¬ ния органических веществ в почве с физической точки зрения. Первые опыты в этом направлении сделаны Ен Фенг Ченом', который одновременно с внутренней поверхностью определял также теплоту сгорания гумусовых веществ. Так как внешняя поверхность почвы за ряд лет почти не изменяется (согласно исследованиям Реймера, даже известкование не оказывает на нее влияния1 2), изменение теплоты смачивания или гигроскопич¬ ности надо отнести за счет изменений мицеллярной поверхности почвы. В этом отношении интересны результаты, которые я по¬ лучил на-моем опытном поле в Кутчлау. Почва различных видов 1 En Feng Chen, Landw. Jahrb., 80, 71—121, 1938. 2 Reimer W., Wissensch. Archiv f. Landwirtschaft, 4, 251—270, 1930.
58 ГЛАВА l была помещена' в глиняные цилиндры диаметром 50 см и засеяна зерновыми культурами. При восьми параллельных опытах ошибка за счет взятия пробы была крайне незначительна. Гигро¬ скопичность (в %У за годы проведения опыта изменялась сле¬ дующим образом (табл. 17): Таблица 17 Почва Год исследования 1902 1903 1904 1905 Песчаная 1,06 1,07 1,10 1,07 Супесчаная 1,40 1,39 1,37 1,32 Суглинистая . 2,09 2,30 2,09 2,02 Легкая гумусная глинистая .... 3,19 3,06 2,98 3,04 Тяжелая глинистая 6,54 6,36 6,33 6J5 Низинно-болотная 18,42 16,70 16,67 15,48 В целом за ряд лет здесь наблюдается снижение гигроско¬ пичности, что надо отнести за счет разложения гумусовых ве¬ ществ. Наиболее отчетливо это выявляется у низинно-болотной почвы, которую после урожая 1902 и 1904 гг. обильно известко¬ вали, что, как известно, ускоряет разложение гумусовых веществ, тогда как в 1903 г. такое известкование не проводилось. \ § 12. Сложение и структура почвы До сих пор мы рассматривали скважность почвы в связи с ве¬ личиной и формой твердых частиц как основных параметров, определяющих скважность почвы. В одной и той же почве форма и величина твердых частиц в течение какого-то времени остаются без существенных изменений и как таковые определяют сложе¬ ние почвы. Различные категории твердых составных частей почвы, компоненты ее, характеризуются различным сложением, которое ввиду его слабой изменчивости служит основанием для классификации почв. Однако сложение еще никоим образом не определяет вели¬ чину и форму скважности почвы, которые, как мы знаем, у одной и той же почвы меняются в течение периода вегетации, в частно¬ сти, вследствие обработки почвы. Такие изменения обусловливаются изменением структуры почвы. Отдельные частицы почвы могут лежать рядом, не влияя друг на друга, как например песок дюн или частицы, осевшие из воды, и тогда почва, состоящая из них, имеет раздельно-частич¬ ную структуру. Если же благодаря сцеплению друг с другом частицы образуют агрегаты, комки или глыбы, то почва приоб¬
ФИЗИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ПОЧВЫ 59 ретает так называемую комковатую структуру. Если почва, обра¬ зовавшаяся из ранее плотно осевших под водой частиц и обла¬ дающая раздельно-частичной структурой, высыхает, то она при¬ обретает комковатую структуру, а образовавшиеся таким путем комки и агрегаты имеют наиболее плотное сложение, при кото¬ ром скважность должна быть незначительной; в таком случае говорят об «уплотненной структуре почвы». Агрегаты заменяют первоначально отдельные твердые ча¬ стицы почвы, и между ними образуются пустоты соответствую¬ щей величины; но в самих агрегатах имеются еще внутренние поры, которые с агрономической точки зрения могут иметь раз¬ личную ценность. Если, например, агрегаты почвы имеют уплот¬ ненную структуру, то их внутренние поры не имеют агрономи¬ ческой ценности, и действие таких агрегатов подобно действию камней или крупного песка в почве. Однако агрегаты могут иметь совершенно различное по плотности строение и структура их независимо от плотности может иметь различную проч¬ ность. Чем более пористы почвенные агрегаты и чем они при этом прочнее, тем ценнее их структура для культурных растений. Мы будем рассматривать скважность почвы с этой точки зрения. Таким образом, в почве следует различать четыре категория скважности. 1. В н у тр и м и ц е л л я р н ы е поры внутри гумусо¬ вых веществ. Во внутримицеллярные поры может прони¬ кать только гигроскопическая вода. Примером их служат поры в крахмальных зернах. Вода в этих порах вызывает набухание органических веществ, но, как мы увидим позже, не может быть использована растениями. Точно такое же положение имеет место в веществах, состоя¬ щих из мельчайших глинистых частиц (монтмориллонита), у ко¬ торых под электронным микроскопом обнаруживается ячеистая структура. 2. Более крупные поры внутри твердых ча¬ стиц почвы. Эти поры всегда доступны корням растений и в особенности корневым волоскам. Размер их зависит от сложе¬ ния почвы. У неорганических составных частей почвы они встре¬ чаются только в том случае, если эти части сравнительно недавно образовались в результате, например, вулканических изверже¬ ний, как туфы, пемзы или лавы, или же если они залегают в подпочвенных слоях, потому что, как мы это скоро увидим, в нашем климате мороз уничтожает эти поры. Наоборот, такие поры часто встречаются в органических составных частях почвы, где они могут принимать различную величину и форму. Приме¬ ром этого в увеличенном виде может служить губка. Ввиду эла¬ стичности клеточных стенок органических веществ мороз не
60 ГЛАВА l оказывает на эти поры существенного влияния, но при распаде органических веществ они разрушаются. 3. Поры внутри агрегатов почвы. Форма и вели¬ чина их зависят от расположения твердых частиц почвы при образовании агрегатов. Если почва имеет уплотненную струк- туру, то глыбы при распахивании почвы распадаются всегда в тех местах, где твердые частицы наименее плотно соприка¬ саются; это продолжается и дальше, если из глыб образуются комки, а из комков агрегаты. Согласно этому самые малые агре¬ гаты должны иметь самое плотное строение и наиболее мелкие поры. Во всяком случае, скважность, вызванная этими порами, определяется не сложением, а структурой почвы и поэтому испы¬ тывает многократные изменения в зависимости от характера за¬ легания твердых частиц почвы. Эти изменения будут тем меньше, чем тоньше поры, а следовательно, чем мельче отдельные твер¬ дые частицы, образующие их, и, следовательно, чем больше внешняя поверхность почвы. Вода хорошо проникает в такие пустоты и также изменяет и расширяет их. Если вода умень¬ шает сцепление твердых частиц почвы или совсем его устраняет, то эти пустоты становятся доступными корням растений. Только когда твердые агрегаты почвы очень мелки, а почва совсем суха, требуются огромные силы, чтобы устранить сцепление агрегатов и расширить эти поры; такими силами корни рас¬ тений не располагают. В этом случае скважность внутри агрега¬ тов уже не доступна для корней растений; с агрономической точки зрения такие агрегаты почвы могут расцениваться при¬ мерно так же, как песок или камни. 4. Поры между агрегатами почвы. Это наиболее крупные поры в почве, в которых корни растений могут хорошо закрепляться, но через которые вода хорошо протекает в более глубокие слои. Далее следует установить, насколько постоянны и каким из¬ менениям подвергаются величина и форма скважности почвы в течение года'. Понятно, что это касается только скважности, упомянутой в пунктах 3 и 4, которая обусловливается структу¬ рой почвы и тем самым зависит от характера залегания твердых частиц ее. § 13. Устойчивость скважности почвы. Явления сцепления и прилипания в почве Комковатая структура почвы обусловливается явлениями сцепления и прилипания, которые возникают между твердыми частицами почвы. Сцепление заключается в захвате твердыми частицами почвы друг друга. Оно зависит от константы сцепле- цщ роответствующего вещестрр рорры и характера поверхности
ФИЗИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ПОЧВЫ 61 сцепления. Выше мы видели, что, с одной стороны, количество точек взаимного соприкосновения и тем самым поверхность, на которой происходит сцепление, увеличиваются с уменьшением величины отдельных частиц в одинаковом объеме почвы и, с дру¬ гой стороны, количество точек соприкосновения в единице объема тем больше, чем плотнее прилегают друг к другу отдельные ча¬ стицы. Следовательно, комки, состоящие из мельчайших и наи¬ более плотно расположенных частиц почвы (глина), являются самыми прочными, и их скважность должна отличаться наи¬ большим постоянством. С другой стороны, комки будут тем рых¬ лее, чем крупнее отдельные части почвы и чем свободнее они были расположены при образовании агрегатов. Когда1 размеры твердых частиц почвы превышают определенную величину, обра¬ зовавшиеся агрегаты уже не имеют прочности и комковатая структура заменяется раздельно-частичной. Под прилипанием подразумевают сцепление твердых частиц почвы с помощью связующего вещества — воды. Когда твердые частицы почвы смачиваются водой, сцепление их усиливается; с другой стороны, прилипанию содействует вода, которая, как мы видели, очень сильно притягивается поверхностью почвы, но не является связующим веществом. Она становится им лишь тогда, когда почва полностью смочена и, кроме того, содержит капил¬ лярную воду. Прилипание в этом случае происходит при помощи менисков воды, находящихся между различными твердыми ча¬ стицами почвы. Оно тем сильнее, чем больше образуется мени¬ сков и чем меньше их диаметр, так как сила, с которой мениск удерживает частицы почвы, обратно пропорциональна его ра¬ диусу и соответствует столбу воды, поднявшемуся в капиллярной трубке, диаметр которой равен диаметру мениска. Благодаря прилипанию возможно образование агрегатов в том случае, когда твердые частицы почвы слишком велики для их сцепления. Например, дети делают из мокрого песка «пирожки», придают ему разную форму, тогда как тот же песок в сухом состоянии просыпается между пальчиками. Наибольшее слипание твердых частиц почвы наблюдается тогда, когда половина объема $сех почвенных пор заполнена водой, так как при равном соотноше¬ нии воды и воздуха образуется наибольшее количество менисков. Обобщая, можно сказать, что образовавшиеся агрегаты, а следо¬ вательно, и скважность почвы будут более устойчивы у крупно¬ зернистой почвы, когда она в мокром состоянии, и поэтому у:нее преобладают явления прилипания, а у мелкозернистой почвы тогда, когда она в сухом состоянии и преобладают явления сцеп¬ ления. Табл.. 18, в которой приведены наблюдения Пухнера', 1 Puchner Н., Forsch. Agrikulturphysik, 12, 226 u. f., 1889. Mar¬ quis C„ Intern. Mitt. f. Bodenkunde, 3, 141—239, 1913. Jacob H., Ztschr, f. pfjat}zenern$hrun^ y. Bodenkunde, ?S( 240—360, }9^1.
Абсолютная прочность (в г) при влажности, °/0 Сопротивляемость на разрыв (в г) при влажности, о/, S 00 8 8 8 CD 00 Ю сч Ю 't О (N St^ сч co сч сч сч Tf gggg о сч СО СЧ СЧ СЧ СЧ со со О 00 О) со ^ со сч ТГ t>- Ч* Ь- t>- Ч* О 1Л со 00 ^ ю о а> сч ^ со со со ^ ' R о 00 ю . _ о ю со о> о 5* ^ о ^ о о ь- о ^ 00 00 00 СЧ *—• 1—• ^ о t } О h О О ф S 00 сч 00 СО 00 ч* со со 82 2 О ^ Ы 1^ £ 3 2 § Tf Tt* 1^. 8883 СЧ | о> 8 8 O^O^ON СЧ Ю СЧ Ю S со О СО О S со со О N N S О со со СО *— О СТ> О rf Tf Ь» О О О ^ СО ^ СЧ ^ СЧ N Tf сч S о о о 00 со Ю со 00 о ^ т—< т-Н J—I г-н 1-Н СО 3228 ю ^ 0О СО гн гН (М -н М гЧ ю сч оо ь. о о о со СО S ГН 00 сч сч Ю Ю Tf оо 00 00 Tf со 00 СЧ S о сч м оо I ю сч сч о сч о о со ^ 88й 00 00 сч ^ о ю ^ ^ 05 ci ю СО сч со сч о* Ю СЧ Ю оо сч о Г*- СЧ 05 об со в Ю ГН ю Ю С Ч 00 8 оо сч &S Л Ю э ю со со 1-н О 00 о оо СО М Ю S сч ю о 3 8 £ 2 05 ^ со ю со ^ со сч со Ю 05 СО со сч 00 СЧ т*« ю ю о? сч <л сч сч сч S SS ю сч оо ь- ю © ^ сч 88 :ш. б. S о. — ~ 8 8 8 W ©о © © © © — * 21g О гн ЧН СЧ iiii S N о о ^ ^ о о о о" (О " к «в 1 § п « а> н ST о О, 0) <0 в . в 33 О S >» ч SS о & S и «
ФИЗИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ПОЧВЫ ' 63 позволяет видеть, насколько различно протекают эти явления у песка с неодинаковой величиной зерен и у различных веществ, образующих почву. Пухнер изучал абсолютную прочность агре¬ гатов почвы, придавая агрегатам определенной величины форму цилиндров и определяя при различной влажности силу в грам¬ мах, нужную для разрушения этих агрегатов. Он также изучал и сопротивляемость почвы разрыву, для чего погружал в почву до определенной глубины небольшую лопату и таким образом разрушал почвенные агрегаты. Приведенная в таблице влажность почвы дана в процентах от ее полной влагоемкости. Характерным является исключительно высокое сцепление у каолина (при Н2О = 0%), имеющего наибольшую внутреннюю поверхность частиц. Также характерно малое сцепление у.гу¬ муса; наибольшее прилипание проявляется у него лишь при очень высоком содержании воды; это объясняется тем, что до образо¬ вания менисков между отдельными частицами гумуса должны заполниться водой внутренние поры гумусовых веществ. Хотя абсолютные числа в обоих опытах различны, все же нетрудно заметить параллелизм между ходом обоих явлений, в основе которых лежат одни и те же причины. При сравнении результа¬ тов, полученных для зерен кварцевого и известкового песков раз¬ ной величины, надо учитывать, что эти «величины зерен» как таковые несравнимы, так как они были получены при помощи метода сит. Почвенные агрегаты. Еще Вольни неоднократно указывал на большое значение комковатой структуры почвы, но только работы русских ученых, с которыми нас познакомил Краузе *, дали толчок для дальнейших исследований в этой области. После того как Дояренко1 2 нашел, что почва наиболее плодо¬ родна при диаметре агрегатов от 3,00 до 0,25 мм, перешли к агре¬ гатному анализу с сортировкой агрегатов по величине на ситах и с последующим испытанием их стойкости под водой. Основы агрегатного анализа создал Тюлин3. Он составил три сита с диа¬ метром отверстий: у верхнего — 1 мм, среднего — 0,5 мм и ниж¬ него— 0,25 мм. Почву помещали на верхнее сито, и сита 1 Krause М., Landw. Jahrb., 73, 676—688, 1931. • 2 Dojarenko A. G., Landw. Jahrb., 73, 677, 1931. Дояренко А. Г., Избранные работы и статьи. Юбил. сб., М., т. 2, 1926. 3 Т ю л и н А. Ф., Результаты работ агрохимического отдела Пермской с.-х. опытной станции, вып. 2, Пермь, 1929. Тюлин А. Ф., Бирюкова Е. В., «Химизация социал. земледелия», № 2, 113—122, 1933. Tjulin A., Birju- kowa Е., (Тюлин А. Ф., Бирюкова Е. В.), Kolloid-Ztschr., 70, 207—211, 1935.
64 ГЛАВА 1 погружали 30 рае в воду, после чего остатки на ситах количе¬ ственно снимали, высушивали и взвешивали. Затем для каждой фракции определяли вес песка и камешков, которые вследствие своей величины не могли просеяться через соответствующее сито, и вычитали его из веса агрегатов почвы, оставшихся на каждом сите. Представление об этих исследованиях могут дать приве¬ денные в табл. 19 данные, полученные Тюлиным для различных видов почвы. Таблица 19 Почва Общий остаток на ситах, о/0 Механические элементы, о/0 Собственно ~ агрегаты, °;0 Чернозем 81,7 11,3 70,4 Легкая суглинистая (под¬ почва: мергель) .... 63,6 20,1 43,5 Песчаная бесструктурная 73,2 71,3 1.9 Аппаратура для этих исследований с тех пор изменилась. Так, Мейер и Ренненкампф 1 автоматически отрегулировали по¬ гружение в воду по времени и глубине, а Нитцш и Чератцкий2 применили большее число сит с разными по величине отвер¬ стиями и погружали их автоматически, причем не в воду, а в рас¬ твору солей различной концентрации. Так как можно принять, что все агрегаты почвы образовались к определенному времени вследствие одинаковых причин и поэтому имеют приблизительно одинаковое строение, достаточно определить массу собственно агрегатов, которые сохраняются как в сухом состоянии, так и под водой, и отказаться от определения величины агрегатов. Еще Тюлин нашел, что не слишком обильное известкование, как и удобрение навозом, вызывает значительное увеличение со¬ держания в почве истинных агрегатов. Другие исследователи установили, что на устойчивость почвенных агрегатов влияют различные соли. Согласно Нитцшу3, если в почву предвари¬ тельно вносили различные соли, при повторном погружении на сите оставались следующие количества истинных водопрочных агрегатов дифлетром более 2 мм (в %). 1 Meyer L., Rennenkampf U., Ztschr. f. Pflanzenernahrung, Diin- gung u. Bodenkunde, A 43, 268—280, 1936. 2 Nitzsch W., v., Czeratzki W., Ztschr. f. Pflanzenernahrung, Dfin- gung u. Bodenkunde, 18 (63), 1—50, 1940. a N i t z s c h W., v., Die Phosphorsaure, 8/9, 422—435, 1939/1940.
ФИЗИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ПОЧВЫ 65 При внесений При внесении KH2P04 61 k2hpo4 .... 19 K2S04 26 KNOB .... 55 KC1 23 NaCl 39 NH4C1 42 CaCl2 . . . . 0 BaCI2 . . . . . 0 H20 дистилл MgCl2 4 Агрегаты, образованные с участием хлоридов, являются рых¬ лыми и отличаются слабым сложением, имеют большую пори¬ стость и относительно слабую устойчивость. Агрегаты фосфат¬ ного и карбонатного типа, наоборот, сложены довольно плотно, менее пористы, но очень устойчивы. Как правило, особенно благоприятно на прочность агрегатов влияют многовалентные анионы, гуматы, фосфаты и карбонаты, а особенно неблаго¬ приятно — хлориды. Известь оказывает косвенное влияние, связы¬ вая хлор, а также образуя бикарбонаты, которые способствуют образованию комковатой структуры. Согласно Нитцшу, если в почве, помещенной в чашки Петри, культивировать микробы, добавляя на 100 г почвы 0,7 г вино¬ градного сахара и 0,1 г мочевины, то через восемь дней, в тече¬ ние которых микробы перерабатывают сахар, прочность, почвен¬ ных агрегатов, до этого составлявшая 2—4%, возрастает до 55 и даже до 70%. На устойчивость почвенных агрегатов, а тем самым и на скважность почвы особенно благоприятное влияние оказы¬ вают живущие в почве микроорганизмы, как например водоросли, грибы, актиномицеты, бактерии и др.; это показал Секера 1 по¬ средством прекрасных микрофотографий. Микроорганизмы обво¬ лакивают агрегаты и, по выражению автора, «перестраивают жизнь агрегатов почвы», благодаря чему они в течение долгого времени сохраняются (см. § 14), чем и объясняется спелость почвы. Бойтельшпахер 2 исследовал прочность агрегатов способом, бо¬ лее близким к естественным условиям. С высоты 1 ж он по кап¬ лям лил воду на почвенные агрегаты и определял количество воды (в кубических сантиметрах), потребной для их разрушения. При этом он обнаружил, что воздушно-сухие агрегаты разру¬ шаются под влиянием такого «дождя» очень быстро; если же агрегаты предварительно смочить водой, они разрушаются зна¬ чительно труднее, хотя и остаются чувствительными к механиче¬ ским воздействиям. 1 Sekera F., «Die Phosphorsaure», 10, 257, 1941. 2 Beutelspacher H., Verhdl. d. IV. Komm. d. Intern. Bodenk. Gesell., Stockholm, 51—52, 3—8. Juli 1939. Sekera F., Ztschr. f. Bodenkunde u. Pflanzenernahrung, 29(74), 169—213, 1943. 5 Зак. 2442. Почвоведение
66 ГЛАВА i Однако в вакууме смоченные агрегаты даже при сильном турбулентном течении остаются устойчивыми. Бойтельшпахер по¬ казал, что в разрушении комковатой структуры участвует адсор¬ бированный воздух, который вытесняется при быстром смачива¬ нии и Скопляется в почвенных агрегатах. Выделяющаяся при этом теплота смачивания вызывает увеличение объема воздуха, что и приводит к разрыву сцепленных частиц. В правильности такого объяснения можно легко убедиться по продолжитель¬ ному выделению воздуха из быстро смачиваемых сухих агрегатов. Бойтельшпахер нашел, что для разрушения воздушно-сухих агре¬ гатов достаточно уже 20 см3 капель воды; для агрегатов, капил¬ лярно насыщенных водой, требуется 80 см3, а в вакууме для агре¬ гатов, насыщенных водой, даже 1400 см3 воды. Эти наблюдения мне кажутся особенно ценными; они предупреждают, что при так называемом агрегатном анализе надо обращать внимание на предварительную обработку агрегатов. Если хотят определить степень распада почвенных агрегатов в воде более точным методом, то лучше всего перейти к измерениям энергии и определению освобождающегося при этом количества тепла. К сожалению, исследования, которые я с этой целью про¬ водил 50 лет назад, обратили на себя мало внимания. Сейчас, когда интерес к этой области опять возрастает, я хотел бы здесь коротко повторить ход исследования. При изучении зависимости между теплотой смачивания и влажностью почвы между этими двумя величинами находят сле¬ дующее соотношение: где г — теплота смачивания при данном содержании воды в почве w, i — теплота, выделяющаяся от распада агрегатов почвы в воде, и с — коэффициент пропорциональности. Методы измере¬ ния теплоты смачивания мы уже изложили ранее. Таблица 20 Количество тепла, выделяющееся при распаде, кал lg (Го—i) — lg (Гг — i) = С (W,—w0), Почва, просеянная через сито в 1,5 мм По опытам Митчерлиха По опытам Мирча (проба № 4) . . По опытам Мирча (проба № 7) . . 0,093 0,032 0,140 0,034 0,010 0,070 Если почвенные агрегаты предварительно растереть в ступке до очень мелких, то выделение теплоты в результате распада
ФИЗИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ПОЧВЫ 67 уменьшится. Это подтверждается наблюдениями, приведенными в табл. 20 *. При определении теплоты распада, конечно, следует прини¬ мать во внимание и предварительно определять теплоту раство¬ рения случайно находящихся в почве солей. Последние, как это мы уже видели, оказывают особое влияние на прочность агрега¬ тов почвы. У почвы, теплота смачивания которой равнялась 2,70 кал/г и теплота распада 0,79 +0,09 кал/г, при добавлении 0,01.3 вес. % хлористого калия, что соответствует внесению 5 ц/га удобрения, теплота распада агрегатов снижалась до 0,14 + + 0,02 кал/г1 2. § 14. Изменение скважности под влиянием климатических, биологических и других факторов Скважность почвы в течение периода вегетации подвергается многим влияниям, которые могут быть как полезными, так и вредными для наших культурных растений. Для растений, ве¬ роятно, наиболее благоприятна скважность, образованная одно¬ временно многими узкими капиллярами, служащими для хране¬ ния воды, и более крупными порами, которые отводят излишнюю воду. При этом почвенные агрегаты, образующие как капилляры, так и более крупные поры, не должны быть очень прочными, а, наоборот, должны иметь такую консистенцию, при которой они легко и без большой затраты энергии разрушались бы растущими корнями; образующиеся при этом более мелкие агрегаты без за¬ труднений расположатся между более широкими порами. Если почва, например, после сбора урожая заплывает, то че¬ ловек при помощи обработки может придать ей комковатую структуру; однако образовавшиеся при этом агрегаты будут всегда частью сплывшейся почвы и поэтому будут иметь не¬ благоприятную для растений плотную структуру. Расширению наиболее узких капиллярных пор и тем самым разрыхлению структурных агрегатов способствуют климатические и биологические процессы — «замерзание» и «созревание». ВЛИЯНИЕ КЛИМАТА НА ИЗМЕНЕНИЕ СКВАЖНОСТИ • Мороз. При высыхании почвы вода дольше всего сохра¬ няется в наиболее узких порах. При замерзании она быстро рас¬ ширяется до объема льда и при этом увеличивает поры и разрых¬ ляет агрегаты в местах их наиболее прочного сцепления, в то время как при обработке почвы агрегаты разрушаются в наименее 1 Mitscherlich Е. A., Landw. Jahrb., 30, 398, 1901; Mirtsch Н., Botan. Archiv.. 28, 482, 1930. , 2 M i t s c h e г 1 i c h E. A., FOhling’s Landw. Ztg., 51, H. 16, 8, 1902. 5*
68 ГЛАВА I прочных местах. Чем больше воды содержит почва при замерза¬ нии, тем более широкие поры подвергаются этому процессу. При замерзании почвы ее частицы вдавливаются в стенки больших пор или, если соседние частицы не могут быть сдвинуты, выталкиваются. Происходит промерзание почвы и «выморажива¬ ние» камней. Этот последний процесс надо представить себе так, что вслед¬ ствие особенно хорошей теплопроводности камней раньше всего в почве замерзает вода вокруг них. Кристаллизуясь, замерзшая вода притягивает к себе воду из окружающей почвы, при этом твердые частицы почвы, естественно, оттесняются и промерзание вокруг камня происходит особенно интенсивно, вследствие чего камни наиболее сильно выпираются из почвы. При оттепели в силу большей теплопроводности камня сперва оттаивает лежа¬ щая на нем почва, которая проникает в ранее образовавшиеся трещины, и камень в конце концов не может вернуться в свое первоначальное положение. Если оттаивает свободная от камней почва, то узкие поры, которые при замерзании воды расширились, вновь не суживаются, так как многократно менявшееся в результате «проморажива¬ ния» положение частиц почвы приводит к распаду глыб на мень¬ шие комки и вызывает осыпание более мелких частиц почвы, вследствие чего внешнее давление не приводит к восстановлению этих мелких пор. Из выше сказанного можно сделать вывод, что мороз способствует расширению узких и сужению более широких пор (вследствие осыпания твердых частиц почвы). Благодаря этому крупные агрегаты почвы уменьшаются и почва приобре¬ тает структуру, сложение которой наиболее благоприятно для проникновения корней растений и для водного режима почвы. Никакое орудие обработки почвы не может заменить этого воз¬ действия мороза. Эта теория подкрепляется следующими наблюдениями: если насыщенная водой почва замерзает и снова оттаивает, то она не может удержать всей первоначально находившейся в ней воды; если, например, поместить такую почву в закрытую снизу про¬ бирку и заморозить ее, начиная снизу, то при замерзании и даль¬ нейшем оттаивании над почвой выступит вода, которая почвой больше не поглощается. В этом примере большие почвенные поры до мороза тоже были заполнены водой; при замерзании почвы в них попали мелкие частицы ее и вытеснили из них соответствую¬ щий объем воды1. Если почву перевести в состояние раздельно¬ частичной структуры и поместить в пробирку под водой, то вслед¬ ствие удаления всего воздуха твердые частицы почвы сильно уплотнятся и мороз, естественно, поднимет всю почвенную массу, 1 Mitscherlich Е. A.. Fiihling’s Landw. Ztg., 51, Н. 14, И, 1902.
ФИЗИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ПОЧВЫ 69 хотя вода после оттаивания не выступит из почвы на ее поверх¬ ность! Если почва менее увлажнена, то потеря воды, которая насту¬ пает под воздействием мороза, будет соответственно меньше. Со¬ гласно Вольни *, если влажность почвы ниже 60% ее влагоемко- сти, то потери воды вообще больше не наблюдается. Специалисты по коллоидной химии объясняют влияние мороза на почву явлениями коагуляции1 2. «Если вода в почве замерзает, раствор солей достигает концентрации, которой обычно в почве не бывает. Соответственно этому происходит усиленная коагуля¬ ция и укрупнение частиц системы; кроме того, рыхло Сложенные комки разрушаются расширяющейся водой, в результате чего образуются более мелкие рыхлые агрегаты». Однако при таком объяснении они не замечают, что влияние мороза при этом имело бы только местный характер. Когда большая часть почвенной воды' превратится в лед, а концентрация оставшейся жидкости достигнет необходимого для коагуляции предела, образование хлопьев может происходить лишь в тех местах, где твердые ча¬ стицы могут свободно двигаться в солевом растворе, имеющем надлежащую концентрацию. Эти исследователи не учитывают также того, что при дальнейшем действии мороза раствор элек¬ тролитов становится чрезмерно концентрированным, поэтому там, где твердые частицы почвы могут свободно двигаться относи¬ тельно друг друга, степень коагуляции должна опять снижаться. Сильные изменения коллоидного раствора при замораживании можно наблюдать, например, на крахмальном клейстере. Но, спрашивается, не прекратились ли давно в результате многолет¬ него воздействия такие изменения в почве, сколько еще таких коллоидов имеется в верхних слоях почвы и не является ли этот процесс обратимым при оттепели? Согласно Гедройцу3, в различных видах почвы содержание коллоидов, переходящих в состояние золя, составляет не более 0,02%. Нельзя считать, что при увеличении объема воды при замер¬ зании, подобно камням, разрушаются и твердые частицы почвы и, следовательно, изменяется их строение, так как мороз годами одинаковым образом воздействует на почву и вызываемые им изменения постепенно должны бы приблизиться к конечному результату. Так, Гоффманн4 мог установить увеличение 1 W о 11 п у Е., Forscii. Agrikulturphysik, 20, 466 u. f., 1897—1898. a Wiegner G., Boden und Bodenbildung. Dresden u. Leipzig, Verlag T. Steinkoprf, 25, 1918. Ehrenberg P., Die Bodenkolloide, 2. Aufl., ebenda verlegt, 3, 163—172, 1918. 3 Гедройц К. К., «Журн. опытной агрономии», IX, 272—293, 1908. 4 Н о f i m a n n R., Landw. Vers. Stat., 86, 123—129, 1914. Nolle O., Hahn E., Journ. f. Landw., 65, 75—81, 1917.
70 ГЛАВА I поверхности почвы в результате мороза лишь у тех почвенных проб, которые были взяты из подпочвы, не подвергавшейся ранее замораживанию. Вода. О влиянии воды на коллоиды, а вместе с тем и на почву уже говорилось в § 9. Дистиллированная вода противодей¬ ствовала коагуляции и сохраняла почву в раздельно-частичном состоянии. При осадках мы имеем дело с более или менее дистил¬ лированной водой, поэтому при образовании на почве луж из дождевой воды они оказывают подобное же действие. Но, по¬ нятно, это действие проявляется лишь тогда, когда лужи уже образованы, что возможно только на водонепроницаемых почвах. При этом проявляется действие механической силы падающих капель, которые разрушают почвенные агрегаты и заполняют почвенными частицами более широкие поры. Этот процесс «за- плывания», или «заиления почвы», протекает тем скорее, чем меньше в почве электролитов, т. е. тогда, когда на поверхность в результате слишком глубокой пахоты выворачивается свобод¬ ная от электролитов подпочва. В § 13 уже отмечалось, что разрушение почвенных агрегатов падающими каплями тем сильнее, чем суше эти агрегаты; так как сила падающей капли, согласно Визнеру', составляет 0,0004 кем, то ясно, что при падении капель прямо на почву, на¬ пример между спелыми стеблями зерновых, или после их уборки почва легко теряет комковатую структуру и сильно уплотняется. Подобное уплотнение почвы может наступить и весной, если во¬ время не произвести шлейфование почвы, так как выступающие из почвы агрегаты высыхают и рассыпаются при первом же дожде. Этот процесс происходит и в высокоствольном лесу, когда наверху на лиственном или хвойном покрове образуются боль¬ шие капли, которые, падая на лишенную лесной подстилки почву, разрушают ее комковатую структуру. В лесу этот процесс наступает еще скорее, так как почва беднее электролитами, чем в поле. Наоборот, если растительный покров защищает почву от вы¬ сыхания и листья его. затрудняют прямое падение дождевых капель на почву, то почвенные агрегаты остаются влажными и падающий с небольшой высоты дождь их не разрушает. При этом, как мы увидим далее, микрофлора также весьма способ¬ ствует прочности агрегатов; почва под облиственными растениями сохраняет комковатую структуру до снятия уро&ая и остается во влажном и рыхлом состоянии (теневая спелость почвы). Вредное воздействие воды на скважность почвы сказывается лишь в то время, когда почва находится под прямым воздейст¬ вием падающего дождя; оно прекращается в тех случаях, когда ** W i е s п е г, Zbl f. Agrikulturchemie, 178, 1899.
ФИЗИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ПОЧВЫ fl почва хорошо защищена от дождя каким-либо покровом, лесной подстилкой или самими растениями. Т.е п л о. Изменения, которые испытывают почвенные кол¬ лоиды при высыхании почвы, не могут быть определены, так как этот процесс высыхания столетиями воздействовал на рыхлую почву и его влияние должно было бы достичь определенной конечной стадии. Однако при высыхании происходит изменение структуры почвы и имеет место своего рода образование агрега¬ тов (коагуляция). Так, Эренберг и Ван-Зиль1 при помощи меха¬ нического анализа путем отмучивания установили, что при высы¬ хании почвы содержание в ней твердых частиц диаметром меньше 0,002 мм значительно уменьшалось, количество же частиц диа¬ метром 0,002—0,02 мм соответственно увеличивалось. Если вода между двумя частицами почвы испаряется, то мениски воды между ними сужаются, и при этом возникает сила притяжения, действующая на твердые частицы почвы, которые, если они находятся в состоянии неустойчивого равновесия, при¬ тягиваются друг к другу. Если представить себе этот процесс на почвах с сильно развитой поверхностью, как например на сильно заиленных участках, то в результате такого взаимного притяже¬ ния в каком-либо месте (очевидно, там, где твердые частицы наименее плотно прилегают друг к другу) возникнет полость большего размера. Согласно закону тяжести, частицы верхнего слоя земли плотнее прилегают к нижнему слою, чем к боковым частицам, и соответственно этому при дальнейшем высыхании почвы образующиеся на поверхности трещины и щели распро¬ страняются вертикально вниз. Если препятствовать этому есте¬ ственному процессу путем обработки почвы, то образующиеся при этом глыбы и комки подобным же образом под влиянием ис¬ сушающего тепла распадаются на все более мелкие агрегаты. Это явление особенно помогает при обработке почвы в тропиках. Так, согласно сообщению Кобуса,2 при возделывании культуры сахарного тростника увлажненную почву надо подвергать облу¬ чению тропическим солнцем, чтобы она распалась на мелкие агрегаты и стала пригодной для окучивания саженцев сахарного тростника. Де-Фриз3 рассказывает о методе обработки почвы (Голлан) на каучуковых плантациях Цейлона, при котором большие глыбы почвы высвобождают и выворачивают железными палками; в засуху они совершенно высыхают, а при первом до¬ жде распадаются на идеальные агрегаты. •Ehrenberg Р., van 2у 1, Intern. Mitt. f. Bodenkunde, 7, 41—49, 1917. a Kobus J. D., Landw. Jahrb., 24, 586/587, 1902. 3 Verhandl. d. IV. Komm. d. Intern. Bodenk. Gesell., Stockholm, S. 51, 1939.
i2 ГЛАВА i ВЛИЯНИЕ БИОЛОГИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ НА ИЗМЕНЕНИЕ СКВАЖНОСТИ Спелость. При разложении органических веществ в почве большую роль играют бактерии и дрожжевые грибы. Их влияние на скважность почвы при благоприятных условиях исключительно велико. Условиями существования для большинства из них является наличие в почве органических компонентов, кислорода воздуха и известного количества влаги. Чем больше поверхность соприкосновения кислорода воздуха с органическими веществами почвы, тем выше активность микрофлоры. Если почва хорошо обработана, глубоко взрыхлена и имеет многочисленные не слиш¬ ком узкие поры, то в ней имеются предпосылки для существова¬ ния грибов. Грибы перерабатывают органические вещества почвы, частично с использованием кислорода, и в виде окончательного продукта получается главным образом углекислота. В то время как для жизнедеятельности целого ряда бактерий кислород воз¬ духа совершенно необходим, для дрожжевых грибов он играет большую роль только в начале их развития; как только начи¬ нается сбраживающая деятельность дрожжевых клеток, они мо¬ гут вегетировать без кислорода *. При этом процессе газов вы¬ деляется больше, чем поглощается. Если узкие поры закрыты менисками воды (см. § 15), то образующиеся газы оказывают давление как на мениски, так и на стенки пор, а следовательно, и на твердые частицы почвы. Так как для разрушения узких ме¬ нисков требуется чрезвычайно высокое давление, то легко себе представить, что в этих случаях так же, как и под влиянием мороза, происходит расширение узких пор. То же самое можно наблюдать и при широких порах, если они закрыты узкими ме¬ нисками воды. В результате этих процессов возникает явление, часто наблюдаемое практиками, а именно почва «всходит», т. е. становится рыхлой и комковатой; это явление называют «поспева¬ нием» почвы. Но ни в коем случае нельзя считать, что почва при этом процессе поднимается, как тесто. Или, что то же самое, что при этом происходит резкое увеличение скважности почвы1 2. Эго, по моему мнению, и не доказано и не следует предполагать. Но поскольку происходит выравнивание скважности, причем так же, как под влиянием мороза, образуется комковатая структура, то создается впечатление, что почва становится более рыхлой. Сравнение с брожением теста оправдывается тем, что вся почва тестообразно связана в большом объеме. Это, очевидно, вызывается деятельностью микроорганизмов, водорослей, грибов, 1 W о 11 п у Е., «Die Zersetzung der organischen Stoffe und die Humusbil- dung», Heidelberg, 95, 1897. 2 W о 11 n у E., Forsch. Agrikulturphysik, 12, 67—72, 1889.
ФИЗИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ПОЧВЫ 73 актиномицетов, бактерий и др., которые своим мицелием обвола¬ кивают почвенные агрегаты и таким образом переплетают всю массу почвы*. При ходьбе по такой совершенно созревшей почве ощущается ее упругость и видно, как она поддается, оседает и трескается, образуя концентрические круги вокруг следа, иногда на расстоянии до одного шага. Для лучшего достижения спелости требуются органические удобрения, навоз или зеленое удобрение, желательна тщатель¬ ная обработка почвы. Благодаря спелости можно достигнуть скважности почвы, наиболее благоприятной как для проникнове¬ ния корней растений, так и для водного режима. Эта работа микроорганизмов никоим образом не может быть заменена ни одним из видов обработки почвы. Если почва отличается очень плотным сложением, то явление спелости у нее проявляется весьма незначительно; необходимый для этого процесса кислород не может достаточно глубоко про¬ никать в почву, а сила дрожжевых грибов и других организмов недостаточна, чтобы переместить большие массы почвы. Если же мениски воды, закрывающие поры, могут противостоять давле¬ нию газов, то избыточное давление в порах может возрасти до такой степени, что рост грибов прекратится. Внезапный ливень, благодаря которому поры заливаются водой, способен прервать процесс поспевания, даже если почва была наилучшим образом подготовлена к нему. Несомненно, в процессе поспевания участвуют различные микроорганизмы. Это видно из совершенно различного действия конского навоза и навоза крупного рогатого скота. Первый бы¬ стро способствует увеличению скважности, воздействие второго сказывается позже, но длится оно значительно большее время. Хотя спелость обнаруживается особенно отчетливо вскоре после внесения органического удобрения, но все же ее не следует рас¬ ценивать как мгновенное состояние почвы. Секера1 2 при помощи очень хороших микрофотографий показал, как микроорганизмы обволакивают почвенные агрегаты, способствуя тем самым сохра¬ нению комковатой структуры почвы. Он считает понятие «спело¬ сти» равнозначным понятию комковатой структуры почвы. Если почва теряет эту структуру, то она теряет и спелость. Ваксман3 провел детальные трудоемкие работы по определе¬ нию количества низших организмов в каждом грамме почвы и дал прекрасный очерк их жизни. Он установил, что количество бактерий увеличивалось вместе с влажностью почвы, пока 1 Sekera F., «Die Phosph'orsaure», 10, 257, 1941; 1, 34, 1943. 3 S е к е г a F., Ztschr. f. Bodenkunde u. Pflanzenernahrung, 29(74), 169—213, 1943. 3WaksmanS., vgl. Roemer Th., Scheffer F., Ackerbaulehre, P. Pa- rey, S. 94, 130, 1933,
74 ГЛАВА / последняя не достигала 80% влагоемкости, а также, что коли¬ чество микроорганизмов уменьшалось с глубиной залегания почвы, причем настолько быстро, что на глубине 30 см было только от Vs до ‘/в их количества, установленного на глубине 2,5 см. Особенно интересна зависимость развития низших организмов от кислотности почвы (см. § 13). Ваксман нашел, что количество бактерий при большей кислотности почвы уменьшалось, количе¬ ство же грибов, наоборот, возрастало (табл. 21). Таблица 21 pH Количество бактерий в 1 г почвы» млн. pH Количество грибов в 1 г почвы, тыс. 6,2 13,6 6,6 26,2 5.6 i 12,6 6,2 39,1 5,1 4,8 5,8 73,0 4,8 4,0 4,0 ' 110,0 Слишком большая влажность почвы, особенно в более глубо¬ ких слоях, увеличивает кислотность, парализует деятельность бактерий и приводит к уменьшению степени спелости почвы. Для определения степени спелости почвы Секера разработал различ¬ ные методы, которые характеризуют состояние структуры почвы и прочность ее агрегатов. Раманн установил, что мицелий выс¬ ших грибов может значительно способствовать образованию ком¬ коватой структуры *. Он писал: «Если сделать шурф в гумусной песчаной почве, то выброшенная почва тотчас же примет комко¬ ватую структуру, хотя ранее она залегала плотно и во многих случаях даже очень плотно. Комки распадаются легко, даже при незначительном давлении, но можно убедиться, что песчинки скрепляются мицелием». Корни высших растений, в том числе и культурных, тоже уве¬ личивают скважность почвы, после того как они сгниют и пре¬ вратятся в гумус, что важно для последующих растений. Согласно Раманну, во время бури корни качающихся деревьев содействуют образованию почвенных агрегатов в более глубоких слоях земли. Большое влияние на изменение скважности оказывают также дождевые черви, которые чаще других организмов встречаются в почве в значительном количестве. Они питаются преимущест¬ венно отмершими частями растений, втягивая их в свои земля¬ ные ходы, если только не движутся по пустотам, которые обра- 11 Ramann Е., «Bodenkunde», 3, Aufl., Berlin, Verlag J. Springer, 435, 457, 1911.
Физические методы исследований почвы 75 зовались после отмерших корней растений. Черви становятся вре¬ дителями лишь в том случае, если втягивают в почву здоровые части растений и этим вызывают отмирание (например, различ¬ ные свежепосаженные растения, которые в первые дни выглядят несколько увядшими, или всходы, как это наблюдал Баур 1 в пи¬ томнике черной ольхи). В большинстве случаев их деятельность полезна для культурных растений тем, что они благоприятно влияют на водопроницаемость почвы и переводят питательные вещества в более доступную для растений форму2. Все наблю¬ дения Вольни, Джемиля, Казнитца3 и, наконец, Дрейдакса4 подтверждают это несмотря на то, что колебания результатов исследования часто были довольно значительными. Так, в де¬ вяти опытах Вольни наличие в сосуде 100 дождевых червей дало среднее повышение урожайности на 61,2 ±11,5%, в то время как Казнитц в очень хорошо проведенном опыте с овсом устано¬ вил прирост сухого вещества в результате деятельности червей с 116,7 + 2,1 г до 250,4 + 9,7 г, т. е. на 133,7 + 9,9 г. Животные тоже содействуют разрыхлению почвы и увеличе¬ нию ее скважности и притом тем более благоприятным образом, чем они меньше5. Для леса особенно существенна деятельность муравьев. Однако вред, который приносят культурным расте¬ ниям некоторые насекомые, как например личинки майского жука, проволочник или гусеницы серой моли, далеко превосхо¬ дит эту пользу. ВЛИЯНИЕ УДОБРЕНИИ НА СКВАЖНОСТЬ Всякое органическое удобрение, будь то навоз, зеленое удоб¬ рение или компост, прежде всего способствует разрыхлению всей массы почвы, и хотя эти органические вещества сами по себе обладают небольшой внешней поверхностью, они образуют чрез¬ вычайно важную питательную среду для многочисленных микро¬ организмов, которые обеспечивают создание спелости, что при¬ водит в свою очередь к изменению скважности почвы. Наступаю¬ щее при этом разложение гумуса усиливается при известкова¬ нии, так что последнее косвенно тоже приводит к увеличению скважности. Все остальные питательные вещества, в которых нуждаются растения, вносятся как искусственные удобрения в форме мине¬ ральных солей. Как правило, их вносят в таком небольшом 1 В a u г F., Forstl. Zentralblatt, 5, 263, 1883. 2 R u s s е 1 E. J., Journ. of Agricultural Science, III, 3, 246, u. f.. 1910. 3 Wollny E., Forsch. Agrikulturphysik, 13, 381 u. f., 1890. Djemil M. Forsch. Agrikulturphysik, 19, 421 u. f., 1896. К a h s n i t z H. G.. Botan. Archiv, j gig 33i 1922. 4 Dreidax L., Archiv f, Pflanzenbau, Bd. 7, 413—467, 1931. 6 Ram ann E., Intern. Mitt. f. Bodenkunde, 1, 138 u. f.. 1912.
76 ГЛАВА l количестве, какое растение может использовать в течение одного года. 1 мг питательного вещества на 100 г почвы эквивалентен внесению 2 ц/га 20-процентного минерального удобрения. Как будет показано далее, чтобы не повредить растения, общая кон¬ центрация питательных веществ не должна превышать 0,3 %0- Несмотря на это, даже небольшое количество солей, как видно из опытов, оказывает весьма большое влияние на структуру почвы. Почва под действием удобрений может заплывать, покры¬ ваться коркой и т. д. Чтобы по возможности избежать вредного влияния неорганических удобрений, надо вносить все питатель¬ ные вещества в форме наиболее концентрированных искусствен¬ ных удобрений. Чем больше удобрения содержат балластных солей, тем больше опаоность неблагоприятного действия значи¬ тельных количеств их на структуру почвы. Выше было показано, какое влияние оказывают различные соли на прочность почвен¬ ных агрегатов; при разрушении последних дождем почва при¬ обретает раздельно-частичную структуру и потом при высыхании заплывает и покрывается коркой. Это явление наблюдают сель¬ ские хозяева при внесении в больших дозах легкорастворимых удобрений, например каинита, в результате которого вследствие высокого содержания хлора образуются рыхлые, легко распадаю¬ щиеся агрегаты; то же самое наблюдается при удобрении легко¬ растворимой натриевой селитрой. Изменения сложения почвы при помощи искусственных удоб¬ рений, во всяком случае, не происходит. Коллоиды почвы, как показал Гоффманн ', при внесении удобрительных солей не изме¬ няются, но изменяется как уже отмечалось, их расположение, т. е. структура почвы. Явления коагуляции, которые, как было показано выше, про¬ исходят при осаждении коллоидов почвы в воде, не могут здесь служить объяснением. Во-первых, твердые частицы в сухой почве не так легко подвижны относительно друг друга, как в водной суспензии почвы; наоборот, они сильно уплотняются находя¬ щимися над ними частицами. Далее, как уже указывалось, сте¬ пень развития коагуляции тоже имеет определенный предел, при превышении которого при том же электрическом заряде частиц почвы наступает диспергирование. Наблюдения Гиссинка в этом отношении не являются убедительными, и поэтому можно согла¬ ситься с Нольте* 2, который стремится объяснить влияние магние¬ вого удобрения на образование корки химическими процессами. Результаты наблюдений сельских хозяев над влиянием раз¬ личных удобрений на образование корки чрезвычайно разноре¬ » Hoffmann R., Landw. Vers. Stat., 85, 129—137, 1914. 2 Nolte О., Landw. Vers. Stat., 98, 135—153, 1920; 99, 27—39, 1921; 100, 29Э—294, 1922.
ФИЗИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ПОЧВЫ 7j чивы. Создается впечатление, что одно и то же удобрение оказы¬ вает неодинаковое действие на различные виды почвы. Во вся¬ ком случае, сейчас мы не можем пройти мимо результатов нового агрегатного анализа, которые показывают, что хлориды образуют рыхлые и малопрочные структурные агрегаты, в то время как карбонаты и фосфаты дают более плотные и прочные. Однако самое большое влияние на изменение скважности почвы оказывает, конечно, сам человек путем обработки почвы. Человек не только подготовляет почву для корней растений, благодаря чему экономится энергия, которую должны бы затра¬ чивать растения при росте корней в длину и толщину, но и со¬ здает условия для более полного воздействия на почву климати¬ ческих и 'биологических факторов. Эти вопросы следует осветить более подробно, так как они имеют большое значение для прак¬ тики. § 15. Затрата энергии при обработке почвы Чем плотнее сложена почва, тем большей должна быть за¬ трата энергии при ее'обработке. Всякая обработка производится при помощи орудий. Каждая почва по-разному отзывается на орудия обработки. Силы сцепления между почвой и орудием тем больше и трение между ними тем сильнее, чем дисперонее почва, так как с увеличением дисперсности возрастает количество взаи- мосоприкасающихся точек в одинаковом объеме почвы, а следо¬ вательно, и величина поверхности сцепления (см. § 8). Степень трудности обработки почвы зависит в первую очередь от ее сложения и величины внешней поверхности. Это подтверждается опытами, проведенными Шахбазианом 1 с известковым и кварце¬ вым песком с различной величиной зерен, а также с агрегатами и порошками глины. Ясно, что в подобных опытах, проведенных с небольшими пробами почвы, возможны значительные ошибки. В почве в естественном состоянии образование агрегатов проис¬ ходит иначе и применяемые при обработке орудия' имеют боль¬ шую поверхность, трущуюся о твердые частицы. Поэтому опре¬ деление Цандером2 количества энергии, необходимой для проникновения в почву лопаты, было заметным шагом вперед. Прибор, которым пользуются при этом, описан ниже (рис. 13). Он состоит из совершенно плоской лопаты шириной 21 см и длиной 25 см. Она помещается в станке, высота которого в зави¬ симости от установки перекладины равна 170—190 см и ширина 50 см. Лопата (а) входит в почву под действием силы падаю¬ щего груза (б); для песка груз брали деревянный с железным 1 Schachbasian J., Forsch. Agrikulturphysik, 13, 193 u. f., 1890. 2 Z a n d e г H., Inaug. Diss. Konigsberg, 1920; Intern. Mitt. f. Boden- kunde, 10, 89—117, 1920.
ГЛАВА I П башмаком весом 1 кг, для всех других видов почвы — железный весом около 8 кг. Высота падения его определяется высотой установки перекладины (в). Несмотря «а вертикальное положе¬ ние прибора, которое проверяется при помощи отвеса (г), па¬ дающий груз может слегка отклоняться от прямого направле¬ ния; чтобы избежать этого, в отверстиях станка, через которые проходит груз, имеется по 4 направляющих ролика (д), которые предохраняют груз от трения о перекладины, трение же о ролики будет весьма незначительным. Чтобы обеспечить падение с опре¬ деленной высоты, груз закрепляют в зажиме (е), который откры¬ вается, когда при поднятии груз ударяется о железное кольцо (ж), прикрепленное к нижней стороне перекладины. Зажим под¬ вешен на тонком проволочном тросе так, что он располагается поперек отверстия, через которое падает груз. Он изображен от¬ дельно в увеличенном виде. Высоту падения умножают на вес груза и результат делят на число ударов. Найденная таким образом работа сопостав¬ ляется с фактически сделанной работой, которой соответствует глубина, на которую лопата вошла в почву. Эта глубина отсчи¬ тывается по делениям на рукоятке лопаты.
ФИЗИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ПОЧВЫ 79 В .результате многочисленных опытов, проделанных при по¬ мощи этого прибора, Цандер пришел к следующим выводам: 1. При переменной влажности почвы. В су¬ хой почве вследствие большого внутреннего трения работа, про¬ изводимая лопатой, должна быть очень большой; добавленная в 'некотором количестве вода действует как смазочное вещество, вследствие чего затрата энергии на погружение лопаты умень¬ шается и доходит до минимума, когда почва содержит гигроско¬ пически связанную воду. При дальнейшем повышении влажности в почве образуются мениски, что увеличивает работу, потребную для погружения лопаты на определенную глубину; работа возра¬ стает до тех пор, пока увеличивается число менисков воды в почве (примерно до влажности, равной половине влагоемкости почвы). При дальнейшем увеличении влажности водой заполняются крупные почвенные поры, а узкие мениски воды расши¬ ряются или разрушаются, поэтому работа, необходимая для проникновения лопаты в почву, значительно снижается и до¬ стигает, наконец, постоянной величины при затоплении почвы водой. Путем вычисления Цандер проследил влияние менисков воды на величину затраченной работы. Результаты своих опытов он выражал графически, причем за нуль координат он принимал ту точку, в которой вследствие гигроскопичности почвы затрата ра¬ боты достигала минимума. Затрата работы А зависела от имею¬ щейся в почве капиллярной воды х (в объемн. %) следующим образом: А— — л — ebx * где а — константа интегрирования, b — коэффициент пропорцио¬ нальности, е = 0,4343 и с — величина, пропорциональная внеш¬ ней поверхности почвы. Следовательно, кривая, соответствую¬ щая данному уравнению, является показательной функцией; так как показатель степени обусловливает величину изгиба кривой, то внешняя поверхность, от которой зависит трение, характери¬ зуется показателем степени. К величине с, пропорциональной внешней поверхности, как только (при избранной нулевой точке) наступят капиллярные явления, следует прибавить 1 для характе¬ ристики внутреннего трения воды. На рис. 14, а схематически изображена эта зависимость. 2. При переменной скважности почвы. При уве¬ личении плотности или уменьшении скважности почвы работа, требующаяся для погружения лопаты на определенную глубину, повышается сперва медленно, затем быстрее, пока скважность не исчезнет совершенно, а работа не достигнет уровня, необходи¬ мого для разрыва твердого тела. Зависимость затраты работы
80 ГЛАВА l у от скважности х подчиняется следующей закономерности: а I у = -^+г> которая также схематически изображена на рис. 14,6. Каждая рассчитанная точка одной серии кривых лежит на соответствующей точке другой серии. Поэтому возможно по не¬ большому числу опытов с ло¬ патой математически вычис¬ лить силу, которая потре¬ буется для разделения поч¬ вы лопатой при любой скважности и любой влаж¬ ности ее. При исследованиях при помощи лопаты вследствие WH О—■»Капиллярная вода, % от объеме различного сложения И ча- тскопичеект почвы г „ сто меняющейся влажности * почвы возникали большие расхождения в результатах, с чем, однако, приходится считаться и в естественных условиях; поэтому нет осно¬ ваний считать, что прибор, отражающий эти явления, непригоден для опытов; ско¬ рее, наоборот, он тем более подходит для них, так как отражает различия в почве. Конечно, если хотят полу¬ чить более общие результа¬ ты, соответствующие опре¬ деленному состоянию поля, приходится сильно увеличивать повторность определений. И в опытах Цандера встречаются значительные ошибки, однако я считаю, что с точки зрения почвоведения эти опыты явились весьма полезными. Результаты некоторых опытов приводятся в табл. 22. Вся обработка почвы, а также проникновение в нее корней потребуют тем большего расхода энергии, чем больше затвердев¬ ших агрегатов, глыб или слоев возникло в результате неправиль¬ ной обработки ее. Они образуются, если почву обрабатывают в слишком влажном состоянии, когда отдельные ее частицы при¬ жимаются друг к другу и сильно уплотняются, так что после вы¬ сыхания образуется уплотненная структура. Если плуг втирает тончайшие частицы почвы в. нижележащий слой земли, то при Is. Скважность Рис. 14. Кривые зависимости между энергией, затрачиваемой на обработку почвы, капиллярной влажностью и скваж¬ ностью почвы.
ФИЗИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ПОЧВЫ 81 Таблица 22 Затрата работы при обработке суглинистой почвы, эрг Скваж- Влажность почвы, °/0 ность, °!о 0,0 5,0 10,0 11,0 13,5 20,0 27,0 35,0 72,0 72 вычислено 34,9 20,2 9,0 6,0 12,0 46,4 82,5 109,0 86,9 найдено . — — — 6,0 — 42,9 82,9 109,0 «- 68 вычислено 46,9 32,2 21,0 18,0 24,0 58,4 94,5 121,0 98,9 найдено — — — 24,0 24,0 58,0 — 130,0 — 58 вычислено 83,9 69,2 58,0 55,0 61,0 95,4 131,5 158,0 135,9 найдено — — — 55,0 61,0 — 131,6 166,0 — 51 вычислено 117,1 102,4 91,2 88,2 94,2 128,6 164,5 191,2 169,1 найдено — ■■ ■ — — 88,1 94,0 134,0 170,9 — — 44 вычислено 157,9 143,2 132,0 129,0 135,0 169,4 205,5 232,0 209,9 найдено — — — 129,0 149,0 172,0 209,4 230,0 — 38 вычислено 200,2 185,5 174,0 Ш,3 1,773 211,7 247,8 274,3 252,2 найдено — 1 — 171,3 172,6 310,0 235,8 — — высыхании образуется так называемая плужная подошва, в ре¬ зультате чего несколько слоев почвы могут сделаться водонепро¬ ницаемыми. Эту проблему изучал Гёрбинг', закладывая на поле шурфы и исследуя в них почву. Для этого он пользовался сконструированной им совершенно плоской лопатой размером 18 X 30 см. Путем покачивания (без всякого давления) ее врезают в почву перпендикулярно направлению борозд; за¬ тем почву снимают с рифленого края лопаты при помощи обык¬ новенной лопаты и кладут отдельно для того, чтобы при второй выемке, идущей параллельно первой на расстоянии 7 см, можно было без нажима вынуть почву из грунта лопатой Гёрбинга. Почва на лопате выравнивается зубчатым скребком и разби¬ рается. Все, что не агрегировано и не переплетено корнями рас¬ тений, является «неспелым». При этом встречаются глыбы, которые показывают, что в свое время почва была обработана в слишком влажном состоянии; также обнаруживается и старая плужная подошва, которую в этом случае кладут отдельно. При больших количествах затвер¬ девшей почвы ее бросают на землю («бросовая» проба) и по тому, * 61 G 6 г b i n g J., «Die Spatendiagnose» und «Ziel und Grundlagen bio- logisch zweckmassiger Bodenbearbeitung» im Selbstverlag Pinneberg (Hol¬ stein), 1945. 6 Зак. 2442. Почвоведение
82 ГЛАВА 1 как распадаются глыбы, делают соответствующие выводы. В этих исследованиях важно обращать внимание и на образование кор¬ ней: равномерно ли распространение корней, или они кое-где идут горизонтально, или в определенных местах они недоразвиты, об¬ разует искривления и разветвления. Возникновение поперечных нарушений в толще почвы ведет к тому, что первоначально ком¬ коватый пахотный слой уплотняется сверху и снизу и, таким об¬ разом, рыхлая почва постепенно исчезает. Следствием этого яв¬ ляются нарушения воздушного и водного режимов почвы. На основании полевых определений нарушения спелости, по Гёрбингу, могут быть предотвращены. В большинстве случаев почву следует глубже обрабатывать, чтобы спелая почва переме¬ шивалась вместе с неспелой; с этой целью оборот пласта почвы производят с небольшой глубины, но нижние ее слои при этом хо¬ рошо рыхлят. Для этого Шварц сконструировал трехъярусный плуг. Подобный же плуг, но с двойным долотом на почвоуглуби¬ теле поставляет сейчас завод Рабе. В зависимости от обстоя¬ тельств для оздоровления почвы производят ее известкование. ПОЧВЕННАЯ ВОДА > ' Как правило, почвенная вода занимает большую часть поч¬ венных пор; в агрономическом отношении она имеет чрезвычайно большое значение, так как без воды вообще невозможна никакая вегетация и поглощение растениями питательных веществ почвы может происходить лишь после их предварительного растворения в почвенной воде. Поэтому мы должны изучить содержание воды в почве и движение ее по почвенным порам, а также доступность почвенной воды корням и последующее использование ее расте¬ нием, § 16. Гигроскопически- и капиллярно-связанная вода Мы различаем в почве гигроскопически- и капиллярно-свя¬ занную воду. Первая, как мы это видели, очень сильно притяги¬ вается поверхностью почвы (см. § 10), так что при смачивании сухой почвы развивается довольно значительный тепловой эф¬ фект— выделяется теплота смачивания. Сила притяжения воды поверхностью всех твердых частиц почвы, а также поверхностью самих корней растений настолько велика, что растения не могут осмотически поглощать и использовать эту воду. Опыты, резуль¬ таты которых сведены в табл. 23, показывают, что растения не обладают необходимыми для этого силами. 61 В Г а п с k Е., Handbuch der Bodenlehre, Berlin, Verlag J. Springer, 6. Bd., 1930. Zunker F., Das Verhalten des Boder| zum Wasser, 3. 66—201,
физические методы исследований почвы 83 Таблица 23 Влажность почвы, о|0 болотная гумусная песчаная песчаная супесчаная суглини¬ стая тяжелая глина Гигроскопичность 18,9 2,0 и 1,5 2,4 23,8 Начало увядания овес . .... 65,0 6,6 4,1 4,7 5,7 — белая горчица 50,1 5,5 2,9 — — — Начало отмира¬ ния овес 26,0 2,5 1,4 2,1 2,7 —' белая горчица 26,6 2,8 1,8 2,3 — — Отмирают овес 23,6 2,2 0,9 — 2,4 — белая горчица 26,7 2,1 1,1 — — — красный клевер 19,4 2,9 1,1 1,6 3,1 18,2 белый клевер 17,8 2,3 U — — — В среднем . . . 21,9 2,4 1,1 1,6 2,9 18,2 Вышеуказанные опыты проводились в цветочных горшках. Возможно, что отмирание растений наступало раньше потому, что были созданы слишком благоприятные условия для испаре¬ ния воды. Учитывая это, а также большие колебания результа¬ тов, я повторил опыты в покрытых глазурью глиняных сосудах, вмещающих 20 кг почвы, которые для замедления процесса испа¬ рения воды поместил в теплицу. В качестве опытных растений я взял только овес и белую горчицу. Последняя была особенно характерной, поскольку при отмирании стебель ее окрашивается в желтый цвет. Если стебель в нижней части остается еще зеле¬ ным, то при новом увлажнении почвы на нем появляются доба¬ вочные почки, что указывает на то, что растение еще не полно¬ стью погибло. Пробы почвы для определения влажности брали буром Герзона. Согласно этим опытам, нарушения роста наступают, когда почва содержит воды еще в 2—3 раза больше, чем ее гигроско¬ пичность '. Растения погибают, как только они начинают 1 А1t е n J., Verh. d. I. Копил, d. Intern. Bodenkundl. Ges. Bangor, A. 46-50, 1938. 6*
84 ГЛАВА t располагать лишь гигроскопически-связанной водой (табл.' 24). При последующем увлажнении вегетация растений уже не вос¬ станавливается. Таблица 24 Почва Гигроскопиче¬ ская вода, о/0 Влажность почвы (в о|0) при отмирании овса белой горчицы Чистый кварцевый песок 0,12 ±0,01 0,06 ±0,01 0,09 ±0,01 Песчаная 1,03 ±0,01 0,85 ±0,02 0,87 ±0,03 в 1,23 ±0,02 1,15 ±0,02 1,09 ±0,03 Супесчаная 1,71 ±0,02 1,52 ±0,05 1,63 ±0,02 Легкая суглинистая 2,27 ±0,31 1,99 ±0,12 2,06 ±0,06 * » • • 2,46 ± 0,02 2,10 ±0,06 2,40 ±0,02 • 0 2,64 ±0,07 2,18 ±0,07 — Средняя суглинистая 3,07 ±0,05 2,49 ±0,37 2,59 ±0,13 0 0 • + 3,09 ± 0,35 2,91 ±0,05 3,87 ±0,69 Тяжелая суглинистая 4,12 ±0,14 5,08 ±0,22 4,80 ±0,21 Глинистая 5,87 ±0,14 4,97 ±0,08 5,69 ±0,35 Почва, смешанная с торфом .... 6,26 ±0,17 6,44 ±0,26 — Компостная земля 7,07 ±0,09 7,13 ±0,34 6,07 ±0,13 Низинно-торфянистая + садовая . . 8,75 ±0,11 8,33 ± 0,27 8,33 ±0,63 Почва верховых болот 21,7 ±1,3 17,6 ±2,1 21,2 ±0,5 Капиллярно-связанная почвенная вода также не вся может быть использована растениями. Неиспользуемое количество ее можно определить только приблизительно, так как оно коле¬ блется в определенных границах. Это объясняется тем, что по¬ глощение и расход воды растением являются функциями времени. Если корневые волоски растения непосредственно не соприка¬ саются с почвенной водой и она должна быть подведена к ним капиллярно (как мы себе представляем это в отношении капил¬ лярной воды внутри гумусовых веществ или агрегатов почвы при уплотненной почвенной структуре), то растения увядают тем скорее, чем больше увеличивается их потребность в воде вслед¬ ствие испарения, т. е. чем больше растения подвергаются влия¬ нию солнца и ветра или чем сильнее снижается относительная влажность воздуха. Если условия будут благоприятствовать транспирации, то, естественно, растения начнут увядать при боль¬ шем содержании воды в почве. Если же транспирацию можно свести до минимума, как это было сделано мною в теплице с влажным воздухом, то растения используют всю капиллярную воду из почвы прежде, чем начнется их отмирание. Увядание, которое указывает на снижение растениями транспирации и на¬
Физические методы исследования почвы Й5 рушение роста, естественно, наступает при определенном содер¬ жании капиллярной воды в почве. Фагелер 1 назвал массу воды в почве, которая больше не вос¬ принимается растением, «мертвой почвенной водой»2. Богуслав- ски3 для количественного определения этой категории воды ис¬ пользовал косвенный метод. В многочисленных вегетационных опытах он определял количество воды, поглощаемое растениями в зависимости от содержания ее в почве, и нашел между этими величинами логарифмическую зависимость. Затем, экстраполируя кривые до оси X, он находил количество «мертвой» воды. Таким образом он установил, что как в течение всего вегетационного периода, так и за отдельные отрезки его содержание «мертвой» воды было равным гигроскопически-связанной воде. Количество почвенной воды, за исключением ее мертвого за¬ паса, называется «физиологически доступной почвенной водой». Она соответствует капиллярно-связанной почвенной воде. Однако некоторая ее часть, как указывалось, растениями не используется и вместе с гигроскопической почвенной водой определяется Секе- рой4 как «неиспользуемая почвенная вода». Возможность ис¬ пользования растениями физиологически доступной почвенной воды в каждом отдельном случае зависит от целого ряда факто¬ ров, в том числе от распределения и распространения корней в почве и, следовательно, от самого вида растения. Форма поверхности пор может изменяться от сильно изогну¬ той, приближающейся к сферической, до совершенно плоской. Поэтому исследуем состояние воды в обоих крайних случаях, что позволит нам судить о нем во всех промежуточных случаях, сле¬ довательно, и в данной почве. Капиллярная вода в почве подчиняется законам капилляр¬ ности. Внутри жидкости отдельные молекулы находятся в со¬ стоянии равновесия. Они с одинаковой силой притягиваются всеми соседними молекулами. Иное дело у границы жидкости. Здесь имеет значение сила притяжения молекул жидкости к мо¬ лекулам другого вещества, которая может быть и больше и меньше, чем сила сцепления между молекулами жидкости. Если сила притяжения меньше, как например воды к воздуху, то ее перевешивают силы сцепления, которые втягивают молекулы 1 V a g е 1 е г Р., «Der Kationen- und Wasserhaushalt des Mineralbodens», Berlin, Verlag. J. Springer, S. 260 u. f., 1932. 2 В русской литературе принято название «мертвый запас», или недо¬ ступная растениям вода. — Прим. ред. 3 Boguslawski Е., v., Ztschg. f. Bodenkunde u. Pflanzenernahrung, 24(69), 265—303, 1941. 4 S e k e r a F„ Ztschr. f. Pflanzenernahrung, Diingung u. Bodenkunde, A 22, 87—111, 1931. Forschungsdienst — Berlin; Sonderheft 7, 17—27, 1937; Ztschr. f. Bodenkunde u. Pflanzenernahrung, 6, 288—311, 1938.
86 ГЛАВА i жидкости во внутрь ее. Сама жидкость в этом случае при дан¬ ном объеме имеет возможно меньшую поверхность; она приобре¬ тает шаровидную форму, при которой все наружные молекулы совершенно одинаковым образом притягиваются центром жид¬ кости. Если с жидкостью граничит твердая стенка, по отношению к которой силы притяжения меньше, чем силы сцепления между молекулами жидкости, то и тогда жидкость будет занимать воз¬ можно меньшую поверхность. Поэтому, например, в стеклянных трубках снижается уровень ртути, происходит «капиллярная де¬ прессия» с выпуклым мениском. Иначе бывает, когда сила при¬ тяжения между молекулами жидкости и твердой стенки больше, чем сила сцепления между молекулами жидкости. Тогда жид¬ кость у твердой стенки приподнимается этой большей силой; по¬ этому у воды в стеклянных капиллярных трубках происходит «капиллярное поднятие» и она имеет вогнутый мениск. Высота, до которой поднимается вода в капиллярных трубках или между плоскопараллельными пластинками, зависит от величины смо¬ ченной поверхности твердой стенки F, которая обусловливает силу притяжения молекул воды, а также от противодействия, которое оказывает вес поднятого столба воды W капиллярному подъему. Следовательно, высота капиллярного подъема равна * = *!?• О) Отсюда для капиллярных трубок следует: и . 2. n~RrHh ~к г (2) Для плоскопараллельных пластин длиной / и расстоянием между ними d: А = (») где k — константа капиллярности воды (7,5 ммг). Из уравнений (2) и (3) вытекает, что rh = dh = 2k. Высота подъема воды, следовательно, обратно пропорцио¬ нальна радиусу капиллярной трубки или расстоянию между пло¬ скопараллельными пластинками. При этом совершенно не обяза¬ тельно, чтобы, как мы принимали в нашем упрощенном примере, твердые стенки были всегда направлены вертикально; должно лишь соблюдаться условие, чтобы расстояние между твердыми стенками любого горизонтального слоя почвы в каждом случае было одинаково. Оно должно соблюдаться и в том случае, если почва хорошо перемешана и во всех слоях имеет одинаковое сло¬ жение. Безразлично также, являются ли твердые стенки прямыми или искривленными, так как в нашем уравнении г равняется d.
ФИЗИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ПОЧВЫ 87 Следует здесь отметить то обстоятельство, что чем ^же поры, тем выше капиллярный подъем воды и тем сильнее она притяги¬ вается твердыми частицами и задерживается в капиллярах ка¬ ждого слоя почвы. Для доказательства что вышеприведенные уравнения капил¬ лярности применимы для почвы, можно привести несколько при¬ меров, подтверждающих, что IWL [см. уравнение (1)]. Доказательство 1-е: поверхность 1 г мельчайших дробинок одинаковой величины, которая равна F = 3,87 см2, поглощает О, 0609 г воды (И7), которая поднималась между ними на высоту Л = 4,5 — 5,0 см. В соответствии с этим должно быть: с _ о от 0,0609 • (4,5до 5,0) Г 0,0/ 0,075 3,65 < 3,87 < 4,06 см2. или Доказательство 2-е: поверхность 1 г чистого третичного квар¬ цевого песка, если считать, что частицы имеют шаровидную форму, равна F = 94,3 см2; при условии кубической формы F = 130,1 см2. Я нашел, что при содержании воды W = 0,268 см2 на 1 г песка и высоте подъема ее к = 30,2 см поверхность равна р _ 0,268 • 30,2 Г 0,075 107,9 см2, т. е. 94,4 < 107,9 < 130,1. Доказательство 3-е: зерна морского песка имели величину поверхности, вычисленную по их объему, от 71,5 до 98,7 см2. Я нашел, что при содержании воды W = 0,263 г на 1 г вещества и при высоте капиллярного подъема ее 20,5 см величина поверх¬ ности равна 0,263 • 20,5 0,075 = 71,9 см2, или 71,5 <71,9 <98,7. Из этих опытов следует, что у данного песка твердые частицы должны были по форме приближаться к шару. Согласно 2 У7 2 W уравнениям (2) h = kj- и (1) h — k-^, следует, что г=-р-. Это уравнение показывает, что после определения W и F можно найти средний диаметр пор, что прежде было невозможно (см. стр. 48—49). Избыток воды, который временами появляется в почве после дождей, нельзя рассматривать как капиллярную воду, так как 11 Mitscherlich Е. A., Laiidw. Jahrb., 30, 415 u. f., 1901,
88 ГЛАВА I вода уже не удерживается в почве благодаря капиллярным си¬ лам, а подчиняется силе земного притяжения и вследствие этого просачивается в почву. Эту воду мы называем гравитационной. До сих пор мы рассматривали воду лишь в установившемся состоянии, т. е. имели в виду конечное состояние движения воды в почве. Это движение является функцией времени. Для воды в вертикально стоящих капиллярных трубках Гётч 1 установил следующее уравнение: <=-^(2,302//lg^4x-*). где t — время подъема воды, г — радиус, Я — высота подъема и h — мгновенный уровень в момент времени t, g — сила земного притяжения, 2,302 — модуль и ц — коэффициент внутреннего трения воды при 15°, равный 0,0115. Согласно этому уравнению, внутреннее трение при подъеме воды уменьшается пропорционально квадрату радиуса капилляр¬ ной трубки, и подъем воды соответственно ускоряется. В про¬ цессе подъема воды внутреннее трение увеличивается с высотой подъема воды А, в то время как сам подъем определяется разно¬ стью Я — А. Все сказанное о подъеме капиллярной воды в равной мере относится и к проникновению ее вниз, с той лишь разницей, что в этом случае сила земного притяжения не тормозит, а усиливает движение, и поэтому величина g должна быть перенесена в чис¬ литель'. Мы уже видели, что при капиллярном подъеме, если достиг¬ нута полная высота его, смачивается всегда поверхность одинако¬ вой величины независимо от диаметра капилляра, поэтому вну¬ треннее трение жидкости должно быть тем меньше, чем большее количество воды поднимается кверху, т. е. чем шире капилляры. Наоборот, если капиллярные трубки очень узки, то внутреннее трение может быть настолько велико, что для подъема воды по¬ требуется бесконечно большое время, т. е. подъем, или капилляр¬ ное движение, воды практически прекращается. § 17. Почвенная вода и скважность Явления, изученные нами в капиллярных трубках и между плоскопараллельными пластинками и проверенные на чистом песке, протекают гораздо сложнее в почве вследствие агрегатного состояния ее твердых частиц. Поэтому здесь еще раз подробно остановимся на четырех различных категориях скважности почвы. 1 Q б 11 s с h Н., Dissertation, Kiel, 1922,
Физические методы исследования почвы 89 1. Межмицеллярная скважность внутри ор¬ ганических частиц почвы, которую мы можем наблю¬ дать, например, в отдельных зернах крахмала, доступна лишь для гигроскопической воды, смачивающей поверхность внутренних пор. Так как эти поры недоступны для капиллярной воды и кор¬ невых волосков растений, то содержащаяся в них гигроскопиче¬ ская вода не может использоваться растениями. 2. К а п ил л я р н а я скважность внутри твер- дыхчастицпочвы, которая образована более просторными порами органических веществ и доступна растениям. Так как корни растений не могут прорасти сквозь все такие поры, то находящаяся в них вода должна быть доведена по капилля¬ рам, к корням. Эта скважность также обусловлена весьма уз¬ кими капиллярами, из которых вода не может испариться или вытечь, а может лишь подняться до поверхности почвенной "ча¬ стицы, где при соприкосновении с корнями растений или корне¬ выми волосками поглощается ими. Если почва влажная, то этот процесс движения воды может быть весьма быстрым. 3. Скважность внутри почвенных агрега¬ тов, которая целиком зависит от их строения. Если частицы рас¬ положены очень плотно и почва имеет уплотненную структуру, то движение воды внутри почвенных агрегатов происходит на¬ столько медленно, что находящаяся в них масса воды мо¬ жет лишь очень слабо использоваться растениями. Наоборот, при рыхлом строении почвенных агрегатов, при котором через них хорошо проходят корни растений, вода не только полностью до¬ ступна растениям, но и может использоваться ими длительное время, поскольку эта капиллярная вода не может вытекать, по¬ тому что поры внутри агрегатов всегда уже, чем поры между отдельными агрегатами почвы. 4. Скважность между почвенными агрега¬ тами образуется наиболее крупными порами, размер которых тем больше, чем крупнее отдельные агрегаты почвы. Если они очень малы, то вся вода задерживается между ними капиллярно; если они крупнее, то вода, которая не задерживается соприка¬ сающимися плоскостями отдельных агрегатов почвы или не обво¬ лакивает агрегаты пленкой, протекает в подпочву. В то время как вода внутри твердых частиц почвы или внутри отдельных агрегатов имеет очень ограниченную подвижность, капиллярный подъем почвенной воды, находящейся между агрегатами почвы, неограничен. Если поместить почву в воду, то прежде всего вода поднимается в этих просторных порах; если же почву заливать водой сверху, то вода будет стекать вниз сперва по этим порам, причем вода на своем пути наполнит все агрегаты почвы, кото¬ рые своими более узкими капиллярами всасывают ее; и лишь остающийся избыток воды поднимется между агрегатами или
90 ВЛABA i стечет в подпочву. Эта почвенная вода особенно легко доступна культурным растениям. Секера1 различает динамически действующую скважность, или почвенную воду, которая находится между агрегатами почвы, и динамически недействующую, которая находится внутри почвен¬ ных агрегатов. К последней относится скважность, образован¬ ная порами диаметром меньше 3 р, к первой — образованная по¬ рами диаметром 3—30 р. Секера с помощью очень хорошо про¬ думанного прибора — капиллярометра — высасывал воду из влажной почвы, скважность которой была целиком заполнена водой, и определял при этом величину действующего объема пор2. Приведенные в табл. 25 результаты его опытов дают представле¬ ние о соотношении между этими видами скважности. Таблица 26 Почва Объем пор, объемн. °/0 общий действующий бездействующий Супесь 42,6 32,6 10,0 Слабо гумусный песок ..... 39,6 32,0 7,5 Слабо гумусный суглинок . . . 50,7 32,0 18,5 Гумусный сугли¬ нок 50,0 26,8 23,0 Суглинок .... 46,2 24,1 22,1 Мергелистый су¬ глинок .... 49,6 23,0 26,6 Глина ...... 51,0 10,0 41,0 Согласно этим данным, действующая скважность тем больше, чем больше гумуса содержит почва и чем она более крупнозерни¬ ста. Поздена3 вычислял величину действующей скважности по уравнению, принятому в работах Фагелера: Ро = Р — 4,5 'WH, где Р — общая скважность, a WH — гигроскопичности. 1 S eke г a F., Ztschr. f. Bodenkunde u. Pflanzenernahrung, 6, 259—288, 1938. I *-i 1,0!'*| 2 D i x W., Ztschr. f. Bodenkunde u. Pflanzenernahrung, 24, 192, 193, 1941. 3 Pozdena L., Ztschr. f. Bodenkunde u. Pflanzenernahrung, 24(89), 164 u. f., 1941.
ФИЗИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ПОЧВЫ 91 Однако не следует делать вывода, что недействующая скваж¬ ность не имеет никакого значения для растений. Так как корне¬ вые волоски, по Хаберландту', имеют диаметр 0,6—1 р, то они могут свободно врастать и брать воду из пор диаметром меньше 3 р, т. е. наибольшего диаметра «бездействующей скваж¬ ности». Кроме того, как отмечалось выше, содержание воды внутри отдельных почвенных агрегатов может благодаря капил¬ лярному движению воды уравниваться. Однако вернемся к взглядам Секера на почвенную воду; он различает следующие ее категории: 1. Легкоподвижная почвенная вода, которую мы обозначаем так же, как падающую, или гравитационную, воду. Она находится в порах диаметром больше 30 р, из которых ее можно отсосать под давлением в 0,1 атм. Она бывает лишь в крупных капилляр¬ ных порах, поэтому быстро стекает и ее возможно отводить. Рас¬ тения быстро поглощают и расточительно расходуют эту воду. 2. Нормально подвижная почвенная вода. Она содержится в порах диаметром 3—30 р, в средних капиллярах и отсасывается из них под давлением в 0,1—1,0 атм. Она играет главную роль в водном режиме растений. 3. Слабо подвижная почвенная вода. Соответствующие ей: поры имеют диаметр меньше 3 р. Она содержится в тонких капил¬ лярах и не участвует в передвижении воды; не поддается отса¬ сыванию. Ее возможно выделить лишь в парообразном виде. По мнению Секера, для растений она бесполезна. Между 2-й и 3-й категориями находится «критическая влаж¬ ность почвы», при которой прекращается капиллярное движение воды, что влечет за собой резкое падение транспирации. Эти различные категории почвенной воды Секера мог опре¬ делить количественно путем отсасывания из почвы под соответ¬ ствующим давлением. Однако при этом мы затрагиваем уже совершенно другую область, которой вскоре займемся более подробно, а именно об¬ ласть передвижения воды в почве. Движение воды в почве яв¬ ляется функцией времени, поэтому Секера мог бы произвести правильные количественные определения, только производя отса¬ сывание бесконечно длительное время. Вследствие этого опыты, проведенные Секерой и Хильшером1 2 одновременно и со сходной аппаратурой, но самостоятельно, позволили сделать дальнейшие выводы. Оба автора отсасывали воду из насыщенной ею почвы при помощи стеклянных тиглей Нутча. Однако аппаратура 1 Haberlandt G., «Physiologische Pflanzenanatomie», Leipzig, Verlag Engelmann, 204—206, 1924. 2 H i e 1 s c h e г M., Ztschr. f. Pflanzenernahrung, Diingung u. Bodenkunde, 7(52), 257—278, 1938.
92 ГЛАВА I Хильшера позволяла длительное время удерживать постоянное давление и поэтому определять количество воды, которое отсасы¬ валось при определенном давлении в единицу времени. Так как эта работа особенно важна для уяснения описываемых здесь яв¬ лений, следует привести некоторые результаты ее. При постоян¬ ном давлении 35,3 см рт. ст. из различных видов почвы за время Т отсасывались следующие количества воды у, в % от веса почвы (табл. 26). Таблица 26 Время Т, мин. Кварцевый песок Болотная почва Супесчаная почва Гумусная пес¬ чаная почва Глина найдено вычислено найдено вычислено рыхлая плотная найдено вычислено найдено вычислено найдено вычислено найдено вычислено 1 24,6 24,6 9,5 9,5 8,0 8,0 7,1 7,1 7,6 7,6 3,4 3,4 2 25,1 25,1 и,о 10,9 9,5. 9,3 8,2 8,1 8,6 8,5 4,5 4,5 3 25,4 25,4 12,0 11,9 10,5 10,4 8,8 8,8 93 9,2 5,3 5,3 4 25,7 25,7 12,8 12,7 11,3 11,2 9,3 9,3 9,7 .9,6 6,0 6,0 5 25,9 25,9 13,4 13,4 11,9 11,8 9,6 9,6 10,1 10,1 6,5 6,5 6 26,1 26,1 13,9 13,9 12,3 12,3 9,9 9,9 10,4 10,4 7,0 7,0 7 26,3 26,3 14,4 14,4 12,7 12,7 Ю.1 10,1 10,7 10,7 7,4 7,4 8 26,4 26,4 14,8 14,8 13,1 13,1 10,3 10,3 10,9 10,9 7,7 7,7 9 26,6 26,6 15,1 15,1 13,4 13,4 10,5 10,5 1U 1U 8,0 8,0 10 26,7 26.7 15,4 15,4 13,6 13,6 10,6 10,6 11,3 11,3 8,2 8,2 11 15,6 15,6 13,9 13,9 10,7 10,7 11,4 11,4 8,4 8,4 12 15,9 15,8 14,1 14,1 10,8 10,8 11,6 11,6 8,6 8,6 13 16,1 16,1 14,3 14,3 11,7 11,7 8,8 8,7 14 16,2 16,2 14,4 14,5 11,8 11,8 8,9 8,9 15 16,4 16,4 * 9,0 9,0 16 16,6 16,6 Приведенные в табл. 26 величины вычислены при помощи сле¬ дующих уравнений. Для третичного кварцевого песка • болотной почвы • рыхлой супесчаной почвы . . , плотной » » . ' , гумусной песчаной , . . • глины у = (25,4 —23,8 ) •(!—10-0>г2Г)+0,137- у = (14,28— 7,80) • (1—1<Г0’12Т)+ 0.15Г у = (12,45— 6,20) • (1—10-°-|8!Г)+0,157- у = ( 9,65— 5,60) • (1—Ю-0’183’) +0,107’ у = (10,50— 6,50) • (1—10-ftur) +0,107’ у = ( 7,65— 2,00) • (1—10-°’112) + 0.10Г
ФИЗИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ПОЧВЫ 93 Из таблицы видно, что величины, определенные опытным пу¬ тем, почти точно совпадают с вычисленными; следовательно, они подчиняются общему уравнению: У = {А— а) X (1 — lO~cT)-\-kT, где у — количество воды, отсосанное за время Т, в мин.; а — количество сразу же стекающей воды, которую мы назвали легко¬ подвижной или гравитационной водой; А — суммарная масса от¬ сосанной воды; (А — а) — нормально подвижная почвенная вода, которую Ферслуис1 назвал фуникулярной капиллярной водой потому, что она покрывает пленкой твердые частицы почвы. Поступление воды происходит согласно логарифмической функ¬ ции, в которой показатель степени в известной мере характе¬ ризует скорость движения воды. Наибольшая скорость в кварце¬ вом песке равна с = 0,22, затем следуют: плотная супесчаная почва (с = 0,18), рыхлая' супесчаная и гумусный песок (с = 0,13), болотная (с = 0,12) и, наконец, глина (с = 0,11). Вода, отсасываемая с одинаковой скоростью за время Т, яв¬ ляется «слабо подвижной водой», которую Ферслуис назвал «подвешенной капиллярной водой», так как она висит между твердыми частицами почвы и не принимает участия в капилляр¬ ном движении воды. Секера и Фагелер назвали ее «недействую¬ щей почвенной водой». Количество этой воды,отсасываемое в еди¬ ницу времени, тем больше, чем больше коэффициент пропорцио¬ нальности к. Таким образом, оно больше всего у болотной и рыхло сложенной супесчаной почвы, которые обладают самыми крупными порами. В заключение приведем еще некоторые данные, полученные Хилыпером. Он обозначает термином «наибольшая влагоем- кость» содержание воды в почве в начале опыта и термином «наименьшая влагоемкость» — содержание ее в конце опыта. Определенные им количества гигроскопической воды WH я пере¬ считал на объем почвы и умножил на 4,5, так как, согласно Фагелеру2 наименьшая влагоемкость почвы должна быть про¬ порциональна поверхности ее, потому что оставшаяся капилляр¬ ная вода адсорбируется поверхностью почвы. Фагелер нашел, что это количество воды соответствует 4,5-кратной гигроскопич¬ ности. Однако, как видно из нижеприведенных данных, это отно¬ сится лишь к почвам с развитой внешней поверхностью и никоим образом не касается почв, обладающих внутримицеллярной скважностью, благодаря которой общая поверхность почвы, измеряемая гигроскопичностью, сильно возрастает, в то время •• Versluys J.. Intern. Mitt. f. Bodenkunde, 7. 117—140, 1917. JVageler P., «Der Kationen- und Wasserhaushalt dez Mineralbodens», Berlin, Verlag J. Spinger, S. Ill, 1932.
94 ГЛАВА 1 как поры внутри частиц настолько малы, что вода в них не мо¬ жет помещаться таким же образом, как в капиллярах между твердыми частицами. Так, согласно Хильшеру, наименьшая влаго- емкость болотной почвы приблизительно равна лишь половине величины, соответствующей 4,5-кратной гигроскопичности (табл. 27). Таблица 27 Почва Вес сухой Гигроскопич¬ ность WH Общий Наиболь¬ шая вла- гоемкость Наимень¬ шая вла- гоемкость Гигро¬ скопич¬ ность WH 4,5- кратная WH почвы, г В 0/0 ОТ веса в см3 объем в объемн. о. [о Болотная .... 27,3 33,7 9,20 65,0 57,4 32,7 14,16 63,7 Супесчаная рых¬ лая 83,2 2,09 1,73 64,0 40,0 17,8 2,93 13,2 Супесчаная плот¬ ная 82,5 2,09 1,72 58,9 36,6 18,5 2,95 13,3 Гумусная песчаная 76,4 3, 0S 2,36 62,0 37,7 18,8 3,81 17,1 Глина 50,1 13,1 6,55 63,0 55,3 52,8 10,41 46,8 Букингем 1 пытался определить не количество прочно удержи¬ ваемой воды, а энергию, с которой почва удерживает капилляр¬ ную воду. Для этого он определял «капиллярный потенциал» СР, который пропорционален высоте в сантиметрах водяного столба, соответствующего в данный момент силе всасывания почвы, зависящей в свою очередь от вида почвы, величины ее по¬ верхности и первоначального содержания в ней воды. Чтобы опре¬ делить капиллярный потенциал, надо уравновесить содержащуюся в почве воду водяным столбом2. При помощи аппаратуры, сход¬ ной с вышеописанной, устанавливают, какое количество воды на¬ ходится в почве при различном разрежении. По Шофильду, ло¬ гарифм высоты водяного столба в сантиметрах соответствует ве¬ личине СР. Например, 1 атм = 1000 см вод. ст. соответствует значение СР, равное 3. Величины СР при разрежении свыше 1 атм являются трудно определяемыми. Гигроскопическая вода удерживается под давлением 50 атм = 50 000 см вод. ст.; вели¬ чина СР при этом равна 4,7. Однако растения начинают увядать, если почва содержит количество воды, равное двойной гигроско¬ пичности, что соответствует давлению 6,25 атм = 6250 см вод. ст. или СР, равному 3,8. Нижняя граница поглощения воды расте¬ нием, равная, по Фагелеру, наименьшей влагоемкости, т. е. наи- 1 Buckingham, Е. U. S. Depart. Agr. Bur. of Soils, Bull. 38, 1907. a Jacob A., Looifflann H., Ztschr. f. Bodenkunde u. Pflanzenernah- rung, 17(62), 129—138, 1940.
ФИЗИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИИ ПОЧвЫ 93 большему количеству воды, удерживаемому почвой против силы тяжести, должна составлять 4,5 WH и соответствует водяному столбу в 550 см или величине СР, равной 2,74. По Фагелеру, наиболее простым является определение капил¬ лярного потенциала по величине гигроскопичности. Для вычисле¬ ния СР он предложил следующее уравнение: СР = 5- 104(^)' см, где WH — гигроскопичность, W — содержание воды в почве. При W=WH СР — 50 000 см = 4,7 (см. выше). § 18. Влагоемкость почвы Влагоемкостью почвы называется наибольшее количество воды, которое способны поглотить 100 г твердой фазы почвы. Как и Секера', мы называем это количество «аккумулируемым объ¬ емом осадков» в почве в естественных условиях и определяем по отношению к объему почвы или выражаем в миллиметрах высоты водяного столба. Капиллярные поры в почве имеют различный диаметр. В узких капиллярах вода, поступающая снизу, подни¬ мается выше, а поступающая сверху — устанавливается над уровнем грунтовых вод тоже выше, чем в крупных капиллярах. Поэтому влагоемкость почвы будет тем меньше, чем выше нахо¬ дится соответствующий слой почвы над уровнем грунтовых вод. На эти явления в почве впервые указал Майер2, который разли¬ чал «наименьшую», или «абсолютную», и «наибольшую» влаго¬ емкость. Таблица 28 Глубина слоя почвы, см Влагоемкость при подаче воды снизу через (часы) сверху через (часы) 12 36 168 . 12 36 168 90—100 25,5 25,7 26,2 38,2 35,5 32,4 75—90 31,6 32,3 32,0 39,5 35,2 31,3 60—75 35,6 37,5 37,7 39,6 39,4 37,4 45—60 39,7 41,4 41,8 41,6 39,7 38,6 30—45 42,4 42,4 42,7 42,2 40,8 40,6 15—30 42,9 42,4 43,5 40,5 41,7 42,3 0—15 43,5 43,3 42,9 37,6 42,4 43,8 1 Sekera F., Ztschr. f. Pflanzenernahrung, Dungung u. Bodenkunde A 22, 87—152, 1931; A 26, 57—124, 1932. 2 Mayer A., Landw. Jahrb., 770, 1874.
$6 глаьа I Если вставить в воду капиллярную трубку, то вода в ней под¬ нимется до высоты капиллярного подъема А; если добавить воды сверху, то поднявшийся при этом уровень воды в трубке пони¬ зится, чтобы занять ту же высоту А. Разумеется, этот процесс в каждом отдельном случае в зависимости от свойств почвы требует различного времени. Подобные же явле¬ ния мы можем видеть и в следующих данных Вольни 1 (табл. 28). Кроме того, Вольни опре¬ делил наименьшую и наи¬ большую влагоемкость у кварцевых песков, которые он просеивал через сита с отверстиями различных диаметров, получая фракции с различной величиной зерен. На основании этих опытов он пришел к следующим резуль¬ татам (табл. 29). Наименьшая влагоем¬ кость в опытах Вольни вне¬ запно снижается при величи¬ не зерен 0,114—0,171 мм. У почв, имеющих комко¬ ватую структуру, влагоем¬ кость не зависит от величины агрегатов, что видно из ре¬ зультатов опытов, приведен¬ ных в табл. 30. Влагоемкость почвы при увеличении содержания в ней камней уменьшается, так как камни заполняют тот объем почвы, который при наличии вместо них агрегатов был бы отчасти заполнен водой. Вольни2 установил, что влагоемкость почвы в объемных про¬ центах в зависимости от содержания камней меняется, как пока¬ зано в табл. 31. Числа под рубрикой «а» означают наибольшую, под рубрикой «б» наименьшую влагоемкость соответствующего вида песка. Таблица 29 Величина зерен, мм. Содержание воды в почве, в °/о от веса почвы при наиболь¬ шей влагоем- кости при наимень¬ шей влагоем- кости 0,01—0,071 32,1 27,1 0,071—0,114 32,1 24,7 0,114—0,171 28,9 4,25 0,171—0,25 26,0 3,47 0,25—0,50 24,7 2,94 0,50—1,00 23,0 2,68 1,00—2,00 21,1 2,33 Таблица 30 Величина агре¬ гатов суглинка, мм Содержание воды, в о/о от веса почвы при наиболь¬ шей влагоем- кости при наимень¬ шей влагоем- кости 0,00—0,25 42,5 32,2 0,5—1,0 44,4 29,3 1,0—2,0 45,4 29,2 2,0—4,0 43,5 31,3 4,0—6,75 40,5 31,3 6,75—9,0 40,8 31,3 1 W о 11 п у Е., Forsch, Agrikulturphysik, 8, 177 u. {., 1885. 2 W о 11 п у Е„ Forsch. Agrikulturphysik, 20, 382, 383, 1897—1898.
ФИЗИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ПОЧВЫ 97 Таблица 31 Содержание камней, в о/о от веса почвы 0 10 20 30 40 60 Гумусный делю- f а 29,4 28,3 27,2 25,5 22,9 22,1 виальный песок 1 б 21,2 20,9 20,5 19,9 17,7 17,3 Чистый кварце- г а 13,6 13,0 12,4 11,3 10,1 9,3 вый песок 1 б 9,7 9,2 7,8 6,6 5,2 4,7 С точки зрения обработки почвы особенно важны опыты Хаберландта1 по определению влагоемкости различных видой почвы, имеющих различную плотность (табл. 32). Таблица 32 Влагоемкость почвы в % от веса сухой почвы Пахотная почва Кварцевый песок Болотная почва Рыхло насыпанная . 59,0 36,1 221,6 Взрыхленная .... 45,8 28,6 157,2 Утрамбованная . . . 37,9 24,4 132,7 ' Однако при использовании этих результате® для полевых ус¬ ловий следует учитывать, что влагоемкость здесь, как и во всех предыдущих лабораторных опытах, исчислялась в процентах от веса сухого вещества почвы, а не в объемных процентах, как это требуется с точки зрения агрономии. Для определения влагоемкости различных видов почвы в ла¬ боратории рекомендуется пользоваться стеклянным цилиндром высотой 12 еле и внутренним диаметром 3,57 см, поперечное сече¬ ние цилиндра должно составлять точно 10 см2. На нижний край этого цилиндра натянута мягкая сетка из тончайшей проволоки (см. рис. 15, а и б). Цилиндр, концом, закрытым сеткой, ставят в плоскую стеклянную чашечку, в которой держат его во время взвешивания, и которой покрывают его во время опыта, чтобы избежать испарения воды из почвы. Затем на сетку кладут кружок из фильтровальной бумаги, на который'насыпают слой крупного гравия высотой около 1,5 еле и с диаметром камешков 1Haberlandt F., «Wissensch. Untersuch. auf dem Gebiete d. Pflan- zenbaues», Wien, Bd. I, S. 14, 1875. 7 Зак. 2442. Почвоведение
98 ГЛАВА I 1,5—3 мм. Весь прибор погружают в воду, затем после исчезно¬ вения пузырьков воздуха вынимают и ставят-на фильтровальную бумагу, насыщенную снизу водой, так, чтобы по возможности была связь между фильтровальной бумагой цилиндра и более тол¬ стой наружной бумагой. Чтобы последняя была все время насы¬ щена водой, рекомендуется положить ее на стеклянный мостик, на который ставят цилиндр, и концы ее с обеих сторон погру¬ зить в воду на глубину 0,5 см. Для этих целей можно использо¬ вать и прибор, изображенный на рис. 17. Тотчас после установки цилиндра на фильтровальную бумагу с него снимают стеклян¬ ную чашечку и по достижению постоянного веса взвешивают вместе с чашкой (I). Затем стеклянный цилиндр наполняют ис¬ пытываемой почвой на 0,5 см ниже верхнего края, определяют вес тары -j- почва (II) и при легком постукивании медленно опу¬ скают в воду, где оставляют до тех пор, пока вода не выступит на поверхности почвы и не покроет ее. Тогда цилиндр вынимают из воды, закрывают чашкой и ставят на влажную фильтровальную бумагу примерно на 2 часа, до наступления постоянного веса (III), который в этих опытах в течение нескольких дней остается неизменным. Влагоемкость можно вычислить как вес воды (вес III — вес II) в процентах от веса сухой почвы (вес II — — вес I) или, что лучше с агрономической точки зрения, выра¬ зить ее в миллиметрах водяного столба в столбике почвы высотой в х см. Так как поверхность слоя почвы в стеклянном цилиндре равна 10 см2, то найденное количество воды в граммах или куби¬ ческих сантиметрах соответствует числу миллиметров водяного столба. Гейнрих 1 помещал влажную почву на воронку со стеклянным фильтром и отсасывал из нее гравитационную воду, чтобы полу¬ чить наименьшую влагоемкость по Фагелеру. При проведении вегетационных опытов в наших сосудах (со¬ суды Митчерлиха) мы считали необходимым определять влаго¬ емкость почвы в самих сосудах. Для этого взвешенный сосуд за¬ полняют определенным количеством почвы, влажность которой известна. Почву периодически слегка поливают из лейки, избегая по возможности застаивания воды. Для предотвращения испаре¬ ния покрывают сосуд поддоником. Полив повторяют многократно в течение суток, и, наконец, спустя 24 часа сосуд взвешивают. Результат можно контролировать в продолжении нескольких дней, так как он остается постоянным. Аккумулируемый объем осадков в почве в естественных усло¬ виях лучше всего определять весной после таяния снега или дли¬ тельных обильных осадков. С желаемой глубины вынимают 11 Н е i п г i с h F., Ztschr. f. Bodenkunde u. Pflanzenernahrung, 23(68), 105—114, 1941.
ФИЗИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ПОЧВЫ 99 образец почвы с ненарушенным сложением, лучше всего при по¬ мощи нашего бура, взвешивают, доводят до воздушно-сухого состояния и снова взвешивают. Полученное количество воды в граммах соответствует водяному столбу в миллиметрах. § 19. Водопроницаемость почвы При рассмотрении вопроса о влагоемкости мы ознакомились с тем, как вода перемещается в более глубокие слои почвы и по¬ чему она удерживается в них лучше, чем в верхних слоях, при предположении, что почва в различных слоях однородна. Вода, которая не задерживается в верхних слоях почвы, по¬ падает в подпочву как гравитационная или грунтовая вода. Здесь она достигает песчаного слоя или песчаных жил, в кото¬ рых встречает небольшое трение, но не проникает глубже, так как эти слои подстилает глина или другая плотная водонепроницаемая порода. Если нижележащие слои имеют уклон, то вода, следуя закону тяжести, движется в песке; при отсутствии уклона она застаивается, что нередко встречается при залегании ортштейнов. Грунтовая вода из подпочвы в силу капиллярных явлений может подниматься. Это особенно важно в засушливые годы, когда почвенная вода теряется для растений из-за испарения ее в атмосферу. Возникающий при этом капиллярный подъем воды наблюдался многими исследователями. По данным Вольни', подъем воды тем медленнее, чем выше достигнутый ею уровень, что легко объяснить все возрастающей площадью трения. В одной и той же почве подъем воды с тече¬ нием времени приближается к высшему значению по логарифми¬ ческой кривой. Предельная высота подъема достигается тем ско¬ рее, чем шире капилляры и, следовательно, чем крупнее частицы почвы. Но в узких капиллярах предельная высота подъема воды значительно больше, чем в широких. Это подтверждается ниже¬ приведенными материалами опытов Вольни (табл. 33). Из таблицы видно, что высота капиллярного подъема воды в глине за последние 2 дня увеличилась на 3,8 см, тогда как за это же время в мелком песке — только на 0,7 см. Это означает, что у песка подъем воды до предельной высоты происходит бы¬ стро, у глины же — очень медленно. Это проявляется и у гумуса, внешняя поверхность которого еще больше, чем у глины. На скорость передвижения воды в почве большое влияние ока¬ зывает ее температура. Повышение температуры ведет к рез¬ кому падению удельного сцепления воды. Если при 0° оно со¬ ставляет 100, то при +10° лишь 73,3, а при +25° только 49,9. Поэтому скорость просачивания воды через почву при +25° 11 W о 11 п у Е., Forsch. Agrikulturphysik, 7, 269 u. f., 1884. 7#
100 ГЛАВА I вдвое больше, чем при 0°. Однако с повышением температуры почвы константа капиллярности воды медленно убывает. При вышеуказанных температурах она соответственно равна 15,4; 15,1 и 14,7. Следовательно, высота подъема воды в почве при +25° почти на 5% меньше, чем при 0°. Таблица 33 Высота капиллярного подъема воды, см Время подъема В песке, отсеянном через сито с круглыми отверстиями диаметром, мм В квар¬ це В гуму¬ се В гли¬ не 0,010- 0,071 0,071- 0,114 0,114- 0,171 0,171- 0,25 0,25- 0,50 0,50- 1,00 1,00- 2,00 0,25 часа 11,2 17,5 11,2 11,0 8,5 4,6 3,0 4,8 4,0 1,4 0,5 » 18,5 22,5 12,6 12,4 9,5 4,8 3,0 8,7 6,0' 2,0 1 час 27,5 27,5 15,0 14,2 10,2 5,2 3,1 16,4 9,2 3,0 3 часа 43,9 34,6 16,4 16,5 11,9 6,0 3,4 26,0 14,0 5,3 6 часов 57,1 38,0 17,5 19,0 13,0 6,7 3,6 37,4' 19,0 7,2 9 » 65,6 40,5 18,3 20,0 13,6 7,2 3,9 44,0 21,4 9,2 1 день 89,0 43,5 23,0 22,0 15,0 8,1 4,4 63,5 27,8 15,0 2 дня 99,5 45,3 25,0 22,8 16,2 8,7 5,0 82,8 33,5 19,0 4 » 47,0 26,0 24,0 16,9 9,1 5,0 37,0 31,0 6 дней 48,5 26,8 24,5 17,3 9,4 5,1 41,9 35,2 8 » 49,2 27,5 25,1 17,9 9,9 5,6 45,4 39,0 11 » 50,7 28,4 25,8 18,1 10,1 5,9 1 1 Растворенные в воде соли также влияют на скорость просачи¬ вания и высоту подъема ее 1 2. Высоту подъема воды в почве пробовали определить экспе¬ риментально путем опускания в воду широких стеклянных тру¬ бок, наполненных почвой и затянутых снизу марлей. При влаж¬ ной почве подъем воды в них происходит относительно быстро; у воздушно-сухой почвы с пашни я наблюдал в течение четверти года подъем воды лишь на 80 см. За это время произошли изме¬ нения в составе почвы, что внешне выразилось в появлении водо¬ рослей. Тулайков^ за 513 дней наблюдал максимальный подъем воды на 135 см^ а у мелкозернистых видов почв на 60—70 см. Для получения абсолютной высоты подъема воды независимо от времени, которое для этого требуется, я противопоставил капил¬ лярному подъему воды воздушное давление, величину которого 1 К г a w к о w S., (К р а в к о в С. П.) Journ. f. Landw., 48, 200 u. f., 1900. Arrhenius S., Ztschr. f. physik. Chemie, 1, 285; В lane к E., Landw. Vers. Stat., 68, 145, 1903; Landw. Jahrb.. 38, 863 u. f., 715 u. f., 1909. 2 Тулайков H. M., «Журн. опытной агрономии», т. VIII, кн. 6, 629—666, 1007.
ФИЗИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ПОЧВЫ 101 измерял при помощи ртутного манометра Для этих опытов тре¬ буется лишь небольшой столб почвы и незначительное время. Воздушное давление должно уравновешивать капиллярный подъем, чтобы прекратить движение воды в почве и исключить ее трение о внешнюю поверхность почвы. В тяжелых глинистых почвах без этого способа вообще нельзя было бы определить абсолютную высоту подъема воды, так как в них сила трения воды о частицы почвы слишком велика. В таких почвах можно было бы попытаться установить высоту подъема воды с помощью наполненных почвой и стоящих в воде стеклянных трубок, в ко¬ торых прилитая сверху вода должна опуститься до высоты ее капиллярного подъема. Однако любое расслоение почвы, равно как и осаждение глины на поверхности почвы после взмучивания, нарушает эксперимент, так как для высоты подъема воды для всего столба почвы решающим является наиболее плотно сло¬ женный слой. Такой слой или горизонт может препятствовать подъему воды, поскольку сила трения в нем будет больше, чем капиллярная (всасывающая) сила. Он также может не пропу¬ скать воду сверху вниз, несмотря на то, что вес самого столба воды содействует ее движению. Вольни2 приводит по этому вопросу весьма показательный материал (табл. 34). Приведенные данные означают количество воды W в литрах, просочившееся через почву за 10 час. Понятно, что водонепроницаемые слои, даже если их толщина составляет лишь 5 см, образуют ложе для подземных водных по¬ токов, которые текут в песке. Подземный поток (или приток воды к колодцу) должен быть тем больше, чем сильнее уклон этих глинистых слоев и чем выше водопроницаемость, т. е. чем круп¬ нее зерна лежащего над ними песка. При комковатой структуре в почве образуются более крупные поры, и тем самым повышается водопроницаемость. Наоборот, наличие камней уменьшает количество пор, что ведет к снижению водопроницаемости. Законы, которым подчиняются эти явления, были впервые открыты Пуазейлем3. Если обозначить толщину слоя почвы через I и стоящий над ней водяной столб через h, то количество воды т, вытекающее в единицу времени, равно 1 +А т = а—j—, или i Н т = * *Т. 1 Н i е 1 s с h е г М., Ztschr. f. Bodenkunde u. Pflanzenemahrung, 7(52), 276, 277, 1938. Spez. Abb. 3. 2Wollny E., Forsch. Agrikulturphysik, 14, 27, 28, 1891. * P о i s e u i 11 e, Mem. Pres., Paris, 1846.
102 ГЛАВА / Таблица 34 Почва Прослойка Толщина прослойки, см Количество просочившейся воды W, л Торф, размер частиц Углекислая известь 0 22,05 0,171—0,25 мм 1 6,65 Давление воды: 3 2,77 50 см Н20 5 3,43 Кварцевый песок, размер частиц Каолин 0 240,64 0,25—0,50 мм 1 29,28 Давление воды: 3 24,39 100 см Н20 5 2,05 Кварцевый песок, размер частиц Порошкообразная 0 366,56 0,5—1,0 мм глина 1 7,43 Давление воды: 3 0,22 50 см НаО 5 0,14 Кварцевый песок, размер частиц Окись железа 0 366,56 0,5—1,0 мм 1 1,33 Давление воды: 3 0,42 50 см Н20 5 0,38 Величины Н, I и т поддаются измерению, поэтому в резуль¬ тате нескольких наблюдений легко получить характерную для каждой почвы константу водопроницаемости а. По наблюдениям Людеке >, количество просочившейся воды о в системе CGS при различной «величине зерен» составляло: Величина зерен, мм а 0,33-1,0 0,07 1-2 0,80 2—4 4,2 4—7 7,8 Людеке по опытам Вольни вычислил следующие величины водопроницаемости (табл. 35). Различная величина водопроницаемости у одинаковых фрак¬ ций кварцевого и известкового песка объясняется тем, что метод 1 Luedecke С., Der Kulturtechniker, 9, 101 u. f., 1900.
ФИЗИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ПОЧВЫ 103 Таблица 35 Фракция песка диаметром, мм 0,010- 0,071 0,071— 0,114 0,114- 0,171 0,171— 0,25 0,25- 0,50 0,50- 1,00 1,00— 2,00 0,01— 2,00 Кварцевый песок . . Известковый песок . 0,0001 0,0001 0,0312 0,0011 0,011 0,004 0,023 0,010 0,055 0,15 0,26 0,0016 0,0011 сит, как мы видели выше, не разделяет частицы почвы по дей¬ ствительной «величине зерен», поэтому она была у обоих видов песка различной. Людеке на основании опытов Вольни высчи¬ тал, что для каолина а = 0,0000075, для торфа а = 0,000009 — —10,000010. Для разных видов почв он определил величины о, приведен¬ ные в табл. 36 (ср. с этим только что сказанное о методе сит). Таблица 36 Фракции диаметром, мм < 0,01 0,01-0,05 0,05-0,1 е* о о 0,2-0,5 0,5-1 >1 Речной песок .... __ _ _ 0,026 0,072 0,168 0,57 Третичный песок.. . Почва из — — 0,0032 0,080 — — — Шепанова .... — 0,00019 — 0,014 0,029 — — Эльза 0,000014 — — — 0,041 — — Лангенау 0,00000017 0,00028 0,0023 0,016 — — — Оберглаух .... 0,000014 0,00040 — — — — — При определении водопроницаемости почвы можно пользо¬ ваться цилиндрами, которые применяются для определения влаго- емкости (рис. 15). Для этого цилиндры, наполненные почвой (а), помещают группами на деревянную доску и закрепляют металли¬ ческой скобой у стены таким образом, чтобы нижние части их, закрытые снизу проволочной сеткой (б), находились в стеклян¬ ных воронках (в). Капли просочившейся через почву воды соби¬ раются в помещенные под воронками бутыли (г). Так как воронки также прочно смонтированы на доске у стены, то бутыли под ними можно легко менять, чтобы через определенные отрезки времени измерять просочившееся количество воды. Из установленного сверху стеклянного крана (<Э) на почву постоянно капает вода. Чтобы избежать избытка воды и сохра¬ нить постоянный уровень ее над почвой, я сконструировал
104 ГЛАВА I капиллярный сифон (рис. 16), который автоматически действует, если уровень жидкости поднимается выше допустимого. Вода в этой трубочке капиллярно поднимается так высоко, что доходит до изгиба и под действием собственной тяжести стекает. Этот сифон (рис. 15, ё) навешивают на верх¬ ний край цилиндра и соединяют его ре¬ зиновой трубкой со стеклянной трубкой, направляющей воду в желоб для сто¬ ка^). У серийных аппаратов, применяе¬ мых в практикумах по почвоведению *, по- м Л дача воды производится через длинную стеклянную трубку с соответствующим количеством стеклянных кранов. Чтобы создать в ней по возможности равномер¬ ное давление воды, позади нее установле¬ на большая бутыль с водой. Для напол¬ нения трубки с кранами водой без пу¬ зырьков воздуха к ее концу присоединяют длинную трубку; наклоняя ее, можно про¬ гонять весь поток воды через трубку с кранами. В этих опытах на почву через стеклянные краны капает столько воды, сколько нужно для поддержания постоян¬ ного действия сифона, которое можно лег¬ ко наблюдать и регулировать. С помощью этой аппаратуры мы смогли проверить данные Гиссинка 1 2. Мы нашли, что водопроницаемость почвы при пропускании через нее дистиллированной воды вследствие заплывания почвы очень быстро уменьшалась и заметно увеличи¬ валась, когда через почву пропускали растворы солей. Вследствие коллоиднохи¬ мических процессов почва под Действием дистиллированной воды приобретает раз¬ дельно-частичную структуру и вновь коагулирует под влиянием растворов солей определенного вида и концентрации. Казалось бы, что подобные коллоидные про¬ цессы происходят и внутри объема почвы. Однако это не так. Когда почва! под действием дистиллированной воды сильно заплы¬ вает, скорость просачивания воды через нее можно значительно увеличить, взрыхлив самый верхний слой почвы. Следовательно, Рис. 15. Прибор для определения водопрони¬ цаемости почвы. 1 М i t в с h е г 1 i с h Е. A., Bodenkundliches Praktikum, Berlin, Verlag. J. Springer, vgl, spez. Abb. 6a, 6b. S. 19, 20, 1927. 2 Hiss ink D. J., Intern. Mitt. f. Bodenkunde, 6, 142—151, 1916.
ФИЗИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ПОЧВЫ 105 уменьшений водопроницаемости происходит только из-за диспер¬ гирования верхних частиц почвы, которые в условиях этого опыта находятся под водой и свободно передвигаются. . Аналогичные процессы заиления почвы наблюдал Людеке в открытом грунте. Он пишет«В Силезии Ш) довольно часто находят особый вид покровного су- ml глинка, бедного известью и гумусом, но содержащего Ш довольно много глины и очень тонкого песка. При силь- /И ном удобрении каинитом эта почва с поверхности де- |и лается настолько непроницаемой, что при дождливой 10 погоде вода долгое время застаивается на ней в виде 1й луж и, несмотря на правильный и хорошо действую- Ш щий дренаж, повреждает урожай». Наиболее плотный горизонтальный слой почвы яв- Рис jg ляется решающим для ее водопроницаемости. В дан- Капилляр¬ ном случае им является самый поверхностный ный сифон, слой. Вольни 2 изучал проникновение в почву капающей воды. Ре¬ зультаты опытов приведены в табл. 37. В этих опытах в отличие от предыдущих почва не была насыщена водой и поры ее содер¬ жали воздух. Капли воды тотчас же всасывались мельчайшими капиллярами; если же они были закрыты менисками, то вода Таблица 37 Глубина проникновения капающей воды (в см) Время проникно¬ вения, часы Кварцевый песок (диаметр зерен, в мм) Кварцевый песок (диаметр зерен 0,01-0,071 мм) Порошко¬ образная глина Агрегаты глины Составные части почвы 0,010- 0,071 0,071— 0,114 0,114— 0,171 рыхлый плотный очень плотный 0,25 мм 1 3 ю о 1 6,75- 9,0 мм кварц гумус глина 0,5 23,5 58,0 100+ 14,0 11,0 9,9 6,9 12,0 12,3 8,8 3,2 3,0 1 35,0 97,5 20,3 15,5 14,2 10,9 25,7 24,8 13,0 4,6 3,9 2 52,0 31,2 22,4 20,4 15,4 51,9 49,5 19,5 6,2 5,0 4 76,0 47,5 33,0 29,0 22,6 100,2 99,9 24,8 8,4 6,6 Около 7 100+ 69,2 44,2 38,8 27,9 39,2 12,9 9,8 > 10 80,0 54,9 46,0 34,9 47,0 16,4 10,9 » 24 80,0 67,7 57,1 65,7 18,3 17,0 » 48 I 80+ 87,2 90,9 25,8 24,8 ъ 72 1 100+ 33,9 30,7 1 «,и е d е с k е С., Der Kulturtechniker, 12, 1909. 2 W о 11 п у Е., Forsch. Agrikulturphysik, 7, 269 u. f., 1884; 8, 206 u. f., 1885.
106 ГЛАВА I стекала через более крупные поры. Если эти поры настолько крупны, что можно пренебречь трением воды об их поверхность, то скорость стока будет зависеть лишь от среднего диаметра пор, который, как мы видели, при одинаковом строении и расположе¬ нии твердых частиц почвы зависит от их величины. Вольни опре¬ делил, что в крупный кварцевый песок вода проникла наиболее быстро. Поскольку при более плотном расположении частиц ве¬ личина пор уменьшается, а трение воды о поверхность почвы, соответственно увеличивается, то и вода проникает медленнее. Точно так же и в порошкообразную глину она проникает медлен¬ нее, чем в комковатую, но величина агрегатов на скорость движе¬ ния воды влияния не оказывает. В глину, как и в гумус, вода проникает одинаково медленно. Это объясняется следующим. В гумус, который имеет небольшую внешнюю поверхность и вследствие этого вызывает небольшое трение, вода должна бы проникать быстрее, чем в глину. Но сами гумусовые вещества при этом насыщаются водой, на что при большой их влагоем- кости требуются значительные количества ее; поэтому в более глубокие слои почвы проникает лишь небольшое количество воды, и движение ее книзу замедляется. Передвижение воды в почве происходит также в результате нагревания поверхности почвы. Сперанский и Крашенинников1 нашли, что в результате конденсации паров 30% воды перехо¬ дило из верхних слоев почвы в нижние. Однако причиной этому отчасти может быть происходящее при нагревании почвы уве¬ личение объема воды и изменение хода капиллярных процессов. Полное расчленение этих явлений в этих опытах невозможно. § 20. Водный баланс почвы в естественных условиях Влагоемкость почвы как и движение воды в ней, зависит от постоянной скважности почвы. Следует иметь в виду, что ско¬ рость движения воды в почве является функцией времени и что она тем меньше, чем больше количество воды, просачивающееся в почву, чем ^же капиллярные поры или чем мельче твердые ча¬ стицы почвы и плотнее их сложение, так как тем больше трение между частицами воды и почвой. В плотно сложенном грунте, находящемся обычно в подпочве, величина поверхности (или гигроскопичность) является лучшей мерой для выбора расстоя¬ ния между дренами при осушении почвы (см. § 22). Передвижение воды в почве в естественных условиях проис¬ ходит только вертикально, так как любые срприкасающиеся участки почвы получают из атмосферы совершенно одинаковое 1 Сперанский А. В., Крашенинников Ф. Н., «Журн. опытн. агрономии», т. VIII, кн. 3, стр. 281—335, 1907.
ФИЗИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ПОЧВЫ 107 количество воды, что исключает горизонтальное движение ее. Иначе обстоит дело при поливе в саду. , В плотно сложенных слоях почвы запасы влаги со временем выравниваются; эти запасы воды в разных по высоте слоях земли достигают различной величины в зависимости от размеров капилляров, потому что каждый слой тем сильнее задерживает воду и тем большие количества ее притягивает из крупных пор, чем меньше его поры. Иначе обстоит дело, если почва находится в агрегатном со¬ стоянии. Подъем воды из подпочвы из-за наличия крупных меж¬ агрегатных промежутков почти полностью приостанавливается. Атмосферные осадки проникают в почву через крупные межагре¬ гатные промежутки и при этом насыщаются водой сами агрегаты, содержащие лишь мелкие поры. Насыщение их происходит до того, как вода успеет проникнуть вглубь до уплотненных слоев, в которых она передвигается по капиллярам и уходит в виде гравитационной воды. Испарение воды с поверхности земли может .принять большие размеры только при постоянном поступлении воды снизу. Испа¬ рение можно почти полностью предотвратить, если верхнему па¬ хотному слою почвы придать комковатую структуру и по возмож¬ ности поддерживать ее. Этому надо придавать наибольшее вни¬ мание при всех видах обработки почв, которые в какой бы то ни было степени страдают от Недостатка воды. То обстоятельство, что при вспашке жнивья влажная почва выворачивается на поверхность и вода из нее испаряется, не имеет большого значения, так как количество испарившейся при этом воды значительно меньше, чем потери ее вследствие по¬ стоянного капиллярного подъема к поверхности почвы. Кроме того, как известно, почва в агрегатном состоянии поглощает зна¬ чительно больше атмосферных осадков, чем почва с раздельно- частичной структурой. Представление о разнообразном характере испарения воды из почвы дают нижеприведенные наблюдения Эзера '. Он установил, что испарение воды уменьшалось с увели¬ чением размера зерен песка следующим образом. Диаметр частиц Величина песка, мм испарения 0—0,071 100 0,071—0,114 100,6 0,114—0,171 96,6 0,171—0,25 95,7 0,25—0,5 86,1 0,5—1,0 29,9 1,0—2,0 22,2 1 Eser С., Ztschr. f. Agrikulturphysik, 7, 46 u. f., 1884.
108 ГЛАВА I Из этих данных видно, что песок с диаметром частиц более 0,5 см уже не покрыт пленкой воды и капиллярная вода не под¬ нимается до его поверхности. Кроме того, Эзер нашел, что испа¬ рение воды с поверхности кварцевого песка находится в следующей зависимости от уровня грунтовых вод. Уровень грунто- Величийа вых вод» см испарения 30 18,0 25 22,1 20 29,7 15 62,5 10 100 В данных условиях испарения капилляр¬ ный подъем воды доходит до поверхности земли только при залегании грунтовых вод на глубине 10 Величина испарения воды в этих опытах зависела от климатических условий, которые были одинаковыми, и от количества воды, достигающей поверхности земли за равный промежуток времени, следо¬ вательно, от характера движения воды в соответствующей почве. Чтобы по возможности полностью исклю¬ чить этот вид движения воды в почве, я предложил прибор, изображенный на рис. 17. Размеры его, понятно, могут быть больше или меньше указанных. В тонкую стеклян¬ ную чашку диаметром 10 и высотой 1,3 см, наполовину наполненную водой, вставляют легкую металлическую крестовину длиной 10 см и высотой 1,0 см Квадратную стеклянную пластинку шириной 7 и тол¬ щиной 0,1 см кладут таким образом, что ее концы ложатся на крестовину (б). Она на¬ ходится на 0,2 см ниже края чашки. Затем стеклянную чашку накрывают квадратным куском фильтровальной бумаги со стороной 10 см, углы бумаги загибают и опускают в воду (в). Сосуд покрывают круглой крыпь кой (г) с большим круглым отверстием площадью 33,5 см2. В это отверстие всыпают исследуемую почву и при помощи линейки выравнивают ее поверхность вро¬ вень с крышкой (д). После удаления оставшейся на крышке поч¬ вы весь прибор взвешивают, затем через несколько дней взвеши¬ вание повторяют для определения количества испарившейся воды. Рис. 17. Прибор для измерения испарения воды из почвы.
ФИЗИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ПОЧВЫ 109 Количество испарившейся воды в граммах делят на 33,5 (поверх¬ ность отверстия в крышке) и умножают на 10, чтобы выразить в миллиметрах высоту слоя воды. Полученные величины следует сравнить с величиной испарения со свободной водной поверх¬ ности, которое происходило в аналогичных условиях и в одно и то же время. Чтобы выяснить влияние характера поверхности почвы на испарение, мы не только выравнивали почву, но еще и созда¬ вали на ней различного вида неровности. Польманн ', применяя наш прибор, сравнивал испарение с поверхности почвы с испаре¬ нием со свободной водной поверхности, которое принимал за 100. Результаты его исследований приведены в табл. 38. Таблица 38 Характер поверхности почвы Песок Болотная почва Суглинок Выравненная С треугольными гребнями высотой 129 ±1,7 112 ±4,2 100 ±3,5 7 мм и с расстоянием между ними 10 мм 145 ±2,0 123 ±3,8 111 ±6,3 С прямоугольными гребнями высо¬ той 7 мм и с расстоянием^между ними 10 мм 156 ±1,3 133 ±6,8 123 ±4,4 Испарение было наименьшим у суглинка, состоящего из наиболее мелких твердых частиц, затем следует торфяник и, наконец, пе¬ сок. Чем сильнее нагревается почва, тем, естественно, выше испаре¬ ние воды из нее. Так, Эзер нашел, что черная окраска почвы по сравнению с белой повышала испарение на 32% и что южная экспозиция склона с углом в 30° повышала испарение летом на 25% и осенью на 33%. Если в результате испарения содержание воды в почве умень¬ шается, то должно снизиться и испарение, если только нет не¬ прерывной подачи воды к поверхности почвы. Чтобы исследовать этот вопрос, Польманн использовал стек¬ лянные чашки высотой 3 а и диаметром 5 см, которые доверху наполнял почвой, насыщенной водой. Выровнив поверхность почвы, он длительное время определял испарение воды из почвы и сравнивал его с испарением со свободной водной поверхности за то же самое время. Им было установлено, что испарение воды из почвы W уменьшалось согласно следующим уравнениям, кри¬ вые которых имеют две точки изгиба. 11 Р о h 1 m a n n A., Intern. Mitt. f. Bodenkunde, 12, 36 u. f., 1922.
110 ГЛАВА l I II III Песчаная почва Ig (149 — у) = lg 149 — 1,3 (W — 2,7) ]g( 33 — y) = Jg 33— 1,4(w — 1,7) lg( 15 — y) = lg 15 — 0,4 w Болотная почва I II III Jg (106 — y) = lg 106 — 0,04 (w — 25,8) lg ( 23 — y) = Ig 23 — 0,13 (w — 16,3) lg( 12 — y) = lg 12 — 0,09 (w— 5,8) Суглинистая почва I II III lg (107 — y) = lg 107 — 0,18 (w — 10,8) Ig( 28 — y) = Ig ' lg( 9-y) = lg 28 — 0,2 (w— 5,3) 9 — 0,3 (w— 2,5) Эти изгибы кривых обусловлены тем, что сначала в насыщен¬ ной водой почве вода покрывала ее поверхность как бы пленкой, что создавало наилучшие условия для испарения. Затем вода испарялась только из почвенных пор, по которым она капиллярно достигала поверхности почвы, и, наконец, движение йоды в почве по направлению к ее поверхности происходило в порах лишь в форме пара. Арцт 1 определял величину испарения, поместив почву в во¬ ронку со стеклянным фильтром, соединенную резиновой трубкой с бюреткой. Поскольку вода в бюретке непосредственно связана со стеклянным фильтром, по бюретке можно отсчитывать коли¬ чество испарившейся воды. Поднятием и опусканием бюретки можно изменять «уровень грунтовых вод». При помощи этого прибора Арцт наблюдал в грубых чертах процесс испарения воды как функцию температуры, ветра, относительной влаж¬ ности почвы, характера почвы и мощности почвенных слоев. Чем меньше скважность почвы, чем уже капилляры, проводя¬ щие воду, тем больше должно быть испарение воды из почвы. Так, Эзер1 2 нашел следующую зависимость между скважностью почвы х, выраженной в объемных процентах, и массой испарив¬ шейся воды у. X У 30 100 40 88,9 45 85,6 50 80,7 55 76,6 55 68,5 Увеличение скважности поверхностного слоя путем рыхления приводило к уменьшению испарения по Вольни на 15,1%, по 1 А г г t Т., Ztschr. f. Bodenkunde u. Pflanzenernahrung, 35, 104 u. f., 1944. 2 Eser C., Forsch. Agrikulturphysik, 7, 46 u. f., 1884.
ФИЗИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ПОЧВЫ 111 Эзеру — на 22,1%, так как рыхление мешает капиллярному подъему воды до поверхности почвы. Уменьшения испарения можно достигнуть, покрывая чем-либо почву. Поскольку покрытие обычно состоит из более крупных частиц, то испарение воды из почвы будет значительно меньшим; покровный материал образует до некоторой степени изолирую¬ щий слой между поверхностью почвы и атмосферой. Результаты исследований Вольни1 о снижении испарения воды из почвы благодаря различного рода мульче по сравнению с испарением с открытой почвы, принимаемым за 100, приведены в табл. 39. Таблица 39 Тип мульчи j Толщина мульчи, см 0,5 1,0 2,5 5,0 7,5 8,0 10,0 Листва дуба __ 26 16 Листва бука — 25 14 И — — — Хвоя ели — 40 22 И — — — Хвоя сосны — 45 26 15 — — — Мох — — 26 13 8 — 7 Солома (по Эзеру) 42 — 18 10 — ' — • — Песок на известково-песчаной почве — 45 — — — — — По Крюгеру, на болотной почве: мелкий песок — — — — — 80 — крупный песок — — — — — 50 — В лесу подобные изоляционные слои следует создавать, не ограничиваясь лишь оставлением лесной подстилки, но и упо¬ требляя хворост. Из приведенных в табл. 40 результатов работ Альберта 2 видно, как много воды можно сохранить в лесу путем мульчирования почвы хворостом и своевременного прореживания. Если почва покрыта растениями, то они захватывают воду со всей глубины, на которую только проникают их корни. Зеленая масса растений, образуя более или менее густой , покров, создает изоляционный слой между почвой и атмосферой, так что прямое испарение воды с поверхности земли полностью прекращается. Так, Кунке3 нашел, что относительная влажность воздуха 1 Wo liny Е., Forsch. Agrikulturphysik, 3, 330, 1880. 2 Albert, Ztschr. f. Forst-u. Jagdwesen, 47, 241—248, 1915. 3 Kuhnke A., «Die Abhangigkeit des Pflanzenertrages von der Wasser- verdunstung...» Schriften d. Konigsberger Gel. Ges. Nat. Kl., 13, H. 4, 1936, Yerlag Max Niemeyer, Hafle/Saate.
112 ГЛАВА 1 Таблица 40 Период 4 Глубина, см Влажность почвы, °/0 на участке с запу¬ щенным древостоем W, на прореженном участке на прореженной и мульчированном хворостом участке •• увеличе¬ ние в о/о ОТ W, «а увеличе¬ ние в о/о ОТ Wi 20 6,31 7,43 + 17,8 8,02 + 27,9 l.V— 15.IX 1912 r. | 40 5,09 5,83 + 14,5 6,71 + 31,8 20 4,42 6,65 + 50,5 6,24 + 41,2 l.V—15.IX 1913 r. | 40 3,63 4,34 + 19,6 4,87 “f* 34,2 у поверхности почвы под выколосившейся рожью составляла 100%, следовательно, прямо с поверхности почвы испарения воды не происходило. Точно так же и лесной покров в большей или медыпей степени создает слой, изолирующий почву от атмо¬ сферы, который весьма существенен как в отношении испарения воды, так и в отношении теплообмена. По данным Мюттриха, в среднем за 5 лет по наблюдениям на 13 станциях испарение воды из лесной почвы, покрытой под¬ стилкой, составляло 125 мм, в то время как с открытой почвы — 303 мм. Эбермейер нашел, что испарение воды в лесу составляло только 36% испарения в открытом поле, а именно в июне 35% и в сентябре 40%. Сведения об испарении воды с больших поверхностей земли дают нам обстоятельные исследования Роте'. Он сообщил, что в дельте Мемеля за лето из >почвы испарялось 71%, зимой же только 46% количества выпавших осадков. Эвглер* 2 вычислил, что из общего количества выпавших осад¬ ков испаряется лишь 40%, тогда как 60% стекает неиспользован¬ ным, и что испарение в процентах от осадков распределяется сле¬ дующим образом. |В лесу В открытом поле С поверхности растительности .... 15 10 Путем транспирации 20 6 Непосредственно с поверхности почвы 5 24 Конечно, наибольшее испарение происходит путем транспира¬ ции воды растениями, для которых мы и накапливаем воду в почве. Транспирация зависит от фазы развития растений и, ' Rothe J., Der Kulturtechniker, XXV. Jg., 56—98, 1922. 2 Engle г A., Intern. Mitt. f. Bodenkunde, XI, 12—25f 1921.
ФИЗИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ПОЧВЫ 113 как увидим дальше, подчиняется закону роста растений. Любой сорняк, так же как и наши культурные растения, поглощает из почвы значительное количество воды, поэтому необходима борьба с сорняками. Выполотые или иным путем уничтоженные сорняки, напротив, образуют хорошую мульчу, которая сохраняет влажность почвы, образуя изолирующий слой между почвой и атмосферой. Относительно леса можно сослаться на работу Эрдманна 1 о чернике. Та часть воды атмосферных осадков, которая не удерживается почвой и не испаряется из нее каким-либо путем, уходит в под¬ почву, не будучи использована растениями. Мы называем ее «просачивающейся водой». Для измерения ее количества были устроены особые лизиметрические установки. Обширный мате¬ риал наблюдений был получен опытной станцией в Ротамстеде, затем Латамом 2 и особенно Зеельхорстом3. Если при обработке подобных опытов обозначить количество осадков через х и количество просочившейся воды через у, то ко¬ личество воды, испарившейся с поверхности почвы или транспи- рированной растениями, составит (х — у)\ различиями во влаж¬ ности почвы в начале и конце опыта можно пренебречь, поскольку наблюдения проводятся в течение многих месяцев. Людеке4 обработал весь имеющийся материал и установил, что количество просочившейся воды пропорционально количеству осадков за вычетом того их количества (х0), при котором еще не происходит просачивание воды в подпочву, у = (х — х0)Ь. Коэффициент пропорциональности Ь является тангенсом угла наклона кривой, соответствующей этому уравнению, и тем са¬ мым мерой количества воды, просочившейся при выпадении еди¬ ницы осадков; х0 зависит от влажности почвы в данный момент, от аккумулируемого почвой объема воды, от поглощения воды осадков растениями и т. д. Из ряда наблюдений названных выше исследователей Людеке вывел значения величины Ь, которые, однако, правильны лишь в данных почвенно-климатических усло¬ виях (табл. 41). В приведенных данных отчетливо видно влияние обработки почвы. На паровом поле количество воды, просачивающееся в грунтовые воды, наибольшее; оно значительно меньше на поле, 1 Erdmann F., Ztschr. f. Forst- u. Jagdwesen, 48, 307—312, 1916. 2 L a t h a m B., Quarterly Journal of the Royal Meteorological Society, London, July 1909. 3 S e e 1 h о r s t C., v., Arbeiten der Deutschen Landwirtschaftsgesell- schaft, No. 241. * Luedecke C., Der Kulturtechniker, 9, 101, 1906; 16, 88, 1912; 17, 319, 1914. 3 Зак. 2442. Почвоведение
114 ГЛАВА I занятом растительностью, особенно посевами на зеленое удобре¬ ние; зимой в результате таяния снега и мороза оно даже больше, чем количество выпадающих осадков. Таблица 41 /. По опытам Латама Среднее значение Ь Известково-песчаная почва Луговая почва За год 0,52 0,54 За зиму 0,77 0,83 За лето 0,63 0,42 II. По опытам Зеельхорста Почва песчаная Среднее значение Ъ за год 1.IV-31.VII (основная культура) 1.VIII-30.XI (зеленое удобрение) 1.XII-30.III (зима) Пар 0,82 0,83 0,92 1,50 Рожь без зеленого удобрения 0,83 0,58 0,85 1,82 Рожь с зеленым удобрением 0,37 0,21 0,52 1,50 Ячмень с зеленым удобрением 0,36 0,24 0,00 1,93 Картофель с зеленым удобре¬ нием 0,74 0,61 0,31 1,00 Уровень грунтовых вод. Грунтовая вода образуется за счет тех осадков, которые не задерживаются растениями и верхними слоями почвы. Количество грунтовой воды 1 тем больше и уровень ее тем выше, чем больше выпадает осадков за корот¬ кий промежуток времени, чем меньше способность почвы задер¬ живать воду и, наконец, чем меньше растительный покров, кото¬ рый задерживает воду и испаряет ее. По данным Бюхлера, количество грунтовой воды в процентах от количества атмосферных осадков составляет: Песчаная Глинистая |почва ,почва Без растительности , 851 177 Под буком . . 74 Р29 Под сосной . . . . . . . 77] |29 Под травами . . . . . . 551 ;18 По мере приближения к лесу уровень грунтовых вод обычно снижается. Высота стояния грунтовой воды подвержена большим или меньшим колебаниям не только в отдельные месяцы, но и 1 Wollny Е., Forsch. Agrikulturphysik, 10, 321, 1887; 11, 1, 1888; 14, 335, 1891. Ebermeyer Е., Forsch. Agrikulturphysik, 12, 147, 1889; 13, 1, 1890.
ФИЗИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ ПОЧВЫ 115 в разные годы и в зависимости от местных условий. Поэтому там, где грунтовые воды стоят настолько высоко, что влияют на растительность, уровень их должен постоянно измеряться. В практике определения уровня грунтовых вод существует много неясного. Для наших растений, важен только верхний, про¬ водящий воду слой земли. Если, к примеру, почва песчаная, то для определения уровня грунтовых вод закладывают шурф глубиной 2 м. Глуби¬ на грунтовых вод в этом шурфе будет из¬ меряться от уровня земли до зеркала во¬ ды. Паузе1 рекомендует для наблюдений за уровнем грунтовых вод в шурфах поль¬ зоваться жестяным поплавком а, проти¬ вовес которого б служит одновременно и указателем (рис. 18). Этот прибор вполне оправдал себя на опытном поле в Кенигс¬ берге. Если столб для этого прибора забить глубоко в почву, то на нем можно отме¬ тить высоту поверхности земли с тем, что¬ бы все измерения не зависели от глубины пахотного слоя или характера обработки почвы. Колебания зеркала грунтовых вод в этом случае объясняются только изме¬ нением запаса воды в водопроницаемом слое почвы. Табл. 42 дает представление о величине колебаний уровня грунтовых вод за отдельные месяцы и годы. В ней приво¬ дится высота уровня грунтовых вод над уровнем моря. С агроно¬ мической точки зрения нас может интересовать только их глубина от поверхности земли. Однако величина колебаний высоты зер¬ кала грунтовых вод в обоих случаях одинакова; в таблице она выражается в миллиметрах превышения над самым низким уров¬ нем грунтовых вод. Поскольку для растительности за уровень грунтовых вод при¬ нимается уровень ©оды в самом верхнем водоносном слое земли, то неправильно измерять глубину залегания грунтовых вод от уровня воды в колодце до уровня земли. При рытье колодца, как правило, пересекают сперва ряд водоносных песчаных жил, которые не обеспечивают достаточного притока воды в колодец, и роют до глубины, на которой обеспечивается нужный приток воды в единицу времени, причем ©ода из верхних, ранее про¬ резанных песчаных жил тоже вливается в колодец. Зеркало воды в колодце лежит значительно ниже уровня грунтовых вод, имею¬ щих значение для культурных растений. 1 Pause W., Deutsche Landw. Presse, 44, 73, 74, 1917. 8* Рис. 18. Прибор для измерения уровня грун¬ товой воды.
116 ГЛАВА / Таблица 42 Месяц Мюнхен, 1850-1886 гг. Берлин, 1870-1885 гг. Наименьший уровень грун¬ товой воды =0 количество осадков + 29,1 мм уровень грунтовой воды + 515324 мм над уров¬ нем моря количество осадков + 32,1 мм уровень грунтовой воды + 32 380 мм над уров¬ нем моря год Мюнхен Берлин Январь . . 5,9 18 8,2 340 1870 138 37 Февраль . . 0,0 33 2,7 410 1871 259 44 Март . . . 19,3 158 14,5 500 1872 162 is Апрель . . 26,4 177 0,0 580 1873 215 14 Май . . . . 48,7 197 7,7 500 1874 42 0 Июнь . . . 83,0 258 30,1 310 1875 149 1 Июль . . . 82,7 268 34,1 180 1876 745 28 Август „ . 72,6 243 28,1 70 1877 656 22 Сентябрь . 42,6 129 8,7 20 1878 798 13 Октябрь . 25,3 43 25,4 0 1879 470 20 Ноябрь . . 21,4 0 12,4 90 1880 638 И Декабрь . . 16,7 28 Н,1 120 1881 676 36 1882 236 35 1883 295 35 1884 0 10 1885 6 14 Влияние уровня грунтовых вод на высоту урожая растений можно оценить лишь при одновременном учете физических свойств почвы и среднего количества и характера распределения осадков, выпадающих в данной местности. По Беркнеру урожай на лугах в значительной мере пропор¬ ционален высоте уровня грунтовых вод. Согласно ряду статисти¬ ческих данных, которые я получил из различных районов Гер¬ мании относительно наиболее плодородных пахотных почв1 2, максимальные урожаи при сухой погоде были получены там, где уровень грунтовых вод не опускался ниже 4 м; при влажной погоде, наоборот, там, где уровень грунтовых вод был ниже 4 м. На легкой почве, в которой высота капиллярного подъема воды ниже, влияние уровня грунтовых вод на растительность соответ¬ ственно меньше. В общем можно считать, что грунтовая вода, находящаяся ниже 4 м от поверхности почвы, практически не используется растениями полевой культуры. 1 В е г к п е г, Mitt. d. Landw. Institute Breslau, 7, 258, 1914. 2 Mitscberlich E. A., Landw. Jahrb., 30, 436—439, 1901.
ФИЗИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ ПОЧВЫ • 117 Согласно Шульце', наши однолетние культурные1 растения имеют корни длиной до 2,77 мм, а капиллярный подъем почвен¬ ной воды может происходить приблизительно на высоту 1,5 м. Следовательно, указанная глубина в 4 м, при которой возможно использование грунтовой воды полевыми растениями, из этих соображений должна рассматриваться как предельная. § 21. Почвенный воздух Кроме воды, поры почвы заполняются еще воздухом. По¬ скольку растения дышат не только своими надземными частями, но и корнями и клубнями, то в почве должно быть достаточное количество кислорода. Это относится к любой почве, покрытой растительностью. Мы в состоянии выращивать все культур¬ ные растения в водных культурах, потому что их корни имеют возможность дышать растворенным в воде кислородом. Однако в почве в большинстве случаев наблюдается большая потреб¬ ность в кислороде воздуха, и особенно со стороны микроорганиз¬ мов, которые содействуют разложению гумусовых веществ и тем самым спелости почвы. При недостатке кислорода органические вещества подвергаются гнилостному брожению, почва становится кислой и культурные растения погибают. При этом наряду с под¬ кислением в почве образуются и токсически действующие вещества. Так, Шрейнер и Латроп2 обнаружили дигидростеарино- вую кислоту, являющуюся сильным ядом для растений и делаю¬ щую почву неплодородной. Поэтому с агрономической точки зре¬ ния необходима вентиляция почвы, или, вернее сказать, смена почвенной воды. Как правило, для этого достаточно, если поч¬ венная вода не застаивается, а стекает в подпочву. Объем воздуха в почве равен объему пор, не заполненных водой, поэтому передвижение воздуха в почве следует за капил¬ лярным передвижением почвенной воды и зависит от «его. Это обусловлено тем, что сцепление воды с твердыми частицами почвы сильнее, чем сцепление с ними воздуха. Однако следует обратить внимание на исключительный случай, при котором, хотя бы временно, может наступить замедление передвижения воды. Если почва совершенно суха, то находящийся в ней воздух может воспрепятствовать ее смачиванию или По крайней мере чрезвы¬ чайно замедлить его. В этом случае капли воды, падающие на почву, сохраняются таковыми и лишь окружаются пылеватыми частицами почвы. 1 Schulze В., «Studien fiber die Bewurzelung unserer Kulturpflanzen», Festschr. Landw. Vers. Stat., Breslau, 77 u. f., 1906. Ротмистров В. Г., Жури, опытной агрономии, IX, 1—26, 1908. 2 Journ. amer. chem. Soc., 33, 1412, 1911.
118 • ГЛАВА l Таблица 43 Содержание углекислого газа в почвенном воздухе при различной температуре и влажности почвы (вобъемн. °/о) По Нитцшу и Чератцкому', несмачивание совершенно су¬ хого органического вещества объясняется тем, что на его поверх¬ ности вместо воды находятся другие дипольные вещества, и при¬ том такие, у которых один конец гидрофильный и полярный, дру¬ гой — гидрофобный и неполярный, как это встречается у неко¬ торых органических веществ. Эти вещества в зависимости от их заряда при адсорбции могут расположиться таким образом, что гидрофильный (полярный) конец их будет направлен к почвен¬ ной частице, а гидрофобный (неполярный) будет выступать наружу, вследствие чего вода не сможет больше адсорбироваться: почва не смачивается! Но подоб¬ ное отложение органических ве¬ ществ может произойти лишь по¬ сле сильного высыхания почвы, при котором органические веще¬ ства могут достаточно близко под¬ ходить к поверхности почвенных частиц. Это явление часто наблю¬ дается у торфяных почв при слиш¬ ком сильном иссушении верхнего слоя. Воздухообмен в почве лучше всего изучать по изменению содер¬ жания углекиского газа в воздухе. Согласно данным Вольни 1 2, содер¬ жание углекислого газа повы¬ шается, во-первых, при увеличении содержания воды в почве, так как при этом уменьшается объем воздуха, в котором образуется определенное количество углекис¬ лого газа, во-вторых, при повышении температуры почвы, что стимулирует жизнедеятельность бактерий и грибов (табл. 43). Буссенго и Леви3 изучали содержание азота, кислорода и углекислого газа в различных видах почвы и нашли, что содер¬ жание азота в почвенном воздухе чаще всего соответствовало его содержанию в атмосферном воздухе (приблизительно 79,2 объ- емн. %), содержание же углекислоты в зависимости от степени жизнедеятельности низших организмов и вбздухопроводности почвы увеличивалась за- счет снижения содержания кислорода. Темпера¬ тура, eC Влажность почвы (компостная земля), оj0 6,8 26,8 46,8 10 0,20 1,84 3,51 20 0,32 5,42 6,15 30 0,69 6,35 8,21 40 1,47 8,01 9,19 50 2,52 8,15 9,75 1 Ni tzsch W., v., Czeratzki W., Ztschr. f. Bodenkunde u. Pflanzen- ernahrung, 18(63), 20, 1940. Langmuir, Journ. amer. chem. Soc., 39, 1894—1906, 1917. 2 W о 11 n у E., «Die Zersetzung der organischen Stoffe», Heidelberg., 143, 1897. 3Boussingault, Lewy, Ann. de Chimie et de Physique, III, Ser. 37, 1—50.
ФИЗИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ПОЧВЫ 119 Это увеличение в большинстве случаев происходило от 0,03 до 1 % от объема воздуха, в очень богатой гумусом компостной земле — до 3,64% и в легкой песчаной почве, удобренной 10 дней тому назад, — даже до 9,74%. В последнем случае содержание кисло¬ рода в почвенном воздухе составляло только 10,35%. Для количественного исследования накопления углекислого газа в самой почве Гейн 1 сконструировал удобный и остроумный прибор, который позволяет пропускать сквозь почву постоянный поток воздуха, свободного от углекислого газа, и определять ко¬ личество углекислоты, выделившейся из почвы за этот промежу¬ ток времени. Во время опытов должна поддерживаться постоян¬ ная температура. Гейн установил, что при уменьшении поступле¬ ния кислорода уменьшается и образование углекислоты в почве, и тем сильнее, чем длительнее задержка в поступлении кисло¬ рода. Это указывает на то, что в почве находятся преимущест¬ венно аэробные микроорганизмы. Гейн установил также, что с повышением влагоемкости почвы образование углекислого газа прогрессивно возрастало. Далее, согласно его исследованиям, достаточно 3—4 час. мороза, чтобы совершенно прекратить выделение углекислого газа. После оттаивания почвы снова начинается усиленное образование его, причем первое после от¬ таивания похолодание оказывается менее вредным для жизне¬ деятельности микроогранизмов, чем последующие похолодания. Наибольшее выделение углекислого газа наступает скорее при + 20°, чем при + 15°. Для подробного исследования перемещения твердых частиц почвы в связи с морозом и спелостью почвы Кунке2 проводил опыты над воздухопроницаемостью почвы. В одной из работ он показывает, что количество воздуха, выделяющееся из почвы в единицу времени при постоянном давлении, находится в лога¬ рифмической зависимости от объема почвенного воздуха; в дру¬ гой работе он установил, что в замерзшей почве воздухопрони¬ цаемость меньше, но после оттаивания она возрастает, и тем сильнее, чем чаще сменяются промерзание и оттаивание. Извест¬ кование, которое усиливает разложение гумусовых веществ и тем самым деятельность микроорганизмов, через некоторое время содействует увеличению воздухопроницаемости почвы. § 22. Искусственное осушение и орошение почвы Повышение урожайности растений путем орошения возможно только при условии сохранения «здоровой» почвенной воды, т. е. когда вода не застаивается и не подкисляется. Вредное действие 1 Heyn G„ Wissensch. Archiv f. Landwirtschaft A 1, 671—724, 1929. 2 Kuhnke A., Wissensch. Archiv f. Landwirtschaft, A 4, 107—122, 1930; A 3, 647—691, 1930.
120 , ГЛАВА I застойной воды на растения сильнее всего проявляется весной при таянии снега. Если осенью своевременно не позаботиться об отводе воды, то она стекает в пониженные места и застаивается в «их, так как не может проникнуть в нижние, еще замерзшие слои земли. При длительном снеготаянии озимые в таких местах полностью погибают. Поэтому совершенно необходимо устройство борозд для отвода воды, скапливающейся весной на поверхности полей. Орошение повышает урожай лишь в том случае, если почва хорошо дренирована и избыточная вода может быстро уйти в подпочву. Поскольку количество выпадающих осадков в нашем климате в большинстве случаев недостаточно для достижения высоких урожаев, в особенности на легких почвах, то орошение является вполне рентабельным.- Но в любых случаях осушение должно предшествовать оро¬ шению. Практически мы осушаем луга с помощью открытых ка¬ нав, а поля — путем дренажа. Для отвода воды канавам или дренам придается необходимый уклон. Без стока осушение не¬ возможно. По сравнению с дренажом осушение открытыми кана¬ вами, нужную глубину которых необходимо все время поддержи¬ вать, имеет то преимущество, что при нем удобнее наблюдать за движением воды и регулировать его. С другой стороны, дренаж выгодно отличается от открытого осушения тем, что меньше ме¬ шает полевым работам. В гончарные дренажные трубы вода про¬ ходит через пористую поверхность их и стыки между трубами. Вода легко стекает по трубам, так как им придается соответст¬ вующий уклон. Процесс диффузии и проникновения воды через стенки из обожженной глины можно легко наблюдать, если та¬ кую трубку или другой глиняный неглазурованный сосуд напол¬ нить водой. Дрены следует прокладывать на такой глубине, чтобы они не мешали обработке почвы и не разрушались зимой от действия мороза. Кроме того, по возможности, надо предотвратить про¬ никновение в дрены корней растений, что может привести к их закупорке. В нашей практике наиболее целесообразной оказалась глубина в 1,25 м. При указанной глубине расстояние между дренами опреде¬ ляется величиной трения воды в почве. Чем больше трение и, следовательно, медленнее проникновение и передвижение воды, тем при прочих равных условиях должно быть меньше расстоя¬ ние между дренами. Как уже ранее отмечалось, трение воды о почву уменьшается с увеличением ее скважности и уменьше¬ нием поверхности пор, т. е. поверхности почвы. Скважность различных минеральных почв колеблется в очень незначительных пределах, когда как поверхность почвы в зави¬ симости от ее плотности и механического состава подвержена до-
ФИЗИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ПОЧВЫ 121 вольно значительным колебаниям, поэтому при выборе расстоя¬ ния между дренами решающим является механический состав почвы. | | Брейтенбахизучая этот вопрос, нашел, что расстояние между дренами в метрах d при укладке их на глубину 1,25 м можно определить по величине поверхности почвы или пропор¬ циональной ей величине гигроскопичности WH при помощи сле¬ дующего уравнения: d 1,6211 —lg WH 0,055 М, или rf = (29,5— l8,2lgWH)M. Для минеральных почв вместо величины внешней поверхности почвы можно брать гигроскопичность, т. е. суммарную величину поверхности почвы, так как в подпочве, где прокладывают дрены, и над ними на глубине 60—125 см органические составные части отсутствуют. Для минеральных почв расстояние между дренами d опреде¬ ляется в зависимости от их гигроскопичности WH согласно табл. 44. / Таблица 44 WH d, м WH d, м WH d, м WH d, м 22,18 5 11,78 10 5,52 16 2,58 22 19,54 6 10,38 11 4,86 17 2,00 24 17,22 7 9,15 12 4,28 18 1,77 25 16,18 7,5 8,06 13 3,78 19 1,56 26 15,17 8 7,14 14 3,33 20 1,21 28 13,40 9 6,27 15 2,93 21 0,94 30 При определении расстояния между дренами весьма сущест¬ венным является точное взятие проб почвы, причем следует учи¬ тывать и слой, лежащий над дренами на глубине 60—120 см от поверхности. Почва, лежащая под дренажными трубами, при осу¬ шении во внимание обычно не принимается, так же как и па¬ хотный слой, в котором вследствие постоянной обработки почвы имеется свободный сток воды. Свободному стоку способствуют и канавы, прокалываемые для прокладки дренажных труб, кото¬ рые действуют как крупные пустоты, поэтому слой земли до глубины 60 см исследованию не подвергается. Орошение почвы может происходить двумя путями: во-пер¬ вых, путем задерживания поверхностной воды в дренах или 11 Breitenbach R.,-Inaug. Diss., Konigsberg, 1911.
122 ГЛАВА t канавах и, во-вторых, путем полива или опрыскивания свежей во¬ дой, которая поступает самотеком из ключей, ручьев и рек или поднимается насосами и распределяется в виде искусственного дождя. Орошение при помощи дренажа по сравнению с ороше¬ нием открытыми канавами имеет те же преимущества и недо¬ статки, что и осушение. На лугах отдают предпочтение откры¬ тым канавам, потому что они мало мешают при уборке. Они также не уменьшают полезную площадь, так как траву можно скашивать и с их откосов. При орошении путем задержания по¬ верхностных вод необходимо соблюдать осторожность, не допу¬ ская, чтобы из-за слишком длительного стояния вода в почве становилась кислой. Следует лишь после каждого укоса пол¬ ностью насыщать почву водой. Поэтому здесь вполне уместно орошение открытыми осушительными канавами, которые позво¬ ляют постоянно наблюдать за уровнем воды. Затопление значительных площадей в каждом отдельном слу¬ чае следует производить лишь тогда, когда вода не слишком холодна и богата питательными веществами. Если же вода не¬ богата питательными веществами, то затопления следует избе¬ гать, так как оно может вызывать совершенно ненужные потери питательных веществ, и орошение производить снизу, через дрены и канавы. На лугах переезды через канавы могут быть использованы для накопления воды. • Согласно Аккерману1 (рис. 19), трубы с муфтами нужного диаметра укладывают в канавы муфтой на¬ встречу течению и покрывают сначала глиной, затем луговой поч¬ вой до поверхности земли. В муфту вставляют деревянный щит а, которого вполне достаточно для создания подпора; открывается он при помощи укрепленного в петлях стержня б. При поднятии щита подпертая в канавах вода стекает. Орошение подземными водами, которые поднимаются насос¬ ными установками, действующими при помощи ветродвигателей, двигателей внутреннего сгорания и т. п., до сих пор применялось лишь на небольших площадях. Однако на почвах с хорошей водопроницаемостью, особенно в садоводстве, вследствие того, что правильное орошение значительно повышает урожайность, оно должно быть вполне рентабельным. В связи с растущей интенсивностью сельскохозяйственного производства все больше пытаются регулировать водный режим почвы, что позволит не только удвоить урожайность наших полей, но и значительно уменьшить ежегодные колебания величины урожаев, от которых так страдает сельское хозяйство. При этом следовало бы поду¬ мать и о том, чтобы одновременно с водой предоставлять расте- 11 Ackermann Р., Stauteiche und Rieselschleusen, Verlag Wirtschafts- amt, Salisch.
ФИЗИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ПОЧВЫ 123 ниям в растворимой форме небходимые питательные вещества. Такие опыты я начал проводить в последние годы моего пребы¬ вания в Кенигсберге. При помощи садового шланга я присоеди¬ нял к водопроводу водоструйный насос, который вместо воздуха ■всасывал вместе с водой 2-процентный питательный раствор. По моим расчетам, при смешении с водой концентрация раствора уменьшалась в 10 раз и достигала 2%о, т. е. как раз той вели¬ чины, которая особенно желательна для растений. Рис. 19. Установка подпорных щитов на канавах при орошении и осушении. Чтобы показать, как влияет орошение на урожай, в табл. 45 приведены некоторые материалы Герлаха и Крюгера1, которые Таблица 45 Урожай, кг/делянка Культура Без орошения При орошении 150 мм 300 мм Кукуруза на зеленый корм неудобренная удобренная 3828 ± 165 4670 ± 127 4410 ±89 6012 ±71 4538 ±86 7334 ±97 Озимая пшеница, зерно неудобренная удобренная 172 ± 8 203 ±10 213 ± 5 281 ±7 212 ± 11 311 ±14 Озимая пшеница, солома неудобренная удобренная . 288 ±9 401 ±16 335 ±6 543 ± 13 332 ±13 527 ±41 1 Arbeiten d. Peutsch. Landw. Ges., H. 141, 1908.
124 ГЛАВА l получены ими при опытах на удобренной и неудобренной поч¬ вах. Эти материалы были критически обработаны Эренбергом '. Данные Крюгера2 (табл. 46) показывают, что прирост уро¬ жая колеблется в различные годы в зависимости от количества выпадающих осадков. Таблица 46 Картофель Овес Рожь 51 урожай клуб- 5? урожай зерна, урожай зерна, н о >* ней, фа * фа * фа год я ш « а , 4> год л si 0) год Я* П | 1 <о 5 1 о O.W 3 х * о о.» 3 X М О 3 * Ё si о Я г| о - O.S °х * Я о я « н я 24 og х ч я v я а. о я о X 2| §,2 О S о 3 и к О 2 VO 3 и X о та о 3 и s 1910 227 243 312 1908 131 11,6 • 24,0 1910 97 19,8 23,8 1911 98 78 264 1909 47 15,4 30,6 1912 83 13,4 21,2 1912 322 80 128 1911 62 10,4 14,0 1913 93 18,2 24,9 1913 227 168 204 1912 215 29,6 35,6 — — — — 1914 123 148 214 1913 72 11,0 21,0 —■ — — — Приведенные в таблице данные об урожаях были получены на гумусной супесчаной почве. Вполне понятно, что прирост урожая в результате орошения тем больше, чем меньше годовое коли¬ чество осадков и менее благоприятно их распределение в тече¬ ние вегетационного периода. Если в период вегетации выпадает очень много осадков, то дождевание не оправдывается. Во влаж¬ ном климате оно дает не столь значительное повышение урожая в силу меньшей транспирации воды растениями, а следовательно, и значительно меньшего расхода ее (см. § 60). ТЕПЛОТА ПОЧВЫ* Поглощение тепла, или теплоемкость почвы, ее теплопровод¬ ность и теплоотдача определяют температуру почвы и тем самым 1 2 31 Ehrenberg Р., Arb. d. Landw. Kammer Hannover, H. 32, 1912. 2 Кг tiger Е., «Die Feldberegnung», Berlin, Verlag P. Parey; Landw. H. No 37/38, 1919; «Kulturtechnischer Wasserbau», Berlin, Verlag J. Springer, 1921. 3 В 1 a n c k E., Handbuch der Bodenlehre, Verlag J. Springer, Berlin, 6. Bd., 1930: Schubert J., Das Verhalten des Bodens gegen Warme, 342—374. Keranen J., Warme- u. Tempera turverhaltnisse der obersten Bo- denschichten. In: Einf. i. d. Geophysik, II, Berlin J. Springer, 169—290; 1929. Hami-Siiring, Lehrbuch der Meteorologie, 5. Aufl.; Leipzig, 96—107, 1939. Geiger R., Das Klima der bodennahen Luftschicht, 2. Aufl. Braun¬ schweig, 1942; Geographisches Jahrbuch, 58. Jahrg. 1943-^1947, 2. Halbband Gotha, 1948.
ФИЗИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ПОЧВЫ 125 количество находящегося в ней тепла. Поглощение и излучение тепла важны для почвы до тех пор, пока она не имеет расти¬ тельного покрова. С появлением его растения осуществляют взаимодействие между почвой и атмосферой, образуя теплоизо¬ лирующий слой. Источниками энергии для почвы, кроме теп¬ ла земли, являются также световая и тепловая энергия атмо¬ сферы, химические источники энергии и теплота сгорания, обу¬ словленная жизнедеятельностью организмов, а также процессами дыхания самих растений. Световая энергия, попадая на поверхность земли, превра¬ щается в тепловую. При этом, согласно Шюблерупри дневной температуре +25° светлые почвы нагреваются на 7—8° меньше, чем темные, что объясняется большим отражением световых лу¬ чей от светлых почв. Поступление в почву тепла из атмосферы происходит также благодаря проникновению более теплой воды осадков и более теплого воздуха, причем последний источник ввиду очень неболь¬ шой теплоемкости воздуха почти не играет роли. Из химических источников энергии наибольшего внимания заслуживает процесс разложения навоза, но нагревание почвы благодаря ему очень невелико вследствие очень малого количе¬ ства навоза по сравнению с почвой. Однако насколько далеко может заходить этот биологический процесс, можно судить по нагреванию почвы при разложении конского навоза в парниках. Из-за неровности земной поверхности угол падения солнеч¬ ных лучей значительно колеблется, что сказывается и на степени нагревания почвы. Но основным источником энергии является собственная теп¬ лота Земли, под действием которой даже в самые суровые зимы в почве на глубине 100 см едва ли можно отметить температуру ниже 0°. Несмотря на это, жизнь растений пробуждается только по мере усиления притока солнечного тепла2. § 23. Удельная теплоемкость и теплопроводность почвы Количество тепла, потребное для нагревания почвы на 1°, тем больше, чем больше ее удельная теплоемкость. Под удельной теплоемкостью мы понимаем то количество тепла, которое тре¬ буется для нагревания единицы веса вещества на 1°. За единицу количества тепла принимают калорию, т. е. количество теп¬ ла, которое требуется для нагревания 1 г воды от 14,5 до 15,5°. 1 21 Schubler G., Grundsatzeder Agrikulturchemie, Teil II, 88—89. 2 Вопреки утверждению Митчерлиха, основным источником тепла для почвы является солнечная радиация (см. Чудновский А. Ф., Физика теплообмена в почве, М.—Л., 1948; Виленский Д. Г., Почвоведение, 2-е изд., М., 1954). — Прим, ред.
126 ГЛАВА I Из агрономических соображений следует определять удельную теплоемкость не для единицы веса почвы, а для единицы ее объема. Кроме того, следует принимать во внимание, что почва состоит из твердых частиц, воды и воздуха и поэтому нужно учи¬ тывать теплоемкость всех трех компонентов. В табл. 47 приведена удельная теплоемкость различных твер¬ дых частиц почвы по данным Ланга '. Таблица 47 Почва Удельная теплоемкость единицы веса, кал Удельный вес, смя/г Удельная теплоемкость единицы объема, кал Третичный кварцевый песок 0,196 2,64 0,517 Известковый песок . . 0,214 , 2,72 0,582 Глина 0,233 2,47 0,576 Торф 0,477 1,26 0,601 1 Согласно этим данным, удельная теплоемкость единицы объема почвы у твердых частиц почвы колеблется в небольших пределах, тем более, если принять во внимание, что удельная теплоемкость воды составляет 1,000 кал, а воздуха 0,000 кал. По¬ этому при всех расчетах для твердых частиц почвы ее можно считать равной 0,58 кал/см3. Для вычисления удельной теплоемкости почвы следует коли¬ чество твердых частиц ее, выраженное в процентах от объема почвы, умножить на 0,58, к полученной величине прибавить объем воды, выраженный в процентах от объема почвы, умно¬ женный на 1,00, и всю сумму разделить на 100. Из этого расчета видно, что удельная теплоемкость почвы возрастает с увеличе¬ нием ее скважности и влажности, и наоборот. Для нагревания сухой почвы требуется лишь небольшое количество тепла, по¬ этому сухая почва считается «теплой»; чтобы нагреть до той же температуры влажную почву, требуется гораздо больше тепла, поэтому влажная почва считается «холодной». Болотные почвы, которые, как мы видели, отличаются наибольшей скважностью, в зависимости от содержания воды должны считаться или осо¬ бенно холодными, или особенно теплыми. Нагревание почвы, кроме того, определяется ее теплопровод¬ ностью. Под теплопроводностью вещества подразумевают то ко¬ личество тепла в калориях, которое проходит за 1 сек. через каждый квадратный сантиметр пластинки этого вещества толщи- 11 Lang С., Forsch. Agrikulturphysik, 1, 109 u. f., 1878.
ФИЗИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ПОЧВЫ 127 ной в 1 см при разнице температур с обеих сторон пластинки в 1°. Теплопроводность твердых частиц почвы колеблется между 0,001 и 0,006 кал, причем у кварца она составляет: перпендикулярно оси 0,0042 и параллельно оси 0,0009 калТеплопроводная спо¬ собность воды — 0,00124 кал, льда — 0,0040 кал и почвенного воздуха — 0,00005 кал. Даже если не учитывать разницу в теплопроводности твер: дых веществ и воды, сразу заметно, что наличие воздуха пол¬ ностью уничтожает теплопроводность. Поэтому сухая почва, имеющая небольшую удельную теплоемкость и слабую теплопро¬ водность, должна нагреваться наиболее быстро; наоборот, с уве-. личением содержания воды в порах почвы теплота отводится быстрее и влажная почва вследствие не только большой удель¬ ной теплоемкости, но и высокой теплопроводности нагревается очень медленно. Представление о теплопроводности (в единицах системы CGS) дают приведенные в табл. 48 результаты опытов Шрейбера1 2 и Карстена3. Таблица 48 Влажность, °/o Теплопровод¬ ность кварце¬ вого песка по Шрейберу Теплопроводность по Карстену сухая почва почва, насыщенная водой 0,0 0,00026 Мелкий песок . 0,00046 0,0039 5,0 0,00114 Крупный » 0,00047 0,0041 15,0 0,00190 Суглинок .... 0,00033 0,0021 20,0 0,00252 Легкий суглинок 0,00045 0,0032 Торф 0,00027 0,0011 § 24. Температура почвы Вышеуказанные специфические свойства почвы определяют ход ее температуры. Естественно, что в верхних слоях земли влияние поглощения и излучения тепловой энергии сказывается на колебаниях температуры почвы. На самой поверхности земли эти колебания температуры следуют весьма быстро за ходом температуры воздуха. С глубиной ход температуры почвы все больше отстает от хода температуры воздуха, и постепенно коле¬ бания температуры вследствие теплоемкости и теплопроводности почвы становятся все меньше. В поверхностных слоях 1 По наблюдениям химика Эйльхарда Митчерлиха, 1840 г. 2 Schreiber, Vorarbeit zum Jahrb. d. kgl., Sachs, meteorol. Inst., 1901. 3 Kars ten H., Intern. Mitt. !. Bodenkunde, 1, 625 u. f., 1912.
128 ГЛАВА t температура почвы имеет ясно выраженный суточный ход. Он перекрывает влияние изменений температуры от месяца к ме¬ сяцу, которые в свою очередь периодически ясно выражены в бо¬ лее глубоких слоях земли, где уже не сказываются суточные ко¬ лебания температуры. Суточную периодичность хода темпера¬ туры почвы показывают данные Мюттриха', выраженные в гра¬ дусах Цельсия (табл. 49) Они представляют собой средние вели¬ чины из наблюдений, проведенных за период 15—30 июля 1889 г. на станции, расположенной на открытой местности. Таблица 49 Часы суток Температура воздуха Температура почвы на глубине, см 0 15 30 60 0 13,8 16,7 19,4 17,9 15,9 2 12,9 15,6 18,4 17,6 15,9 4 12,5 15,1 17,8 17,3 15,9 6 14,7 15,9 17,4 17,0 15,9 8 18,0 17,5 17,5 16,8 15,9 10 21,1 22,7 18,7 16,6 15,9 12 22,0 25,0 20,5 16,6 15,8 14 22,6 26,4 22,1 17,0 15,8 16 22,4 25,9 22,9 17,4 15,8 18 21,2 22,3 22,6 17,7 15,8 20 17,6 19,8 21,7 18,0 15,8 22 14,8 17,8 20,5 18,1 15,9 Эти цифры показывают, что суточные колебания температуры снижаются с глубиной почвы. На поверхности почвы они наи¬ большие (11,3°), а на глубине 60 см составляют лишь 0,1°. Из этих данных также видно, что поверхность земли теплее воз¬ духа. Это явление объясняется тем, что нагревание почвы за¬ висит не столько от теплоотдачи воздуха, чего и нельзя ожидать ввиду незначительной удельной теплоемкости и теплопровод¬ ности последнего, сколько от поглощения тепловой и световой энергии. Распространение тепла в глубь земли и годовой ход темпе¬ ратуры почвы можно проследить по приведенным в табл. 50 дан¬ ным, представляющим ообой многолетние среднемесячные тем¬ пературы за период 1867—1890 гг. 11 Mfittrich, Festschrift f. d. 50 jahrige Jubelfeier d. Forstakademie Eberswalde, 152, 1890.
ФИЗИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ПОЧВЫ 129 Таблица 50 Месяц Полевая станция Лесная станция глубина, см глубина, см 60 90 120 60 90 120 Январь ..... U9 1,99 2,73 2,39 3,28 3,98 Февраль ..... 0,90 1,47 2,05 1,92 2,60 3,15 Март 1,76 2,05 2,38 2,47 2.91 3,21 Апрель 5,99 5,44 5,09 5,13 4,88 4,73 Май 11,17 10,18 9,36 8,73 7,97 7,39 Июнь ...... 15,39 14,25 13,23 12,40 11,24 10,41 Июль 17,23 16,27 15,34 14,38 13,28 12,38 Август 17,04 16,47 15,89 14,79 14,01 13,33 Сентябрь .... 14,66 14,68 14,63 13,59 13,30 12,94 Октябрь 10,25 10,91 11,39 10,27 10,77 11,02 Ноябрь 5,76 6,67 7,52 6,71 7,61 8,21 Декабрь 2,84 3,77 4,64 4,01 5,04 5,75 Средняя за год 8,68 8,68 8,69 8,07 8,07 8,04 Согласно исследованиям Шуберта,* 1 можно по разности тем¬ ператур на разных глубинах определить константу теплопровод¬ ности а, величина которой показывает величину и скорость изменения температуры с глубиной. Величина а равна теплопро¬ водности X, деленной на удельную теплоемкость единицы объема почвы с, а именно X см% а = с мин Для вышеприведенных данных Шуберт вывел следующие зна¬ чения а: Глубина, Полевая Лесная см станция станция 60—90 0,630 0,359 90—120 0,646 0,469 60—120 0,638 0,419 В результате целого ряда исследований для различных видов почвы Шуберт нашел приведенные в табл. 51 средние величины для а (см2/мин). 'Schubert J., «Der jahrliche Gang der Luft- und Bodentemperatur und der Warmeaustausch im Erdboden», Berlin, 29—36, 1900; Physikal. Ztschr., I, 442—445. 9 Зак. 2442. Почвоведение
130 ГЛАВА / Таблица 51 Глубина, см Почва 60-90 90-120 60-120 Различные пески Супесь . . Суглинок . Глина . . Известь 0,33 0,43 0,40 0,49 0,75 0,33 0,49 — — 0,65 — - 0,22 0,41 — В величине а не проявляются различия, характерные для отдельных видов почвы. Если умножить удельную теплоемкость почвы с, определен¬ ную для единицы объема, на температуру соответствующего слоя почвы, то получим количество тепла в этом слое. При изуче¬ нии изменения количества тепла в почве за исходный пункт следует принимать не нулевую точку нашей температурной шкалы, а нормальную температуру данной почвы, т. е. темпера¬ туру на той глубине, на которой уже не сказывается годовой ход температуры и которая поэтому в данном месте является постоянной. Обозначим эту температуру через U и температуру в различных слоях земли через t. Тогда под «теплоемкостью» п^чвы мы будем подразумевать то количество тепла, которое требуется, чтобы нагреть почву от начальной температуры U до температуры t. Для более точного изучения мы рассмотрим вер¬ тикальный столб почвы с площадью поперечного сечения, равной единице поверхности (см2), идущий от поверхностй до глу¬ бины А, на которой уже не сказываются колебания температуры. Тогда количество тепла, приходящееся на единицу площади почвы, равно количеству тепла, которое потребуется, чтобы до¬ вести начальную температуру этого столба to до конечной тем¬ пературы t. Для этого маленький отрезок данного почвенного столба dh потребует количество тепла, равное C(t —10) dh, и весь столб соответственно § 25. Теплоемкость почвы и J C(t—i0)dh кал/см2 ч
ФИЗИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ПОЧВЫ 131 Основные работы по исследованию тепловых свойств почвы выполнены Шубертом Здесь мы приводим те данные, которые дают представле¬ ние о теплоемкости в разное время дня почв с неодинаковыми физическими свойствами при различном растительном покрове. В табл. 52 приведены данные наблюдений Хомена1 2, получен¬ ные им в середине августа 1893 г. в Финляндии. Они показывают величину отклонения теплоемкости у различных пород в отдель¬ ные часы суток от среднего дневного значения ее в кал/см2. Таблица 52 Порода Часы суток 2 4 б 8 10 12 14 16 18 20 22 24 Гранит . . . -25 —45 —61 -61 —34 + з +36 +57 +64 +45 +23 +о Песок .... —19 —31 -35 -24 — 6 +14 +31 +30 +зо +16 + 4 —9 Торфяник . . — 8 —15 —16 —10 — 2 + 5 +11 +13 +1* + 9 + з -3 Периодические суточные колебания количества тепла, или теплообмен, составляют в гранитных скалах 128 кал/см2, в песке 67 кал/см2 и в торфянике 31 кал/см2. Таким образом, эта вели¬ чина в граните в два раза больше, чем в песке, у которого она в свою очередь в два раза больше, чем в торфянике. Наблюде¬ ния над торфом, удельная теплоемкость которого близка к удель¬ ной теплоемкости воды, показа^, что столь небольшой тепло¬ обмен в значительной мере вызван расходом теплоты на испаре¬ ние воды с его поверхности. Влияние растительности на теплообмен в почве отчетливо видно из табл. 53. Влияние леса на годовой теплообмен показывают данные, приведенные в табл. 54. Суточные и годовые изменения теплоты в почве в откры¬ том поле и в сосновом лесу, по данным работ Шуберта в Эбер- вальде, показан на рис. 20, на котором отчетливо видно, влияние леса (сплошные линии — в поле, пунктирные — в лесу). Согласно наблюдениям Хомена, гранит, песок и торф имеют весьма различный теплообмен, что объясняется не столько разли¬ чием их состава, сколько тем, что у гранитных скал поры 1 Schubert J., «Der Warmeaustausch im festen Boden, in Gewassern und in der Atmosphere», Berlin, J. Springer, 6—7, 1904. «Der jihrliche Gang der Luft- und Bodentemperatur», Verlag J. Springer, 45—47, 1900. 2 Homen T., «Der tagliche Warmeumsatz im Boden...», Helsingfors, 84, 1887. 9*
132 ГЛАВА I Таблица 53 Почва Растительный покров Величина дневного теплообмена, кал/см9 Болотная ч Еловый лес \ 15 Песчаная Сосновый лес с молодыми 21 Песчаная, сверху гумус, елями, очень тенистый Сосны 24 внизу суглинок Болотная Луг (трава и мох) 35 Песчаная, сверху гумус Трава 62 Песчаная Скудный травостой 72 Гранитные скалы * 130 Немецкое море на глу¬ бине 7 м 230 Таблица 54 Почва и лесной покров Величина теплообмена, кал!см% Величина тепло¬ обмена в лесу в поле в лесу в о/о от тепло¬ обмена в поле Песок (сосновый и ду¬ бовый молодняк) . . 1270 1290 102 Песок (90—150-летние сосны) Г раувакковая (70—80- 1100 1030 89 летние буки) .... 1060 920 87 Выветрившийся гранит (70—90-летние буки) 950 680 72 Песок (55-летние сосны) 1860 1290 70 отсутствуют; у песка они заполнены воздухом, а у торфа, наоборот, водой. Фейлитцен 1 показал, что на температуру почвы оказывает большое влияние ограничение испарения воды, • которое достига¬ лось им путем посыпания торфяной почвы песком. Различия в твердых компонентах почвы, согласно вышеизложенному, не могут вызвать большую разницу в тепловом режиме почвы. Если на одной почве растения получают большее количество теплоты, чем на другой, то причину этого при прочих равных условиях, особенно при одинаковой влажности, надо скорее искать в боль- II Feijitzen Н., v., Intern. A^Itt. f. Bodenkunde, 2, 45—52, 1902,
ФИЗИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ПОЧВЫ 133 шем 'поглощении тепла и меньшем излучении его, чем в разли¬ чиях удельной теплоемкости и удельной теплопроводности от¬ дельных видов почвы. Однако, как уже было сказано в начале этого раздела, надо учесть, что почва поглощает и излуча¬ ет тепло и световую энер¬ гию только тогда, когда на¬ ходится в прямом контак¬ те с атмосферой. Как толь¬ ко почва покрывается рас¬ тительностью, последняя перенимает функцию по¬ глощения и излучения теп¬ ла. Растительность обра¬ зует изолирующий слой ме¬ жду почвой и. атмосферой, причем, как видно из пре¬ дыдущих таблиц и рис. 20, это относится ие только к культурным сельскохозяй¬ ственным растениям, но в еще большей степени к лесу, где лесная подстил¬ ка, подлесок, поросль и более или менее сомкну¬ тый лесной полог обра¬ зуют несколько изолирую¬ щих слоев, что значитель¬ но замедляет и препят¬ ствует теплообмену между почвой и атмосферой *. Рис. 20. Кривые годового и суточного хода количества теплоты в почве. а — суточный ход по средним данным за период с 16 по 30 июля 1879 г.; о —годовой ход по средним многолетним данным за 1876—1890 гг. § 26. Влияние уклона местности на почву и растения Уклон местности прежде всего увеличивает площадь питания для растений. Однако это увеличение в пределах возможного хо¬ зяйственного использования склона не имеет большого значения, как видно из нижеприведенных данных. Для местности с одно¬ сторонним уклоном прирост площади питания растений в зависи¬ мости от величины уклона в процентах от площади питания на ровной местности показан в табл. 55. 11 Pozdena L., Ztpchf. f. Pod$n!mnd$ ц. PfUflzeflerfiahriHij}, ?l/82.
134 ГЛАВА l Таблица 55 Уклон Прирост площади, о/0 Уклон Прирост площади, о/0 Уклон Прирост площади, о/о 1:20 0,Ю 1:5 1,98 1:2 12,85 1:15 0,20 1:4 3,08 1:1,33 25,00 1:10 0,50 1:3 5,40 1:1 41,50 Следует иметь в виду, что воздействие атмосферы сказывается прежде всего не на наклонной поверхности, а на горизонтальной проекции ее. Все же наличие склона вызывает в почве некоторые явления, которые Вольни изучил более подробно При южной экспозиции склона иопарение из почвы увеличи¬ валось и соответственно уменьшалась ее влажность, как видно из табл. 56. Таблица 56 Уклон 0е 10е 20е 30° Испарение воды летом 100 123 127 125 Испарение воды осенью Влажность гумусной 100 111 123 133 известковой почвы, засеянной конскими бобами' 8 раз ...... 100 94 90 83 картофелем 4 раза конскими бобами 100 98 91 90 4 раза конскими бобами 100 93 84 . 77 4 раза 100 92 84 83 Кроме того, Вольни на склонах различной экспозиции с укло¬ ном 15 и 30° на глубине 15 см установил величины температуры, влажности почвы и испарения из нее воды, показанные в табл. 57. Чем отвеснее падают лучи солнца, тем большее повышение температуры почвы они вызывают и тем больше испарение воды с поверхности земли и меньше влажность почвы. Травостой как * 201 W о 11 п у Е„ Forsch. Agrikulturphysik, 9, 5—7, 1886; 10, 6—49, 1887; 20, 298—305, 1897/1898. Е s е г С., Forsch. Agrikulturphysik, 7, 46—90, 1884.
ФИЗИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ПОЧВЫ 135 Таблица 57 Экспозиция на Юг Восток Запад Север 15е 30° 15е 30е 15е 30е 15е 30е Температура почвы, °С Почва под паром . . . I 22,9 I 23,5 22,3 22,4 I 22,6 I 23,0 I 21,7 I 21,1 Почва, заросшая травой | 19,1 1 20,2 19,1 19,4 | 19,7 1 19,7 1 18,7 1 18,3 Влажность, % Почва под паром . . . I 21,9 20,4 I 22,6 I 20,8 I 23,4 I 22,1 I 24,4 I 23,3 Почва, заросшая травой 1 20,4 18,5 | 20,4 | 18.5 1 21,7 1 20,4 I 22,9 | 1 21,5 Испарение воды, % С начала июня до сере¬ дины октября .... 100 100 86,2 80,7 84,1 73,2 70,9 52,7 изолирующий слой препятствует нагреванию почвы; однако со¬ держание воды в почве при наличии растительности меньше, чем под паром, так как много воды расходуется самими растениями. Обычно южные склоны нагреваются скорее, и поэтому они суше, чем северные. В засушливые годы последние при известных условиях дадут больший урожай, хотя вообще южное расположе¬ ние благоприятнее для растений. В условиях влажного климата, когда испарение воды невелико, как например вдоль рек, южные склоны обычно используются для виноградарства и являются самыми хорошими участками. В хозяйственном отношении большие неровности на полях за¬ частую вызывают значительные затруднения, особенно ощутимые при необходимости постоянной обработки; поэтому такие склоны земледелец охотно уступает лесоводу для культуры древесных пород. Склоны становятся опасными для наших культур только при большой крутизне, когда вода осадков, не успевая быстро про¬ сачиваться в почву, стекает по их поверхности, обнажая при этом корни растений и уничтожая посевы, Лесоводы борются с этим, делая горизонтальные канавы, которые перехватывают и задер¬ живают воду. Хуже обстоит дело, если почва обнаруживает склонность к водной или ветровой эрозии; последнее особенно касается дюнных песков. В этом случае прежде всего следует за¬ крепить почву и лишь затем приступить к выращиванию каких- либо культурных растений.
136 ГЛАВА t § 27. Компоненты почвы До сих пор мы рассматривали почву как нечто целое, что и необходимо при изучении ее физических свойств. Для разных ви¬ дов почвы характерными, однако, являются составные части, раз¬ личные как по физическим, так и по химическим свойствам, ко¬ торые обычно называют компонентами почвы. Мы различаем компоненты органические и неорганические, или гумусовые и минеральные, причем последние в свою очередь разделяем на глину и суглинок,' известь и песок. Эти понятия ввел в сельско¬ хозяйственную практику Тэер, и они еще поныне употребляются при классификации почв. Разделение почвы на ее компоненты лучше всего производить при помощи механическо-химического почвенного анализа, кото¬ рым мы обязаны Шлезингу •. 1. Определение извести. К 5 г сухой почвы добав¬ ляют возможно малое количество воды, затем почву растирают пальцами о стенки фарфоровой чашки и отмучивают через фильтр до тех пор, пока жидкость в чашке не будет совершенно прозрачной. Остающийся в чашке песок отставляют в сторону. Отмученное вещество при легком нагревании слабо подкисляют соляной кислотой, подщелачивают аммиаком, вновь слегка под¬ кисляют и фильтруют; из этого фильтрата известь осаждают ща¬ велевокислым аммонием, отфильтровывают, высушивают и после прокаливания определяют в виде окиси кальция. 2. Определение песка. Отфильтрованный остаток ко¬ личественно переносят в стакан, добавляют 1—1,5 см3 концен¬ трированного аммиака и оставляют на 4—5 час. при частом по¬ мешивании. Потом снова отмучивают и остаток песка присоеди¬ няют к песку, ранее полученному при определении извести. Затем песок высушивают при 125° и взвешивают. Отделение песка от глинистых веществ отмучяванием в коли¬ чественном отношении можно провести довольно удовлетвори¬ тельно. Если стеклянная палочка, которой помешивают перене¬ сенные в стакан влажные продукты отмучивания, не царапает стенки этого стакана, то это является признаком, что песок не попал нечаянно в отмученные вещества. 3. Определениегли н ы. Для более быстрого осаждения содержащейся в отмученной жидкости глины добавляют 4—5 г хлористого калия. Глину отфильтровывают, высушивают вместе с беззольным фильтром при 150° и затем взвешивают1 2. 4. Определение гумуса. Для определения гумуса по¬ лученный после отделения глины фильтрат желтоватого или ко- 1 Grandeau L., Handbuch der agrikulturchemischen Analysen, Berlin, Verlag P. Parey, 105 u. f., 1897. 2 A г n t z. Landw. Vers. Stat., 70, 295/296, 1909.
ФИЗИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ПОЧВЫ 137 рячневого цвета «впятят с уксусной кислотой (для удаления углекислоты). Добавляя уксуснокислый свинец, гумус осаждают в виде коричневого осадка, переносят его на взвешенный беззоль¬ ный фильтр, высушивают при 100° и взвешивают. Затем его озо- ляют вместе с фильтром в фарфоровом тигле и оставшийся уксуснокислый свинец снова взвешивают. Полученное таким об¬ разом количество гумуса называют коллоидным гумусом. Для определения общего количества гумуса в почве прибегают к эле¬ ментарному анализу. По Логесу *, для этого достаточно почву, обработанную фосфорной кислотой и затем смешанную с окисью меди, прокалить для выделения из нее всей углекислоты. Логес также нашел, что при этом не требуется добавления металличе¬ ской меди с целью восстановления азотисто-кислородных соеди¬ нений. Количество углекислоты определяется обычным способом, по увеличению веса калиаппарата. Определение гумуса по най¬ денному таким образом количеству углерода производят путем умножения последнего на коэффициент 1,724, выведенный Воль¬ фом 1 2. Однако более простым является определение углерода мокрым способом, по методу Альтена — Рима — Шпрингера 3. В зависимости от содержания гумуса навеску в 0,5—5 г почвы пе¬ реносят в колбу Эрленмейера объемом 300 см3, хорошо переме¬ шивают с 25 см3 концентрированной серной кислоты и оставляют стоять в течение 10 мин. Затем добавляют избыточное количе¬ ство I н. бихромата калия (10—30 см3; цвет должен быть темно-зеленым) и столько воды, чтобы, общий объем составлял 55 см3. В колбу вставляют маленькую воронку, кипятят 10 мин. на асбестовой сетке, охлаждают и переливают жидкость в колбу на 750 см3, в которой находится около 200 см3 воды, и добавляют столько воды, чтобы общий объем составлял 400—500 см3. Вно¬ сят 1—3 г йодистого калия (в избытке) и титруют выделившийся при этом йод 0,2 н. раствором гипосульфита. Заканчивая титрова¬ ние, добавляют 3—5 см3 0,5-процентного раствора крахмала в качестве индикатора. 1 см3 1 н. раствора К2СГ2О7 соответствует 3 мг С или 5,2 мг гумуса. Следует еще отметить, что определение гумуса можно произ¬ водить и косвенным путем, определяя потерю'от прокаливания почвы и вычитая из нее вес содержащейся в почве воды 4. Результаты получаются достаточно точными, особенно если при анализе почв, богатых известью, вычитают количество 1 Loges G., Landw. Vers. Stat., 28, 229 u. f., 1883. 2 Fresenius L., Ztschr. f. analyt Chemie, 3, 101. Mats c her lich E. A., Beurteilung d. physikalischen' Eigenschaften des Ackerbodens. Inaug. Diss. Kiel, 13, 1898. 4 A11 e n, R i e h m, Springer, Ztschr. 1. Pflanzenernahrung, Dungung u. Bodenkunde, 37 (82), 61—74, 1946, und spezielt 40 (85), 167, 1948. 4Kopecky J., Publ. d. Zentralkolloquims d. Landeskulturrates f. d. Konigreich Bohmen, Graz, H. 4, 58, 1909.
138 ГЛАВА I углекислоты, содержащейся в карбонатах, количественное содер¬ жание которых в почве должно быть предварительно определено тем или иным методом '. Гумус. При характеристике отдельных компонентов почвы гумус как органическое вещество занимает особое место. Соб¬ ственно гумусовые почвы мы*встречаем преимущественно в низ¬ менностях и долинах или лощинообразных углублениях. Они от¬ личаются обычно коричнево-черным или черным цветом. Наибо¬ лее богаты гумусом болотные почвы, которые в зависимости от их происхождения называют низинными или верховыми. . В понятие «гумус» включают все органические вещества почвы независимо от их происхождения и степени разложения или рас¬ творения. Неразложившийся гумус обычно состоит из более круп¬ ных составных частей весьма различного строения. Его внешняя поверхность относительно мала, но очень велика внутренняя или мицеллярная поверхность. Вследствие небольшой внешней по¬ верхности и значительной величины отдельных частиц гумус со¬ держит большие поры, через которые хорошо проходит вода. Од¬ нако благодаря большой мицеллярной поверхности отдельные частицы гумуса удерживают в себе очень много воды и снаб¬ жают ею культурные растения. Почвенная вода по капиллярам проникает в гумусовые вещества и вызывает их набухание, что, однако, не приводит к их распаду. Вследствие большой поверх¬ ности поглощение питательных веществ гумусом особенно ве¬ лико. По мнению Тэера, гумус является составной частью почвы, обеспечивающей ее плодородие, и, действительно, обычно почва тем плодороднее, чем она богаче гумусом. Гумусная почва вслед¬ ствие небольшой внешней поверхности более рыхлая и, как пра¬ вило, богаче азотом, чем минеральные почвы. Однако, учитывая все вышесказанное, сами по себе гумусовые вещества чрезвычайно разнообразны. Это подтверждают данные, приведенные в табл. 58. Таблица 58 Вещество Теплота смачи¬ вания, кал/га Вещество Гигроскопич¬ ность, °/о Древесина 17,0 Конский навоз 28,4—42,6 2 Бурый уголь 28,5 Коровий » 42,5—60,22 Гумус из свежеудобрен- Овечий » ..... 50,72 ной почвы 34,0 Ржаная солома .... 35,2 Гумус из болотной почвы 47,0 Пшеничная» .... 41,2 Гороховая з> .... 49,7 Сено . 52,9 1 Mehring Н., Journ. f. Landw., 53, 229—257, 1905. 2 С h е n, Landw. Jahrb., 86, 80, 1938.
ФИЗИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ПОЧВЫ 139 Гумусная почва при правильной обработке является наилуч¬ шей культурной почвой. Но она ни в ноем случае не должна иметь кислую реакцию; при симптомах подкисления необходимо немедленно произвести осушение, однако с учетом возможности последующего орошения. Кроме того, желательно усиленное из¬ весткование, которое способствует разложению гумусовых ве¬ ществ. В гумусную почву вследствие ее укрупненной структуры хорошо проходят корни растений, и поэтому она не требует глу¬ бокой обработки, которая может оказать даже отрицательное действие, так как нарушает капиллярное поднятие воды из более глубоких слоев почвы. Для сохранения капиллярности1 после каждой обработки на значительную глубину требуется дополни¬ тельная обработка кольчатым или тяжелым катком, так как мо¬ лодые всходы могут погибнуть, если верхний слой почвы будет сухим ‘или слишком рыхлым и не сможет поглощать воду. Чис¬ тые нейтрализованные торфяные почвы пригодны для возделы¬ вания всех культурных растений. Однако не рекомендуется ис¬ пользовать их под озимые посевы, так как вследствие большой влажности почва легко вспучивается при замерзании, что приво¬ дит к гибели озимых. Поскольку на гумусной почве сорняки ра¬ стут так же хорошо, как и культурные растения, борьба с ними очень затруднена. Поэтому рекомендуется использовать торфя¬ ники преимущественно под пастбище или конопляники, так как конопля легко заглушает все сорняки. Чистая гумусная почва является наилучшей, поэтому смешивание ее с другими компо¬ нентами почвы или переслоение ими снижает ее плодородие. Это доказано пятилетиями опытами Вольни 1 на делянках с различ¬ ными культурными растениями. Одни делянки были выкопаны на. глубину 40 см и на ту же высоту насыпаны низинным или вер¬ ховым торфом. Другие делянки были на высоту 40 см насыпа¬ ны смесью из 3 частей торфяной почвы и одной части песка, а третьи — торфяной почвой слоем 30 см и сверху слоем песка в 10 см. В среднем из 22 опытов с 11 различными видами растений получены следующие результаты, выраженные в процентах от урожая на чистой торфяной почве, принятого за 100: на торфяной почве, смешанной с песком, 81,6 + 2,1 и на торфяной почве, по¬ крытой песком, 69,5 + 2,8. Может показаться, что эти данные противоречат прекрасным результатам, которые были получены при покрытии торфа песком и при торфяной насыпной культуре. Но это не так. При торфяной культуре задача состояла в том, чтобы обеспечить культурным растениям здоровое, постоянно влажное семенное ложе. Поэтому для посевов на лугах был до¬ статочен слой песка в 3—5 см, который предотвращал испарение воды с открытой поверхности торфяной почвы и способствовал 1 Wollny Е., Forsch. Agrikulturphysik, 20, 201—205, 1897/1898.
140 ГЛАВА I поднятию капиллярной воды до песка. Поры этого песчаного слоя были всегда насыщены водяными парами, что особенно благо¬ приятно для прорастания семян и всходов. При насыпной торфя¬ ной культуре положение сходное, но слой песка выше (12— 15 см), потому что почва ежегодно засевается заново, и при по¬ севе не следует смешивать насыпанный слой песка с лежащей под ним торфяной почвой. Теперь мы научились сохранять по¬ верхность торфяной почвы влажной и предохранять ее от иссу¬ шения и раопушения, что погубило бы наши растения, поэтому можно обойтись без покрытия ее песком. Поскольку гумус является ценнейшей составной частью на¬ ших почв, то почва тем ценнее, чем больше гумуса она со¬ держит. Неорганические компоненты почвы. Почвы, со¬ стоящие преимущественно из неорганических компонентов, назы¬ ваются минеральными. Мы различаем известковые, песчаные и суглинистые или глинистые почвы. Среди них особое место зани¬ мают известковые почвы. Известь. Особое положение известковых почв определяется химическими свойствами извести. Она обладает щелочными свой¬ ствами, связывает все кислоты и поэтому служит для нейтрали¬ зации кислых почв. Кроме того, она способствует разложению гу¬ мусовых веществ. Почвы с большим содержанием извести чрез¬ вычайно трудно обогатить гумусом. Известковые почвы обычно крупнозернистые, поэтому легко страдают от засухи и при потере гумуса легко теряют плодородность. Сохранить плодородие из¬ вестковых почв, и, таким образом, обеспечить некот^грую све¬ жесть и связность их можно только частым и усиленным внесе¬ нием органических удобрений. Слишком высокое содержание извести, как мы увидим далее, препятствует также поглощению растениями других питательных веществ — калия и фосфорной кислоты. По своим физическим свойствам известь более всего сходна с песком. Поверхность ее незначительна, примерно такая же, как у мелкого песка, причем внешняя поверхность значительно боль¬ ше внутренней. Почве, состоящей только из извести, были бы свойственны те же хорошие и плохие качества, что и песку. Тэер 1 называет «известковыми» те почвы, которые содержат свыше 20% извести, и «мергелистыми» — те, которые содержат 5—20% извести. Как правило, эти почвы находятся вблизи известковых гор или в местностях, где мергель является материнской породой. В почвах, залегающих на породах кейперокой формации2 или 1 Т h а е г A., «Versuche einer Ausmittelung des Reinertrages der produk- tiven Grundstiicke», Berlin, Realschulbuchhandnmg, 1813. 2 Кейперская формация характеризуется пестрыми мергелистыми песча¬ никами триасового периода. — Прим. ред.
ФИЗИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ПОЧВЫ 141 доломитных слоях ракушечно-известковой формации, часто нахо¬ дят несколько процентов магнезии. Чем известковая почва богаче гумусом и глиной, тем она плодороднее. Гумусная глинистая мер¬ гелистая почва является одной из плодороднейших почв. В то же время, чем богаче почва известью и песком, тем она менее плодо¬ родна. Чистые известковые почвы, в которых так же, как и в чистых песчаных почвах, наблюдается сильный недостаток воды, называют «горячими». Только при обогащении глиной и гумусом они становятся пригодными для культуры. Песок и глина. Остальные компоненты почвы — песок и гли¬ на — различаются прежде ecei;o по величине их зерен. Песок ха¬ рактеризуется более крупными зернами с заостренными краями. Опытный практик, растирая почву между пальцами, может опре¬ делить в ней долю песка и таким образом составить себе пред¬ ставление о виде почвы (проба пальцами). Если доля песка не¬ значительна и влажная почва как бы мажется, то мы обычно имеем дело с тяжелой глинистой почвой, так как глина представ¬ ляет собой мельчайшие почвенные частицы. Однако, как уста¬ новил Раманн, это нисколько не исключает наличия частиц квар- цев’ого песка, имеющих размеры коллоидов, и относительно круп¬ ных частиц глинистых веществ. В то время как песок обладает исключительно малой поверхностью, у глины она сравнительно велика. Однако глины даже при их химической однородности по физическим свойствам в зависимости от условий чрезвычайно разнообразны. Так, я установил, что различные глинистые веще¬ ства характеризуются следующей теплотой смачивания. кал/г Чистая каолиновая глина 1,79 Серая глина, отмученная из глинистой почвы 3,11 Желтая глина, отмученная из суглинистой почвы 4,80 Серая глина вулканического происхождения (Ява), отмученная 15,51 Так же как различно отношение глинистых веществ к воде, различные глины в зависимости от большей (каолин) или мень¬ шей (монтмориллонит, или бентонит) плотности их структуры имеют различную емкость поглощения и различную способность к обмену катионами. При этом глины весьма различны не только в физическом, но и в химическом отношении; так, например, као¬ лин содержит меньше кремневой кислоты и т. д. Физические различия глинистых веществ, которые лучше всего можно установить по величине поверхности почвы, в свое время дали повод Аттербергу 1 определить пределы влажности, при ко¬ торых глина переходит в другое физическое состояние, а именно 1 Attterberg A., Intern. Mitt. f. Bodenkunde, I, 10 u. f., 1911.
142 ГЛАВА 1 пределы текучести, клейкости или прилипания и скатывания. К сожалению, этот метод не дает достаточно точных -результатов, по которым можно было бы разделять глинистые вещества. По величине гигроскопичности песчаные и глинистые почвы можно разделить следующим образом: в »/о Песок 0,0—0,5 Песчаная почва 0,5—1,0 Супесчаная почва 1,0—1,5 Суглинистая почва 1,5—2,5 Хорошо окультуренные почвы . . . 2,5—6,0 Тяжелые суглинистые почвы .... 6,0—10,0 Тяжелые глинистые почвы выше 10,0 Таким образом, наименьшая внешняя поверхность будет у пес¬ чаной почвы; поэтому она является наименее плодородной поч¬ вой, и это выражено тем резче, чем меньше ее поверхность или чем крупнее ее твердые частицы. Через поры песчаной почвы ис¬ ключительно хорощо проходит вода, так как при незначительной поверхности пор трение воды об их стенки очень невелико. С дру¬ гой стороны, песчаная почва задерживает слишком мало воды, ее недостаточно для культурных растений, поэтому песчаная почва является самой неплодородной. Ее можно улучшить посадками леса, причем успех дела будет зависеть от глубины, на которой находится слой с иным механическим составом или водоносный горизонт, более доступный лесным насаждениям, чем однолетним культурным растениям. Песчаная почва тем плодороднее, чем больше непесчаных частиц она содержит. Обогащенные гумусом и глиной песчаные почвы, называемые в сельском хозяйстве легкими почвами, могут давать хорошие урожаи, если на протяжении десятилетий их хо¬ рошо обрабатывают и обильно удобряют навозом. В хозяйствен¬ ном отношении они имеют то преимущество, что поле всегда до¬ ступно для обработки; уже спустя 2 дня после обильных осадков на нем можно работать. Но эти почвы обладают и большим не¬ достатком: они легко высыхают; поэтому урожай на них больше, чем на других почвах, зависит от накопления зимней влаги и от количества осадков и распределения их за вегетационный период. На них можно успешно выращивать рожь, картофель и овес, причем овес дает устойчивые урожаи лишь при достаточных за¬ пасах зимней влаги, ибо в течение своего короткого вегетацион¬ ного периода он нуждается в воде больше, чем картофель. Расте¬ ния с более длинным вегетационным периодом могут скорее ис¬ пользовать летние осадки. Чем больше увеличивается в почве содержание глины и гумуса, тем она становится плодороднее. Рыхлые гумусные суглинистые
ФИЗИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ПОЧВЫ 143 почвы относятся к нашим лучшим культурным почвам. Содержа¬ ние песка в них снижается до 60%, а содержание глины возра¬ стает до-40%. Сама глина, как мы это видели, относится к наиболее мелким составным частям почвы; согласно этому, она должна бы да¬ вать наиболее плодородные почвы. Однако чем мельче и кол- лоидальнее твердые частицы глины, тем резче проявляются ее отрицательные свойства. Именно в почвах, состоящих из наибо¬ лее мелких глинистых веществ, трение воды о большую внешнюю поверхность при некоторых обстоятельствах столь велико, что проникновение воды в почву вообще прекращается. С другой стороны, глинистая почва особенно прочно удерживает воду. Из всех видов почв она обладает наибольшей связностью, в су¬ хом состоянии образует твердые, прочные комки, а поверхность ее часто покрывается твердой коркой. Лишь при условии правиль¬ ной обработки глинистая почва даст высокий урожай. На Яве, где я много занимался этим вопросом, недостатки глинистой поч¬ вы устраняют тем, что ее временно затопляют водой. В нашем климате надо точно соблюдать время обработки почвы, с помо¬ щью известкования и навозного удобрения добиваться необходи¬ мой рыхлости ее, что является предпосылкой для хорошей спе¬ лости, и никогда не допускать слишком большого иссушения. С другой стороны, путем создания агрегатов в пахотном слое и дренирования подпочвы нужно обеспечить свободный сток воды в нижние слои. В общем, ни одна почва не требует таких затрат труда, как тяжелая глинистая почва. Вследствие своей большой поверхности глина поглощает большое количество питательных веществ, нужных растениям; поглощение может быть настолько сильным, что растения окажутся не в состоянии использовать связанную таким образом фосфорную кислоту. Вследствие обычно большой влажности глинистая почва отличается большой теплоемкостью и теплопроводностью, поэтому она очень мед¬ ленно прогревается, и в отличие от сухих песчаных почв ее назы¬ вают «холодной почвой» (§ 23). Тяжелая глинистая почва как пахотное угодье встречается у нас чаще всего в долинах рек, а также в холмистых и гори¬ стых местностях и редко в низменностях, где залежи глины встречаются в виде пятен и глину, как правило, используют для технических целей: производства 'кирпича, труб и фарфора. Чем меньше поверхность глинистой почвы, тем она легче. Примешивание каких-либо других компонентов делает тяжелую глину более легкой для обработки и более плодородной, так, например, суглинистая почва вследствие высокого содержания в лей песка обрабатывается значительно легче. Суглинистая почва, не содержащая извести, чаще всего встречается на склонах и возвышенных участках. Она отличается довольно плот¬
144 ГЛАВА I ным сложением, однако при высыхании рассыпается гораздо легче, чем глинистая почва. Суглинистая почва, богатая из¬ вестью, при достаточном содержании гумуса относится к наи¬ более плодородным почвам. Ее плодородие уменьшается по мере увеличения в ней содержания песка и постепенного перехода от суглинистых почв к песчаным. § 28. Практическая классификация почв Четыре компонента почвы и их весьма различные физические свойства издавна давали основание для подразделения и клас¬ сификации почв в зависимости от преобладания в них того или иного компонента. Классификация почв сохраняет свое значение только в том случае, если она основывается на таких свойствах почвы, которые изменяются лишь при исключительных условиях, т. е. на так называемых «неизменных» свойствах. Это относится, конечно, только к физическим свойствам почвы, так как химиче¬ ские свойства ее, рассматриваемые с агрономической точки зре¬ ния, постоянно изменяются под влиянием удобрения. При этом надо считаться не только с физическими свойствами и глубиной пахотного слоя, но принимать во внимание и характер под¬ почвы и ее водопроницаемость. Если последняя настолько плоха, что требуется дренаж, то снижается ценность культурного слоя почвы, который только при помощи коренных мероприятий может быть приведен в хорошее в агрономическом отношении состояние. Точные исследования вышеуказанных свойств очень сложны и дороги, поэтому при обследовании больших пространств поль¬ зуются упрощенными и поэтому менее точными способами. Еще Тэер 1 создал собственную классификацию почв, осно¬ ванную на преобладании того или иного компонента, и дополнил ее указанием растений, преимущественно возделываемых на от¬ дельных видах почвы. Новейшая оценка почвы, согласно прави¬ лам таксации почв от 16 октября 1934 г. в связи с реформой го¬ сударственных налогов, так же как и «Дополнения к правилам по проведению таксации почвы» от 17 февраля 1936 г., также основывается на принципах и соображениях Тэера. По классификации Тэера различают 9 видов почвы: Песок Суглиносупесь Тяжелый суглинок Легкая супесь Легкий суглинок Глина Средняя супесь Средний суглинок Болотная почва Помимо этого, качество почвы характеризуют семью степе¬ нями, от 1-й, соответствующей наилучшему состоянию ее, до 1 Т h а е г A., «Versuch einer Ausmittelung des Reinertrages der produk- tiven Grundstiicke», Berlin, Realschulbuchhandlung, 1813.
ФИЗИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ПОЧВЫ 145 7-й, соответствующей самому неблагоприятному состоянию, силь¬ ной деградации или слабому развитию почвы. Кроме того, до сих пор еще не отбросили классификацию почвы по геологическому происхождению, которая с агрономиче¬ ской точки зрения совершенно неверна. Согласно ей различают: Делювиальные почвы (D) Эоловые лёссовые почвы (L0) Аллювиальные почвы (А1) Почвы, образовавшиеся в результа¬ те выветривания (V) В последней группе выделяют еще каменистые почвы (Vg). На основе указанных признаков была создана шкала по оценке пахотных земель, в которой наилучшие почвы были оце¬ нены баллом 100, остальные же почвы соответственно меньшими баллами. Эта шкала представлена в табл. 59. Надо указать, что почва оценивается баллом 100 при средних условиях климата, свойственных большей части Германии, т. е. при среднегодовой температуре почвы 8° и среднегодовых осад¬ ках в 600 мм, при ровном или слегка наклонном рельефе местно¬ сти и при экономических и хозяйственных условиях, в особенно¬ сти транспорта и сбыта, характерных для средней части провин¬ ции Саксония. Следовательно, эта шкала для оценки почвы строится не на чисто агрономической основе; при построении ее принимались во внимание и геологическое происхождение и эко¬ номические условия. Характер этой «оценки почвы» станет еще понятнее на следующем примере: песчаная почва, у которой под¬ почва на глубине более 30 см состоит из суглинка, оценивается как «супесчаная почва», иначе говоря предусматриваются пере¬ становки и внутри основных классов почвы. В противоположность шкале для оценки пахотных земель, шкала оценки луго-пастбищных угодий предусматривает только 3 степени состояния, из которых первая соответствует 2 и 3-й сте¬ пеням оценки пахотных земель, вторая — 4 и б-й степеням, а третья 6 и 7-й степеням. Лугопастбищные угодья оценивают в ос¬ новном по их водным и климатическим условиям. Для первых предусмотрено 5 градаций, из которых 1-я считается наиболее, а 5-я наименее благоприятной. Первая степень соответствует почве в свежем, здоровом месте, с хорошей злаковой раститель¬ ностью. Третья степень соответствует почве в сырой местности, но без застойной воды; травостой здесь может быть нескблько худшим, однако доля трав, характерных для кислых почв, неве¬ лика. Сюда относятся и более сухие угодья с еще относительно хорошими, но более грубыми травами. Пятая степень соответствует' почвам на ясно выраженной бо¬ лотистой местности с застойной водой; на них растут худшие |0 Зак. 2442. Почвоведение
Шкала оценки пахотных земель Таблица 59 Почва Происхо- Индексы состояния ждеиие 1 2 з 1 4 5 6 7 D 41—34 33—27 26-21 20—16 15-12 11—7 Песчаная А1 — 44—37 36—30 29—24 23—19 18—14 13-9 V — 41—34 33—27 26—21 20—16 15—12 11—7 D . 51—43 42—35 34—28 27—22 21—17 16—11 Легкая супесь А1 — 53—46 45-38 37—31 30—24 23—19 18—13 V — 49—43 42—36 35—29 28-23 22—18 17—12 D 68—60 59—51 50—44 43—37 36—30 29—23 22—16 Средняя супесь L0 71—63 62-54 53—46 45—39 38—32 31—25 24—18 А1 71—63 62—54 53—46 45-39 38—32 31—25 24—18 V — 57—51 50—44 43—37 36—30 29—24 23—17 Vg — — 47—41 40—34 33.—27 26—20 19—12 D 75—68 67—60 59-52 51—45 44—38 37—31 30—23 Суглино-супесча- ная L6 А1 81—73 80—72 72-64 71—63 63—55 62—55 54—47 54—47 46—40 46—40 39—33 39—33 32—25 32-25 V 75—68 67—60 59—52 51—44 43—37 36—30 29—22 Vg — — 55—48 47—40 39—32 31—24 23—16 D 84—76 75—68 67—60 59—53 52—46 45—39. 38—30 L6 92—83 82—74 73—65 64—56 55—48 47—41 40—32 Легкий суглинок А1 90—81 80—72 71—64 63—56 55—48 47—41 40—32 V 85-77 76—68 67—59 58—51 50—44 43—36 35—27 Vg — — 64—55 54—45 44—36 35-27 26—18 D 90—82 81—74 73—66 65—58 57—50 49—43 42—34 L6 100—92 91—83 82—74 73-65 64—56 55-46 45—36 Средний суглинок А( 100—90 89—80 79—71 70—62 61—54 53—45 44—35 V 91—83 82—74 73—65 64—56 55—47 46—39 38—30 Vg — — 70—61 60—51 50—41 40—30 29—19 D 81—79 78-70 69—62 61—54 53—46 45-38 37—28 Тяжелый суглинок А1' 91—83 82—74 73—65 64—57 56—49 48—40 39—29 V 87—79 78-70 69—61 60—52 51—43 42—34 33—24 Vg — — 67—58 57—48 47—38 37—28 27—17 D 71—64 63—56 55—48 47—40 39—30 29—18 Глина А1 — 74—66 65—56 55—48 47^—40 39—30 29—18 V 71—63 62—54 53-45 44—36 35-26 25—14 Vg — -г 59—51 50—42 41—33 32—24 23—14 Болотная ....| — — 45—37 36—29 28—22 21—16 15—10
ФИЗИЧЕСКИЕ’ МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ПОЧВЫ 147 травы и преобладают те из них, которые характерны для кис¬ лых почв. Сюда же относятся почвы очень сухих, Засушливых местностей с более плохими и грубыми травами. Градации климата следующие: а) наиболее благоприятные условия со средней годовой температурой почвы свыше 8°; б) условия со среднегодовой температурой почвы от 7,9 до 7°; в) условия с температурой почвы 6,9—5,7°. В остальном шкала оценки лутопастбшцных угодий такая же, как и шкала оценки пахотных почв. Под индексами шкалы оценки лугопастбищных угодий в скобках приведена балловая оценка равноценных пахотных земель, чтобы облегчить сравне¬ ние между шкалами (табл. 60). Этот способ правильно называется «способом оценки почвы», а не «классификацией почвы», так как в основе его нет точных агрономических обоснований. В «Правилах по определению ви¬ дов почвы» об этом оказано: «Для отнесения почвы к какому- либо виду решающим является полная характеристика ее. По¬ мимо отмучиваемых составных частей, следует принимать во вни¬ мание также распределение по величинам оставшихся частиц и в особенности различия в характере почвы с глубиной. Следова¬ тельно, решающим является суммарное влияние почвы на уро¬ жай сельскохозяйственных культур. Например, суглинистую почву с более легкой подпочвой следует считать не «суглинком», а «легким суглинком» или даже «супесью». Крупнозернистые, хрящеватые и каменистые почвы оцениваются как несколько более легкие, а тонкопесчаные мергелистые, легко уплотняю¬ щиеся суглинки как сравнительно более тяжелые, чем это следо¬ вало бы на основании одних лишь отмучиваемых составных ча¬ стей», Со значением и большим разнообразием отмученных частиц, которые при классификации являются единственным физико¬ аналитическим признаком, мы достаточно ознакомились в § 9 и при этом убедились в невозможности определения «величины зе¬ рен твердых частиц» с помощью метода сит. Таким образом, основой подобной оценки почвы является оценка ее специали- стами-почвоведами, причем ошибки здесь уменьшаются благо¬ даря тому, что обычно оценка производится многими лицами. Точная, агрономически целесообразная классификация почв, по-моему, должна основываться исключительно на определении поверхности почвы, причем все данные должны быть рассчитаны на единицу объема твердой фазы почвы, а результаты определе¬ ния внешней поверхности почвы уменьшены на величину гигро¬ скопичности. Тогда общая поверхность почвы (О) дает нам пред¬ ставление о характере почвы, наружная поверхность почвы (Н) —о строении минеральной части, а внутренняя поверхность (В) — о степени культурности данной почвы. Поскольку здесь Ю*
Таблица 60 Шкала оценки лугопастбищных угодий Почва Степень состо¬ яния почвы Градация Градация водного режима климата 1 2 1 3 4 1 5 I а 60—51 50—43 42—35 34—28 27—20 (45—40) б 52—44 43—36 35—29 28—23 22—16 в 45—38 37—30 29—24 23—19 18—13 II а 50—43 42—36 35—29 2&-23 22—16 Песчаная (30—25) б 43-37 36—30 29—24 23-19 18—13 в 37—32 31—26 25-21 20—16 15—10 III а 41—34 33—28 27—23 22—18 17—12 (20—15) б 36—30 29-24 23—19 18-15* 14—10 в 31—26 25—21 20—16 15-12 t 11- 7 I а 73—64 63-54 53—45 44—37 36—28 (60—55) б 65—56 55—47 46—39 38—31 30—23 в 57—49 48-41 40—34 33—27 26г-19 it а 62—54 53—45 44—37 36—30 29—22 Средняя супесь (45—40) б 55-47 46—39 38—32 31—26 25—19 в 48—41 40—34 33—28 27—23 22—16 III а 52—45 44-37 36—30 '29—24 23—17 (30—25) б 46—39 38—32 31—Й6 25—21 20—14 в 40—34 33—28 27—23 22-18 \ 17—11 I а 88—77 76—66 65—55 54—44 43—33 (75-70) б 80—70 69—59 58—49 48—40 39—30 в 70—61 60—52 51—43 ю со 1 5! 34—26 II а 75—65 64—55 54—46 45—38 37—28 Средний суглинок (60—55) б 68—59 58—50 49—41 40—33 i'32—24 в 60—52 51—44 43—36 35—29 28—20 ш а 64—55 54—46 45—38 37—30 29—22 (45—40) б 58—50 49—42 41—34 33—27 26—18 в 51—44 43—37 36—30 29-23 22—14 I а 88-77 76—66 65—55 54—44 43—33 (70—65) б 80—70 69—59 58—48 47—39 38—28 в 70—61 60—52 51—43 42—43 33—23 Глина 11 а 74—64 63—54 53—45 44—36 35—26 (55—50) б 66—57 56—48 47—39 38—30 29—21 в 57—49 48—41 40—33 32—25 24—17
ФИЗИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ПОЧВЫ 149 Продолжение табл. 60 Глина III (40—35) а б в 61—52 54—46 46—39 51—43 45—38 38—32 42—35 37—31 31—25 34—28 30—24 24—19 27-20 23—16 18—12 I а 60—51 50—42 41—34 33—27 26—19 (45—40) б 57—49 48—40 39—32 31—25 24—17 в 54—46 45—38 37—30 29—23 22—15 п а Ь-45 44—37 36—30 29—23 22—16 Болотная (30—25) б 50—43 42—35 34—28 27—21 20—14 в 47—40 39—33 32—26 25—19 18—12 III а 45—38 37-31 30-25 24—19 18—13 (20—15) б 41—35 34—28 27—22 21—16 15—10 в 37—31 30—25 24—19 18—13 12— 7 в каждом отдельном случае мы имеем дело с непрерывным ря¬ дом чисел, то возможно провести сравнение отдельных видов почвы и дать им соответствующую оценку. Эти данные следует связать с почвенной классификацией Тэера, но предварительно следует отметить, что наша новая клас¬ сификация почв идет гораздо дальше, чем старая классификация Тэера, так как она учитывает различия в глинистых веществах, входящих в различные виды почв, а также разнородность гуму¬ совых веществ. Согласно Тэеру, глинистые, суглинистые -и песчаные почвы различаются преимущественно по содержанию в них глины, из¬ вестковые почвы — по содержанию в них извести и перегнойные почвы — по содержанию в них гумуса. Таким образом, различ¬ ные почвы подразделяются по этим признакам на следующие виды (табл. 61). Содержание песка в процентах равно по классификации Тэера: S%= 100 — % глины — % извести — % гумуса. Для практики Тэер дает этим видам почвы следующие харак¬ теристики. I. Глинистую почву он называет пшеничной или полбяной. Богатая известью, не слишком богатая глиной, не очень бедная песком и гумусом, она дает обильный урожай; на ней прекрасно произрастают пшеница, полба, ячмень, рапс, бобы, лен и клевер. Бедные гумусом глинистые почвы пригодны под овес. II. Суглинистую почву он называет ячменной. Если она богата гумусом и содержит известь, то пригодна также под пшеницу и
150 ГЛАВА I полбу и часто весьма сходна с предыдущей. Кроме того, она го¬ дится под двузерную полбу, рожь, овес, рапс, лен и клевер. Таблица 61 Почва Классификация Тэера Классификация Митчерлиха О н в Содержание глины, % I. Глинистая .... >50 7—20 6—18 1—2 И. Суглинистая . . . 30-50 3—7 2-4 1-3 III. Легкая суглинистая 20—30 2-3 1,5—2,0 1,5-2,0 IV. Супесчаная .... 10—20 1-2 0,8—1,5 <0,5 V. Песчаная 0—10 Содержание извести, % 0-1 <0,8 <0,2 Почвы, бедные из¬ вестью .... <0,5 Содержащие из¬ весть 0,5—5 VI. Мергелистые . . . 5—20 1—3 . 1—2 <1,5 VII. Известковые . . . >20 Содержание гумуса, % 1-6 1—5 <1,0 Бедные минераль¬ ные <0,5 <2 <1,5 <0,5 Средние минераль¬ ные 0.5—1,5 2-5 1—3 1—2 Богатые минераль¬ ные 1,5-5 5—10 2-3 2-8 VIII. Гумусные .... >5 10—30 1—3 8—28 III. Легкая суглинистая почва названа им ячменной и овсяной. Она еще меньше пригодна под пшеницу и полбу, чем предыду¬ щая, но больше подхддит под двузерную полбу и рожь; хорошо использовать ее под корнеплоды, особенно картофель и турнепс. IV. Супесчаная почва названа им овсяной и ржаной почвой. При богатстве гумусом на ней может еще произрастать ячмень. Хорошо подходит под гречиху. Пшеница, полба и клевер на этой почве не удаются. V. Песчаная почва, названная им ржаной, имеет меньшую ценность. При богатстве гумусом годится под гречиху, овес, ко¬ ноплю, табак, картофель и шпергель. VI. Мергелистая почва. Глинистую разновидность следует от¬ водить преимущественно под пшеницу и полбу. Хорошо растут
ФИЗИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ПОЧВЫ 151 на ней также люцерна, и эспарцет; суглинки менее пригодны под пшеницу и полбу и более подходят под ячмень и двузерную полбу. Они относятся к лучшим почвам. Легкие суглинистые мергели¬ стые почвы более всего подходят под ячмень и овес, гумусная глинисто-мергелистая почва относится к наиболее предпочитае¬ мым в сельском хозяйстве видам почв. VII. Известковая почва соответствует мергелистой почве. Раз¬ ности, бедные гумусом, требуют много удобрений. При богатстве глиной хорошо подходит для полбы и пшеницы; из яровых куль¬ тур на ней преимущественно идет овес, двузерная полба и ячмень, а из кормовых трав — люцерна и эспарцет. При большом содер¬ жании извести и песка ценность этой почвы значительно сни¬ жается. VIII. Перегнойная почва. Глинистая перегнойная почва, со¬ держащая известь, пригодна под пшеницу, полбу, ячмень, мас¬ личные культуры; суглинистые и песчаные разности идут преиму¬ щественно под овес, а во влажной местности — под луга. При массовом изучении часто можно ограничиться определе¬ нием суммарной поверхности или гигроскопичности почвы, так как Она хорошо отражает разнообразие свойств почвы на больших площадях (см. рис. 4). Это определение не только точ¬ нее любого метода отмучивания, но оно к тому же проводится значительно быстрее и поэтому дешевле последнего. Поскольку для наших растений и урожая, ожидаемого от них, не имеют значения геологические процессы, в результате которых тысячи лет тому назад образовалась почва, на которой они ра¬ стут, но очень важны химические и физические свойства почвы, присущие ей сейчас, т. е. во время произрастания растений, когда они должны дать урожай, то мы должны отказаться от более по¬ дробного рассмотрения классификаций почвы, построенных на геологической основе, и обойти весьма ценные работы русских исследователей в этой области. Физические и химические свойства девственной почвы зависят от ее геологического происхождения, но при введении в культуру в ней происходят изменения, которые совершенно исключают зависимость высоты урожая от происхо¬ ждения почвы, если почва подвергается обработке- в течение 100 лет и более'. 11 М i t s с h е г 1 i с h Е. A., Ztschr. f. Bodenkunde u. Pflanzenernahrung, 21/22 (66/67), 25—30. 1940.
ГЛАВ А II ХИМИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ПОЧВЫ § 29. Различные питательные вещества, необходимые растениям При химическом исследовании почвы прежде всего принимают во внимание все те элементы, которые имеются в организме рас¬ тений, за исключением кислорода и углекислого газа, которые поступают из окружающего воздуха. Определение элементов, играющих наиболее важную роль в жизни растений, лучше всего производить при помощи бпытов с выращиванием растений в водных культурах, которые были проделаны еще Дю Гамелем 1 в 1758 г. Для этих опытов берут высокий стеклянный цилиндр, закрытый сверху пробкой с отверстием. В это отверстие вводят корешок проростка и укрепляют его стерильной ватой. Стеклян¬ ный цилиндр наполняют требуемым раствором так, чтобы корень (но не вата или пробка) погрузился в жидкость. Затем пробку с растением плотно вставляют в стеклянный цилиндр и во избе¬ жание появления водорослей обертывают цилиндр светонепрони¬ цаемой черной бумагой. В течение вегетационного периода по¬ требуется частая смена раствора. Либих1 2 первый установил, что растение для своего питания и образования урожая нуждается в извести, калии, фосфорной кислоте и азоте, а Кноп 3 подтвердил правильность этой теории, давая растениям в качестве питательного раствора следующие соли (в г): Азотнокислый кальций 1,0 Азотнокислый калий 0,25 Фосфорнокислый калий 0,25 Кристаллический сернокислый магний 0,25 Железо в форме раствора хлорного железа . . следы Он растворял эти соли сперва в 4000, потом в 200Q и, наконец, в 1000 см3 воды. Толленс позже прибавлял в раствор еще такое же количество сульфата магния и, кроме того, вносил 0,25 г хло¬ ристого натрия. 1 Du Hamel, «Physique des arbres», P. 1, Paris, 1758. 2 L i e b i g J., v., «Die Chemie in ihrer Anwendung auf Agrikultur u. Physiologie»; Braunschweig, 1846. 3 К nop W., «Der Kreislauf des Stoffes», I. Bd., Leipzig, 572—636, 1868.
ХИМИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ПОЧВЫ 153 Этот питательный раствор был приемлем почти во всех слу¬ чаях. Согласно Кнопу !, концентрация соли не должна превышать 5%о, так как иначе возникают явления плазмолиза, вследствие которых снижается урожай или растения полностью погибают. Штир1 2 установил, что для проростков предельная концентрация раствора солей составляет 3%о, но при наличии свободных осно¬ ваний и сульфатов железа и меди предел понижается до 1—2°/о0. В указанном растворе, кроме элементов, питательное значение которых установил Либих, находились также железо, сера и маг¬ ний, а Толленс добавлял еще хлор и натрий. Еще и сейчас точно не установлена необходимость железа. Так же обстоит дело с кремнием3, марганцем4, алюминием5, бором и другими эле¬ ментами 6, если рассматривать их как питательные вещества для растений. Чаще всего растения нуждаются в таком малом количестве микроэлементов, которое при водной культуре выщелачивается из стекла или встречается в солях в виде «примесей», и в каждой почве они обычно находятся в достаточных для растений количе¬ ствах. Однако эти питательные вещества, которые требуются для создания урожая в весьма небольших количествах (микроэле¬ менты), чрезвычайно сильно влияют на образование урожая (см. § 39). В литературе их часто называют раздражителями или стимуляторами. Присутствие их в каждой почве в достаточном количестве легко подтверждается тем, что их влияние можно было установить только в исключительно редких случаях, да и против этих наблюдений в большинстве случаев были возраже¬ ния. Кроме четырех важнейших питательных веществ, растениям часто еще не хватает магния. Но для определения количеств маг¬ ния не стоит производить химические или агрономические иссле¬ дования почвы, так как поля обычно удобряют калимагнезией. В воду, содержащую -известь, я добавлял нижеприведенные рас¬ творы. Поливая такой водой,( например, филлокактус, я доводил его до полного цветения и' плодоношения. Этими растворами я охотно пользуюсь летом, в течение десятилетий ежедневно 1 К nop W., Lehrbuch der Agrikulturchemie, Leipzig, Bd. I, 606, 1868. 2 S t i e h г G., Inaug. Diss. Kiel., S. 74, 1903. 3 Hall A. D., Mori son C. G., Proc. of the Roy. Soc., 17, Ser. B., 455. 4 Pfeiffer Th., Blanck E., Landw. Vers. Stat., 77, 33—66, 1912. 5Stoklasa J., «Uber die Verbreitung des Aluminiums in der Natur und seine Bedeutung beim Bau und Betriebsstoffwechsel der Pflanze», Jena, G. Fischer, 1922. 6Boullanger, Ann. de la science agronomique, p. 161,1912. Mayer A., Ober Pflanzenreizstoffe. Dtsch. Landw. Presse, 39, No. 39,1912. Agulthon H. (betr. Bor.): C. R. de Г Acad. Sci, 150, 288, 1910. Stoklasa J. (betr. Mangan u. Aluminium), Ebenda, 152, 1340, 1911. К ее se H., Ztschr. f. Bodenkunde u. Pflanzenernahrung, 27, 116 u. f., 1942 (betr. Bor. u. Mangan) u. a.
154 ГЛАВА It поливая им мои горшечные растения и достигая при этом наи¬ лучших результатов. Раствор I, Раствор II, в 1000 см? воды в 1000 см3 воды Нитрат калия . . . 90 г Кристаллический суль¬ Нитрат натрия . . 36 » фат магния Нитрат аммония . . . . 85 » Хлористый магний . . . Дикалийфосфат . . сл о Монокалийфосфат . . . 30 » Каждый из этих растворов добавляют в количестве 3 см3 на 1000 см3 поливной воды. Все поливаемые горшечные растения должны быть посажены в очень водопроницаемую почву, чтобы можно было поддерживать высокую влажность, но вода не дол¬ жна застаиваться в поддоннике и подкисляться. Я почти никогда не употреблял поддонники. Мои филлокактусы, растущие в ма¬ леньких горшечках с верхним диаметром 15—20 см, образовы¬ вали стебли длиной более 5 л, а цветки — до 28 см в диаметре '. Их надо было пересаживать только через каждые 8 лет. При химическом исследовании почвы с агрономической целью прежде всего требуется определение азота, калия и фосфорной кислоты. Даже небольшие количества этих веществ следует опре¬ делять с весьма большой точностью. Если доза удобрения соста¬ вляет 2 ц/га 20-процентного удобрения, т. е. 40 кг/га действую¬ щего начала, то в пересчете на 100 г почвы оно составляет только 1 мг, так что при точности анализа в 1 % ошибка должна соста¬ вить +0,01 мг. ОПРЕДЕЛЕНИЕ АЗОТА* Навеску почвы (5—10 г)+200 см3 воды или определенное количество азотсодержащей почвенной вытяжки (до 800 см3) по¬ мещают вместе с 3 г сплава Деварда3 в полулитровую колбу Кьельдаля (рис. 21). Эта колба (а) снабжена резиновой пробкой с двумя отверстиями: через одно из них проходит трубка с ворон¬ кой-наполнителем (б), через другое — трубка с шариком (в), свободный конец которой опущен до дна во вторую полулитро¬ вую колбу Кьельдаля (г). В месте входа этой трубки во вторую колбу имеется дистилляционный замыкающий шарик (д). В кол¬ бу г цаливают сначала около 20 см3 дистиллированной воды и затем концентрированную серную кислоту в количестве, необхо¬ димом для последующего сжигания почвы (минерализации орга- 1 2 31 Mitscherlich Е. A., Schriften d. Konigsberger Gel. Ges. Nat. Kl., Ю 1933. 2 Mi t scheг 1 ich E. A., Herz P., Landw. Jahrb., 38, 279—318, 533—535, 1909; Landw. Vers. Stat., 405—411, 1909. 3 50% Cu + 45% A1 + 5% Zn.
ХИМИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ПОЧВЫ 155 нического азота почвы), например 60 см3. Затем в первую колбу (а) помещают необходимое количество концентрированного ед- кЪго натра (например, 50 см3). Колбу нагревают (сначала на очень слабом пламени) и жидкость из колбы а по возможности полностью перегоняют в колбу г, после чего пламя удаляют. Сер¬ ная кислота медленно и толчками поднимается из колбы г в колбу а. По окончании этого процесса колбу а снова подогревают, Рис. 21. » Рис. 22. Рис. 21 и 22. Приборы для определения азота. отгоняют излишнюю воду и одновременно основательно трижды промывают паром приемную колбу г, каждый раз заставляя скон¬ денсировавшуюся в ней воду перейти в колбу а. Затем колбу пе¬ реносят под тягу и жидкость в ней нагревают до тех пор, пока она не станет совсем прозрачной и голубовато-зеленой. В резуль¬ тате первого процесса азотная кислота количественно переходит в аммиак; в течение второго процесса, в результате разложения органических веществ, целиком превращаются в аммиак и орга¬ нические азотные соединения. Теперь в колбе весь азот находится в форме сернокислого аммония. Полученный таким образом рас¬ твор вместе со сплавом солей разбавляют определенным объемом дистиллированной воды (например, точно 600 см3) и осторожно нагревают. При определении общего азота в почве рекомендуется перегонять только часть этого объема. Колбу а (рис. 22) снабжают насадкой Хугерсхофа б, свобод¬ ный загнутый книзу конец которой (в) проходит сквозь резино¬ вую пробку с двумя отверстиями и доходит до дна колбы Кьель- даля г объемом 200 см3. Через другое отверстие резиновой пробки
156 ГЛАВА II проходит трубка из плавленого кварцевого стекла (д) (патент Герауса), второй конец которой доходит до дна колбочки Эрлен- мейера е. Перед входом в колбочку трубка опять проходит через шаровидную насадку. В колбочке Эрленмейера имеется опреде¬ ленное количество 0,02 н. серной кислоты и 50 см3 дистиллиро¬ ванной воды. В колбу а через насадку Хугерсхофа вводят тре¬ буемое количество (например, 120 см3) концентрированного едкого натра и нагревают до кипения. При этом аммиак пере¬ гоняется в колбу с раствором серной кислоты. Отогнанная вна¬ чале вода конденсируется в колбочке Кьельдаля и служит для промывания всего пара, так что щелочь не может проникнуть в колбочку. Кварцевая трубка исключает искажение данных ана-' лиза щелочами, выделяющимися из стекла приборов. Отгонка аммиака прекращается через 20 мин. после того, как первая пор¬ ция дистиллята пройдет через кварцевую трубку. Затем колбочку Эрленмейера с шаровидной насадкой и кварцевой трубкой на¬ клоняют и в течение нескольких минут промывают еще проходя¬ щими водяными парами и возможно меньшим количеством ди¬ стиллированной воды. Серную кислоту после охлаждения оттит- ровывают свободной от углекислоты 0,02 н. щелочью с добавле¬ нием в качестве индикатора конгорота. Это. титрование может быть проведено с точностью до одной капли. При всех анализах проводят холостое определение с исполь¬ зованием равного количества одинаковых реактивов и дистилли¬ рованной воды (из одной и той же бутыли) и результаты его вычитают из окончательного результата первого анализа. Чем чище реактивы, тем обычно лучше результат. При определении 1 мг азота ошибка доставляет лишь +1% найденной величины. За последнее время разработан ряд колориметрических спо¬ собов, позволяющих определить еще меньшие количества азота в почве или почвенном растворе. Поскольку их проведение зна¬ чительно быстрее и дешевле, то они особенно подходят для мас¬ совых анализов. С другой стороны, результаты этих анализов менее точны, но в большинстве случаев точность все же доста¬ точная. Ниже приводится литература по вопросу о колориметри¬ ческом определении аммиака с помощью реактива Несслера. Waksman S. A., Soil Science, 15, 241 u. f., 1923. Gowda R. N.. Soil Science, 17, 327 u. f., 1924. Porges N., Soil Science, 28, 449 u. f., 1929. Kleinmann, Biochem. Ztschr., 179, 287 u. f.,41926. Schmid K., Inaug. Dies. Hohenheim, 1930. Wrangell M., v., in Honcamp F., «Die Pflanzenernahrung», Berlin, Verlag J. Springer, 923—924, 1931. Nemec A., Ztschr. f. Pflanzenernahrung u. Bodenkunde, A 23, 140 u. f., 1932. Schmid K-, Wrangell M., v., Siehe oben (mit Diphenylbenzidin). Bfom J., Treschow C., Ztschr. f. Pflanzenernahrung, Diingung u. Boden- t-We, Д 13, 159—190, 19?9 (mil Xylene), f ■ ■ '
ХИМИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ПОЧВЫ 157 Treschow С., Gabrielsen Е. К., Ztschr. f. Pflanzenernahrung, Dfln- gung u. Bodenkunde, A 32, 373—375, 1933. A11 e n F., Wandrowsky В., H i 11 e E., Ztschr. f. Bodenkunde u. Pflanzenernahrung, 1 (46), 340—348, 1938. ОПРЕДЕЛЕНИЕ КАЛИЯ1 Определенную часть почвенного раствора (при углекислых вытяжках, например, 250 см3) сгущают в химическом стакане, затем количественно переносят в колбу Кьельдаля на 200 см3, добавляют 10 см3 концентрированной серной кислоты и выпари¬ вают остаток воды. Как только образуются пары серной кислоты, нагревание прекращают; после охлаждения добавляют 5 см3 кон¬ центрированной азотной кислоты и опять нагревают. Азотную кислоту добавляют до тех пор, пока раствор не станет бесцвет¬ ным или от присутствия железа бледно-желтым. В результате такого мокрого озоления2 устраняются потери калия, обычно происходящие при прокаливании. 4 Содержимое колбы Кьельдаля количественно переносят в мер¬ ную колбу, которую после охлаждения наполняют до метки. Аликвотную часть этого раствора, в котором количество КгО не должно превышать 8 мг, подкисляют НС1 и выпаривают в фар¬ форовой чашке на водяной бане досуха. Выпаренную соль раство¬ ряют в 2 см3 воды и 1 см3 раствора нитрита натрия3, хорошо раз¬ мешивая стеклянной палочкой; продолжая размешивать одной рукой, другой, при помощи пипетки, быстро добавляют 2 см3 ко¬ бальтового реактива4, после чего помешивают еще примерно минуту. Спустя приблизительно полчаса чашку покрывают часо¬ вым стеклом и ставят точно на 3 мин. на хорошо кипящую водя¬ ную баню. Затем чашку снимают и охлаждают на воздухе. При этом происходит выпадение в осадок кобальтнитрита калия. После полного охлаждения фильтруют. Можно без вреда произ¬ водить фильтрование и на следующий день. В химический стакан емкостью 250 см3 с 70 см3 воды и 1— 2 см3 50-процентной серной кислоты добавляют марганцевокис¬ лого калия на несколько кубических сантиметров больше, чем это соответствует ожидаемому количеству калия5, и ставят стакан на 1 Behrens W. U., Ztschr., f. Pflanzenernahrung, Diingung u. Boden¬ kunde, 3. Beiheft, 39—41, 1934; A24, 289, 1932. Mitscherlich E. A., Celichowski K., Fischer H., Landw. Vers. Stat., 76, 139—155, 1911; 78, 75—82, 1912. 2 Neumann A., Hoppe — Seylers Ztschr. f. physiol. Chemie, 37, 115, 1902—1903; 43, 32, 1904—1905. 8 500 г свободного от калия NaNOs на 1 л воды. 4 300 г СоСЬ и 300 см3 уксусной кислоты на 2 л воды. 6 Нужно избегать чрезмерного избытка КМпО(, поэтому вначале лучше приливать его несколько меньше, чем нужно, и затем при обесцвеччваниц раствора снова добавлять, ' . '
158 ГЛАВА И горячую, но не кипящую водяную баню, которая нагревается на слабом пламени. Пока содержимое стакана нагревается, со¬ держимое фарфоровой чашки фильтруют через фарфоровый ти¬ гель, емкостью 15 см3 *. Приставший к фарфоровой чашке осадок по возможности очищают стеклянной палочкой, затем остаток осаждающей жидкости и осадок смывают 'в тигель 2,5-процентным раствором сульфата натрия. Смывание повторяют трижды, применяя ка¬ ждый раз количество жидкости, равное примерно половине объема тигля. Еще раз ополаскивают стенки тигля промывной жидкостью и опускают, его в стакан с нагретым за это время раствором марганцевсншслого калия. Стакан снова ставят на во¬ дяную баню и помешивают стеклянной палочкой до тех пор, пока не растворится желтый осадок. Если раствор станет бесцветным, то надо немедленно добавить раствор марганцевокислого калия. Часть горячего раствора марганцевокислого калия наливают в фарфоровую чашку, чтобы растворить возможные остатки осадка, и затем приливают к основной массе. К горячему рас¬ твору марганцевокислого калия добавляют щавелевую кислоту до тех пор, пока жидкость совершенно не обесцветится (при осажде¬ нии окиси марганца подогревают на водяной бане до полного ее растворения), и затем титруют раствором марганцевокислого калия до бледно-розовой окраски. Вычисление результата производится следующим образом: раствор щавелевой кислоты должен быть точно 0,02 н. концен¬ трации 1 2. Титр перманганата устанавливают по точно 0,02 н. ща¬ велевой кислоте. Для этого сначала отмеряют небольшое коли¬ чество раствора перманганата (например, 1 см3), затем доба¬ вляют большее его количество (например, 30 см3), приливают воду и серную кислоту, нагревают, как при анализе, на водяной бане, вносят избыток щавелевой кислоты и титруют перманга¬ натом. При этом х1 см* перманганата соответствуют ух см* щавелевой кислоты •%2 » » • У2 ш » » Тогда переводный коэффициент для пересчета использованного перманганата в точно 0,02 н. будет У2~у-. х2 Х1 1 Перед первым употреблением стакан и тигель длительное время вы¬ держивают в теплом растворе марганцевокислого калия; осадок коричне¬ вого марганца удаляют последующим промыванием раствором щавелевой кш^юты. 2 При добавлении 5 объемн. % концентрированной серной кислоты рас¬ твор щавелевой кислоты сохраняется месяцами.
ХИМИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ПОЧВЫ 159 Использованное при анализе количество перманганата калия умножают на этот переводный коэффициент (результат будет равен расходу точно 0,02 н. перманганата калия) . Из исправлен¬ ного расхода перманганата вычитают исправленный расход ща¬ велевой кислоты и от разности отнимают результат холостого определения. Полученную величину умножают на нижеприведен¬ ные коэффициенты (табл. 62). Результат показывает количество калия в миллиграммах. Таблица 62 I1 *И9 I II i II II i II 1 0,1529 11 0,1564 21 0,1599 31 0,1634 41 0,1669 2 0,1532 12 0,1567 22 0,1602 32 0,1637 42 0,1672 3 0,1536 13 0,1571 23 0,1606 33 0,1641 43 0,1676 4 0,1539 14 0,1574 24 0,1609 34 0,1644 44 0,1679 5 0,1543 15 0,1578 25 0,1613 35 0,1648 45 0,1683 6 0,1546 16 0,1581 26 0,1616 36 0,1651 46 0,1686 7 0,1550 17 0,1585 27 0,1620 37 0,1655 47 0,1690 8 0,1553 18 0,1588 28 0,1623 38 0,1658 48 0,1693 9 0,1557 19 0,1592 29 0,1627 39 0,1662 49 0,1697 10 0,1560 20 0,1595 30 0,1630 40 0,1665 50 0,1700 1 «I» обозначает количество 0,02-процентного КМи04, затраченное на титрование ко- бальтнитрата калия, см?. 9 «II» обозначает коэффициент х. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ФОСФОРНОЙ КИСЛОТЫ' Если раствор фосфорной кислоты настолько слаб, что для анализа требуется не менее 5 л жидкости, то к нему добавляют 2 см3 3-процентного раствора перекиси водорода и 15 см3 10-про¬ центного раствора хлорного железа, сильно встряхивают, очень слабо подщелачивают раствор аммиаком и вновь сильно встря¬ хивают. При этом фосфорная кислота выпадает в осадок. После осаждения железа отстоявшуюся жидкость сливают и отфильтро¬ вывают через фильтр Нутча. Применяемый при этом для количе¬ ственного анализа фильтр следует предварительно промыть азот¬ ной кислотой и водой. Осадок на фильтре растворяют горячей разведенной азотной кислотой и раствор отфильтровывают в стакан емкостью 500 см3. Фильтр при этом следует промывать до полного растворения и удаления соли железа. 1 Mitscherlich Е. A., Kunze R., Celichowski К., Merres Е„ Landw. Jahrb., 39, 306—307, 1910.
160 ГЛАВА U Жидкость, содержащую общую фосфорную кислоту, упари¬ вают приблизительно до 50 см3, переносят в чашку из кварцевого стекла, полностью выпаривают и высушивают осадок на песча¬ ной бане при 180°. Затем для разрушения органического веще¬ ства осадок обрабатывают 5 см3 царской водки, снова выпари¬ вают досуха, слабо прокаливают, обрабатывают 5 см3 смеси азот¬ ной и соляной кислот (в равных долях) и опять выпаривают досуха для удаления соляной кислоты. Осадок постепенно рас¬ творяют в 5 см3 разбавленной азотной кислоты, при этом кремне¬ вая кислота выпадает в осадок, который отделяют фильтрова¬ нием. Если раствор фосфорной кислоты не сильно разбавлен, напри¬ мер при исследовании удобрений, когда примерно 500 см3 раствора содержат достаточное для анализа количество ее, то к нему добавляют 5 см3 азотной кислоты и сначала в стакане, а затем непосредственно в чашке из кварцевого стекла выпари¬ вают досуха. Для разрушения органического вещества осадок прокаливают, опять обрабатывают 5 см3 концентрированной азот¬ ной кислоты и снова выдерживают на песчаной бане до полного высушивания. Затем его обрабатывают 5 см3 горячей разбавлен¬ ной азотной кислоты и фильтруют. После того как чашка из кварцевого стекла и фильтр хорошо промыты горячей водой, фильтрат упаривают в стакане примерно до 25 см3, нагревают до кипения и медленно, при постоянном вращении жидкости прибавляют 25 см3 молибденового реактива *. Вращение жидкости следует продолжать еще 2 мин. после обра¬ зования осадка. Не раньше чем через два часа после осаждения осадок можно перенести в платиновый тигель Нейбауэра. После этого его основательно промывают жидкостью, содержащей 1% азотной кислоты и 5% нитрата аммония, и, наконец, добавляют на дно тигля несколько капель спирта. Этот тигель помещают в большой фарфоровый тигель с тон¬ ким слоем асбеста и небольшой фарфоровой решеткой и прокали¬ вают над горелкой Бунзена сначала не сильно, пока не покрас¬ неет желтый осадок, затем при полном пламени под крышкой до наступления голубовато-зеленой окраски (в тонком слое — до желто-зеленой). После охлаждения в эксикаторе осадок, пред¬ ставляющий собой молибденово-фосфорнокислый ангидрид (24 МоОз • Р2О5), взвешивают. Умножая вес этого осадка на коэффициент 0,0395, находят содержание Р2О5 в исследуемой 11 300 г молибденовокислого аммония нагревают с 1,5 л дистиллирован¬ ной воды до кипения и полного растворения соли. Раствор вливают в 2 л азотной кислоты с удельным весом 1,19 (но не наоборот); добавляют 400 г сухого нитрата аммония и все доводят до 4 л. Жидкость медленно нагре¬ вают на водяной бане до 60°. Затем ее охлаждают и отфильтровывают че¬ рез фильтр Пукалла.
Химическим методы идсДеДовАниД почвы 161 пробе. 1 мг фосфорной кислоты по этому методу определяют с ошибкой ±1 — 2%. Если за неимением платинового тигля Гуча приходится ра¬ ботать с фарфоровым тиглем Нейбауэра с асбестом, то Штутцер 1 рекомендует после промывания вытеснять воду из осадка и асбес¬ тового слоя спиртом, а тигель сушить в течение 30 мин. при 105°, после чего взвесить. Тогда коэффициент для пересчета этого желтого осадка на Р2О5 будет равен 0,0351. Небольшое нагрева¬ ние предотвращает возможность растрескивания тигля. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ФОСФОРНОЙ КИСЛОТЫ И КАЛИЯ МЕТОДАМИ КОЛОРИМЕТРИИ И СПЕКТРАЛЬНОГО АНАЛИЗА В результате стремления упростить определения фосфорной кислоты и калия и прежде всего ускорить и удешевить их был разработан ряд методов: колориметрических — для определения фосфорной кислоты и спектральных — для определения калия. Эти методы особенно хороши для массовых анализов почвы .и менее пригодны для точных исследовательских работ. Ввиду того что они дают ошибку +5%, их можно применять для выявления сравнительно грубых различий между отдельными видами почвы, но не для определения более тонких различий у одной и той же почвы в течение вегетационного периода. Поэтому названные методы будут освещены здесь лишь кратко, с указанием посвя¬ щенной им новейшей литературы. Колориметрическое определение фосфорной кислоты в настоя¬ щее время проводится в основном методом Эгнера с использо¬ ванием лактатного буферного раствора. Экстрагируемый раствор смешивают с молибденовым реакти¬ вом, затем с хлористым оловом; полученная при этом голубая окраска измеряется колориметрически. Для этого хорошо служил ступенчатый фотоколориметр Пульфриха, изготовляемый фирмой Цейс-Иена. Недавно его сменил фотоэлектроколориметр. Фехер описал его в 1936 г.; Рим в 1938 г. работал с таким колориметром, изготовленным фирмой Ланге-Лихтерфельде. В нем используется свойство селенового фотоэлемента давать при освещении электри¬ ческий ток, который можно непосредственно измерить микроам¬ перметром. В зависимости от густоты окраски раствора, через который проходят лучи света, меняется сила тока. После нахождения кон¬ станты аппарата и регулировки его можно прямо отсчитывать содержание Р2О5 в мг на 100 г почвы. Если измерения производят при температуре 18—22° и через 12—18 мин. после прибавления 1 Stutzer A., Landw. Vers. Stat., 94, 251—264, 1919. И Зак. 2442. Почвоведение
162 глава Н реактивов, то получают результаты с точностью +5% от найден¬ ной величины. Очень быстро и с такой же точностью, как при весовом ме¬ тоде Лоренца, можно определять фосфорную кислоту колоримет¬ рически по Миссону с помощью ванадиево-молибденового реак¬ тива. Хотя зтот Метод был разработан более 40 лет тому назад, В агрономической химии он почти не применялся. Только недавно Герике и Курмис 1 привлекли к нему внимание исследователей. Для определения требуются следующие реактивы: 1. Азотная кислота, разбавленная в отношении 1:2 (по объему). 2. 0,25-процентный раствор ванадата аммония (2,5 г ванада- та аммония растворяют в 500 см3 кипящей воды и после охла¬ ждения смешивают с 20 см3 концентрированной азотной кислоты и доводят водой до 1000 см3). 3. 5-процентный раствор молибдата аммония (50 г молибдата аммония ч. д. а. растворяют в 800 см3 воды при 50° и после охлаждения доводят до 1000 см3). 4. Ванадат-молибденовый реактив: азотную кислоту, раствор ванадата и раствор молибдата смешивают в указанной последо¬ вательности в соотношении 1:1:1. Из слабо кислого раствора берут объем, содержащий 0,25— 6,0 мг РгОб, смешивают с 30 см3 ванадат-молибденового реактива и доводят водой до 100 см3. Спустя 5 мин. появляется желтая окраска, которую можно колориметрировать. Для определения калия в шести сельскохозяйственных иссле¬ довательских учреждениях испытывали почвенные растворы, ко¬ торые были приготовлены различными методами. Фирмы Цейса и Сименса выпускали для анализа калия пламенные фотометры системы Шукнехта и Вайбеля. Новая аппаратура фирмы Ланге (Берлин — Лихтерфельде) является по сравнению с ними шагом вперед, так как в ней используется высокочувствительный зер¬ кальный гальванометр, который дает возможность анализировать и растворы, бедные калием 2. Поскольку при определении калия в почве получали одина¬ ково хорошие результаты как при работе с лактатным буферным раствором по Эгнеру, так и с другими растворами, то Рим пред¬ ложил проводить определение калия в тех же почвенных вытяж¬ 1 Gericke S., Kurmies В., Colorimetrische Bestimmung der Pho- sphorsaure mit Vanadat-Molybdat. (Ztschr. f. analyt. Ghemie, 137, 1, 15, 1952). 3 В настоящее время для определения калия, натрия и кальция в почве, в растениях и удобрениях применяется спектральный фотоэлектри¬ ческий метод, позволяющий определить указанные элементы, начиная с кон¬ центрации 1 мг на 1 л раствора. Описание метода и аппаратуры приводится в руководстве «Агрохимические методы исследования почв», раздел «Методы спектрального анализа» (Д. Н. Иванов)', изд. АН СССР, 1954. — Прим. ред.
ХИМИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ПОЧВЫ 163 ках, в которых определяется и фосфорная кислота. Этот способ был еще раз проверен Германом и Ледерле и рекомендован как наиболее подходящий «для быстрого и точного определения важных для растений питательных веществ — фосфорной ки¬ слоты и калия — во всех минеральных почвах одним рабочим приемом». К методу Эгнера мы еще вернемся позже. Ниже приводится литература по этому вопросу. (БУКВОЙ «Р» ОБОЗНАЧЕНА ЛИТЕРАТУРА ПО ФОСФОРНОЙ КИСЛОТЕ, «К» — ПО КАЛИЮ) А11 еп F., Wеi 1 a nd Н., Loofmann Н., Ztschr. f. Pflanzenernahrung, Dungung u. Bodenkuride, A 32, 33—35, 1933 (P). Beutelspacher H., Inaug. Diss. Hohenheim, 1930, Ztschr. f. analyt. Chemie, 82, 224, u. f., 1930 (K, kolorim). E g n ё г H., Kohler G., Nydahl, Ann. d. Landw. Hochsch. Uppsala 6, 25, 1938. Giesecke T., Rathje W., Krummel W., Ztschr. f. Bodenkunde u. Pflanzenernahrung, 7, 173—178, 1938 (K). Herrmann R., Ztschr. f. Bodenkunde u. Pflanzenernahrung, 29, 252—274, 1942. (Zusammenfassender Bericht) (K). Herrmann R., Lederle P., Metzen O., Ztschr. f. Bodenkunde u. Pflan¬ zenernahrung, 24, 356—369, 1941 (P). Herrmann R., Lederle P., Ztschr. f. Bodenkunde u. Pflanzenernahrung 26, 105—124, 1941; 30, 189—196, 1942, (K); 32, 306—315, 1943 (P); 34, 1—19 1944. (Zusammengeflasste Arbeitsforschrift) (K + P). Herrmaan n R., Sindlinger F., Ztschr. f. Bodenkunde u. Pflanzenernah¬ rung, 4, H. 1/2, 1937. Kertscher F., Ztschr. fiir Bodenkunde u. Pflanzenernahrung, 9/10, 758—765, 1938. Lederle P., Ztschr. f. analyt. Chemie, 121, 403—411 (1941) (P). Lehmann W., Ztschr. f. Bodenkunde und Pflanzenernahrung, 9/10, 766—776, 1938 (K). Rauterberg E., Knippenberg E., Ztschr. f. angewandte Chemie, 53, 477—479, 1940 (K); Ztschr. f. Bodenkunde u. Pflanzenernahrung, 20, 365—384, 1941. R i e h m H., Ztschr. f. Pflanzenernahrung, Diingung u. Bodenkunde, A. 25,323, 1932; Ztschr. f. Bodenkunde u. Pflanzenernahrung, 21/22, 316—327, 1940 (P); 31, 346—356, 1943 (K). Die Phosphorsaure, 8/9, 436—455, 1940, und 1, 167—178; 1943 (P). Schmitt L., Deutscher Forschungsdienst, 3, 596, 1937. Wrangell M. v., in Honcamp, «Die Pflanzenernahrung», Berlin, Verlag J. Springer, 917—918 1931 (P); 921—922 (K), (kolorim.). Z i n z a d z e Sch. R., Ztschr. f. Pflanzenernahrung, Diingung u. Bodenkunde, A. 23. 447—454 (P).
164 ГЛАВА И ОПРЕДЕЛЕНИЕ КАЛЬЦИЯ1 *После удаления из почвы органического вещества и выделения кремневой кислоты фильтрат подщелачивают содой и потом осто¬ рожно добавляют соляную кислоту до растворения образующегося осадка. Затем осаждают железо 20—40 см3 раствора ацетата натрия при длительном помешивании и кипении, добавляют еще 20 см3 раствора ацетата натрия и кипятят в течение 15 мин., под¬ держивая объем жидкости 150—200 см3. После выделения осадка и охлаждения жидкости последнюю доводят до 250 см3 и для ана¬ лиза отфильтровывают точно определенную часть (125 см3). Ее смешивают с солью бромноватистой кислоты до получения жел¬ той окраски, потом подщелачивают аммиаком и кипятят до выде¬ ления гидрата перекиси марганца; затем еще раз кипятят с до¬ бавлением аммиака и отфильтровывают гидрат перекиси мар¬ ганца. В горячем фильтрате не должно быть следов марганца. После этого фильтрат слабо подкисляют, добавляя по каплям уксусную или соляную кислоту с удельным весом 1,1, подогре¬ вают и медленно осаждают щавелевокислым аммонием. Несколько часов спустя, после того как осадок щавелевокис¬ лой извести выкристаллизуется, его отфильтровывают, промы¬ вают горячей водой и высушивают. Потом прокаливают сперва на горелке Бунзена, затем в течение 10 мин. на паяльной грелке и после охлаждения в эксикаторе над концентрированной серной кислотой взвешивают окись кальция (СаО). § 30. Приготовление почвенных вытяжек для определения количества усвояемых ■ питательных веществ в почве Химически точное определение общей суммы питательных веществ в почве возможно лишь при полном переводе их тем или иным путем в раствор. Однако основная масса растворившихся при этом веществ не может рассматриваться как собственно питательные вещества. Поэтому решили считать «запасом питательных веществ» только то их количество, которое извлекается из почвы горячей соляной кислотой. При обработке почвы любим количеством какой-либо кислоты всегда растворяется только часть составляющих ее веществ, дру¬ гая же часть остается нерастворенной; если мы сольем получен¬ ный раствор и добавим новое количество той же кислоты, то снова часть компонентов почвы растворится, часть же останется 1 Согласно правилам Общества сельскохозяйственных опытных станций Германии.
ХИМИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ПОЧВЫ 165 нерастворенной; если этот процесс продолжить дальше, то, сле¬ дуя химическому закону действующих масс, можно практически перевести в раствор всю почву. Этот процесс последовательного экстрагирования завершается тем скорее, чем крепче данная ки¬ слота, чем больше количество ее, приходящееся на единицу веса почвы, и чем продолжительнее ее воздействие на почву. Здесь нет каких-либо ограничений. Однако наблюдениями установлено, что почва переходит в раствор тем скорее, чем мельче ее частицы, так как при этом больше поверхность почвы, на которую воздей¬ ствует кислота, и процесс соответственно ускоряется. Выбор растворителя и количества его, которое взаимодействует с едини¬ цей почвы, а также времени взаимодействия и температуры, при которой это взаимодействие происходит, произвольный, и поэтому эти методы являются условными, а не точными. Мы хотим при¬ вести здесь два подобных метода', которые были предложены 2-й Комиссией по химии почвы Международного общества почво¬ ведов (Intern. Mitt. f. Bodenkunde, V, 1915, S. 25—52), но в § 31 мы еще вернемся к новейшим исследованиям в этой области. Первый из этих методов имеет целью по возможности опреде¬ лить «общие запасы питательных веществ» почвы, второй — установить количество питательных веществ, которые могут быть использованы растениями. Экстрагирование почвы соляной кислотой. Для первого из этих методов Зигмонд1 2 предложил в соответ¬ ствии с опытами Хильгарда нагревать почвенную пробу на кипя¬ щей водяной бане с 10-кратным весовым количеством соляной кислоты с удельным весом 1,115 (приблизительно 23-процентная) в течение 5 дней. Для этого 10 г воздушно-сухой почвы помещают в колбу Эрленмейера из иенского стекла емкостью 400—500 см3 и заливают 100 см3 соляной кислоты. Колбу закрывают корковой пробкой с отверстием, через которое проходит трубка длиной 1 м и внутренним диаметром 6—9 мм, служащая обратным холодиль¬ ником и предотвращающая испарение раствора; колбу помещают в кипящую водяную баню на 2 см ниже уровня воды и оставляют в ней на 120 час. Но поскольку, как было сказано, речь идет об условном методе, кажется вполне приемлемым предложение Ве- стерберга 3 о снижении продолжительности кипячения до 2 час4. Экстрагирование при прмощи воды, насыщен¬ ной углекислотой. При этом методе для растворения пи¬ тательных веществ почвы используются лишь такие реактивы, которые имеются в распоряжении и самих растений, а именно 1 Konig J., Hasenbaumer J., Landw. Jahrb., 55, 185—252, 1920. 2 Sigmond A., Intern. Mitt. f. Bodenkunde, 4, 271—326, 336—362, 1914; 5, 165—224, 1915. 3Vesterberg A., Intern. Mitt. f. Bodenkunde, 4, 318, 1914. 4 Hiss ink D. J., Intern. Mitt. f. Bodenkunde, 5, 1—24, 1915,
166 ГЛАВА II вода и углекислота. Поскольку содержание углекислоты в воде изменяется в зависимости от температуры, последнюю независимо от того, что она влияет на растворимость различных питательных веществ, надо регулировать. Описанные ниже опыты дали воз¬ можность подробно изучить зависимость скорости растворения различных питательных веществ от температуры, содержания углекислоты в воде, количества воды и, наконец, от продолжи¬ тельности ее воздействия. При этом было обнаружено, что при повторном экстрагировании этой же почвы растворялись новые количества питательных веществПри достаточно большом ко¬ личестве экстракций, в конце концов растворяется такое же коли¬ чество, например, фосфорной кислоты, как и при работе методом с соляной кислотой. При экстрагировании может наступить со¬ стояние равновесия, которое зависит не только от растворимости данного питательного вещества, но также от перехода в раствор всех остальных солей, имеющихся в указанной почве. Это явле¬ ние Раманн2 назвал «буферным действием». Разумеется, что раствор солей, в котором, несмотря на насыщенность углекисло¬ той, дальнейшее растворение соответствующих питательных ве¬ ществ больше не происходит, имеет в каждой почве иной состав; конечный результат у различных почв не может быть всегда оди¬ наковым. Поэтому возникла мысль поставить опыты с постоян¬ ным удалением из раствора находящихся в нем солей3. Эти опыты, независимо от трудности поддержания постоянной темпе¬ ратуры раствора, потерпели неудачу ввиду невозможности регу¬ лировать время действия воды. Проведение опытов мыслилось та¬ ким образом, чтобы насыщенная углекислотой вода определен¬ ной температуры непрерывно профильтровывалась сквозь почву; но фильтрация у различных видов почвы в зависимости от их водопроницаемости протекает с различной скоростью. Кроме того,, несмотря на постоянное просачивание жидкости, нельзя быть уве¬ ренным, что все твердые частицы почвы всегда одинаковым обра¬ зом соприкасаются с растворителем. Как указывалось ранее, вода наиболее быстро фильтруется через большие капилляры, в кото¬ рых трение о твердые частицы почвы наименьшее. Количествен¬ ное удаление растворенных солей, естественно, возможно лишь в том случае, когда вода не застаивается на почве и добавляемое, каждый раз количество ее всегда равно отфильтрованному. Невозможность добиться успеха в этом направлении навела На мысль отжимать из почвы водную вытяжку, которая давала бы * *1 Lemmermann, Foerster, Einecke, Landw. Jahrb., 40, 260, i9il. Ma Sch h a U p t I. G., Versl., v. Landbouwkundige Onderzofekingen der Rijksianbouwprbefstation, 17, No. 15, u. T. Saidel — Bukarest. * Ramann E., Ztschr. f. Forst- und Jagdwesen, 54, 4—11, 1922. 8Ramann Ё., Iilterfl. Mitt. f. Bodenkunde, 5, 43, 51, 1915. Masch- h a u p t, 1 c. 23, 1919.
ХИМИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ПОЧВЫ 167 представление о растворенных питательных веществах, находя¬ щихся в данный момент в почве. Но и эти опыты, впервые по¬ ставленные Раманном и Ван-Зилем *, не вышли за пределы на¬ чальной стадии. Это и понятно, так как количество питательных веществ в отжатых почвенных вытяжках, естественно, зависит от прибавленного к почве количества воды. Если полученные прес¬ сованием вытяжки образуют насыщенный раствор, то извлекае¬ мое количество питательных веществ пропорционально количе¬ ству воды и находится в прямой зависимости от влажности почвы в момент прессования. В наших опытах по получению вытяжек нижеописанными спо¬ собами мы часто имели дело с такими «насыщенными раство¬ рами». В этих случаях метод экстрагирования, при котором под¬ держиваются постоянными температура, давление, и концентрация углекислоты в воде, дает более верные и лучше сходящиеся ре¬ зультаты. При определении концентрации насыщения для экстракции требуется как максимум пятикратное отношение веса воды к весу почвы. Я перехожу к описанию нашего прибора для экстрагирования почвы водой, постоянно насыщенной углекислотой2. Прибор для экстрагирования (рис. 23). Бутыли для экстрагирования помещаются в водяной термостат, представ¬ ляющий собой длинный жестяной ящик, наполненный водой, температура которой при помощи терморегулятора (а) и двух мешалок (на каждые 8 сосудов) поддерживается на определен¬ ном уровне, например +30°. К стене над термостатом плотно прикреплена доска (б), в которой скобами на винтах закреплены горлышки бутылей емкостью 2,5 л (ж). Над доской к стене прикреплен вал (в), который приводится в движение мотором (для 40 мешалок достаточна мощность 1/8 л. с.). Находящиеся в бутылях мешалки через деревянные шкивы посредством спиралей из тонкой латунной проволоки со¬ единены с валом, расположенным на одной с ними высоте. Над валом размещается подводка для углекислоты. Углекислота из баллона через узкую стеклянную трубку, лежащую на прикреп¬ ленной к стене доске (г), и стеклянные краны поступает в каж¬ дую бутыль для экстрагирования. Для лучшей регулировки тока углекислоты позади стеклянных кранов помещаются небольшие, до половины наполненные водой скляночки (д), сквозь которые проходит углекислота до ее поступления через резиновую и стек- лянную трубки в бутыли для экстрагирования. т Ramann Е., М а г z S., Bauer, Intern. Mitt. f. Bodenkunde, 6,1—26, 1916; Landw. Vers. Stat., 88, 380—382, 1916. Z у 1 P., v., Journ. f. Landw., 64, 201, 1916. Ehrenberg P., Zyl J. P., v., Intern. Mitt. f. Bodenkunde, 7, 141—175, 1917. J M i t s c h e г 1 i c h E. A., Landw., Jahrb., 36, 309—369, 1907; 39, 299—338, 1910.
i68 ГЛАЁА li Над доской помещается отсасывающая установка (е), под термостатом — запасные бутыли для экстрагирования (ж) и iFT-f в л в Рис. 23. Прибор для получения углекислых вытяжек. склянки для отсасывания (з), в другом месте у стены — пробки с лопастными мешалками (и).
ХИМИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ПОЧВЫ 169 ШШШЛ ===3t ""'в 7ч В качестве сосудов для экстрагирования мы берем широкогор- лые цилиндрические бутыли емкостью 2500 см3. Их закрывают пробкой с мешалкой (рис. 24), состоящей из трех стеклянных, несколько косо поставленных лопастей, вплавленных в стеклян¬ ную палочку. Стеклянная палочка проходит через короткую стеклянную трубку, закрепленную в центре пробки, и подвеши¬ вается над нею при помощи ролика. Трение стекла о стекло здесь уменьшается благодаря смазке жиром. Сбоку от ролика пробку наискось пробуравливают и в отверстие встав¬ ляют прямую тонкую стеклянную трубку для подачи углекис¬ лоты; трубка доходит до дна и упирается в стен¬ ку бутыли, чтобы не пре¬ пятствовать работе ме¬ шалки. После загрузки почвой и водой бутыли ставят в термостат и перемешивают почву с водой при непре¬ рывном поступлении угле¬ кислоты и постоянной тем¬ пературе. Отделение рас¬ творенных питательных веществ следует произво¬ дить при той же темпера¬ туре. Для этого бутыли оставляют в термостате, но вынимают из них мешалки и опускают в почвенную суспен¬ зию глиняные фильтры Пукаля (рис. 25, к). Они соединены с от¬ сасывающими склянками (рис. 25, з) емкостью 2000 см3. Отса¬ сывающие склянки стоят на одной доске с бутылями таким образом, что к каждой склянке свободно подходят трубки от водо¬ струйного насоса для создания разрежения. Жидкость при фильтровании сохраняет постоянную температуру, так что рас¬ творенные соли не могут опять выпасть в осадок под влиянием перемены температуры. Понятно, что глиняные фильтры после каждого употребления следует очищать. Для этого их помещают в уксусную кислоту, затем промывают 1 л водопроводной воды и высушивают при 200—220°. Если фильтрация замедляется, их следует отшлифовать с внешней стороны известковым песча¬ ником. В последнее время мы проводим наши опыты с водой, насы¬ щенной углекислотой, приготавливаемой в цилиндрическом со¬ суде высотой 90 см и объемом 60 л, в которой углекислота по¬ ступает снизу. Это особенно необходимо в случае определения концентрации насыщения почвенной вытяжки питательными Рис! 24. Мешалка. Рис. 25. Приспособление для фильтрации.
170 ГЛАВА И т веществами при узком соотношении воды и почвы. Продолжи¬ тельность экстрагирования мы установили в 8 час.1 Если мы хотим экстрагировать почву различным количеством воды, то в бутыли на каждые 2 л следует брать разное количе¬ ство почвы или на каждые 100 г почвы разное количество воды. Наконец, следует еще указать на то, что подобное экстрагиро¬ вание водой, насыщенной углекислотой, можно часто повторять с одной и той же пробой почвы. Мы нашли при этом, что при многократном повторном экстрагировании почвы в углекислоте растворяется примерно такое же количество питательных ве¬ ществ, как и в солянокислой вытяжке. Зайдель2 установил, что количество растворенных питательных веществ в первой вытяжке так относится к количеству нх во второй вытяжке, как количе¬ ство их во второй — к количеству в третьей, в третьей — к четвер¬ той и т. д.; это означает, что при растворении мы имеем дело с логарифмической функцией 3, которая ясно выявляется, если на оси х откладывать число последовательных экстракций, а на оси у — общее количество экстрагированных питательных веществ. Позже мы к этому еще вернемся. § 31. Явления растворимости в почве Я позволю себе изложить здесь свои наблюдения над про¬ стейшим случаем — растворением чистой соли, а именно трикаль- цийфосфата. Если время, в течение которого растворяется соль, было бы бесконечно велико, то при большом количестве воды должна бы раствориться вся соль или такое ее количество, которое сделает раствор насыщенным этой солью. Но поскольку время не бесконечно велико, то оно часто не¬ достаточно для растворения всего количества соли или для полу¬ чения насыщенного раствора. Оба случая имеют место или при очень малом количестве соли, или при очень малом количестве насыщаемой воды. Обычно при данных условиях растворяется совершенно определенное количество соли, и поэтому необхо¬ димо исследовать, как нарастает с течением времени и с увеличе¬ нием количества воды «скорость растворения». Мы хотели подойти к этому вопросу экспериментально, упо¬ требляя для растворения различное количество воды. В результате 8-часового взаимодействия трикальцийфосфата с водой, насыщенной углекислотой при + 30°, растворилось сле¬ дующее количество фосфорной кислоты (табл. 63). 1 М a s с h h a u р t J. G., S i n n i g e L. R., Versl. v. Landbouwkundige Onderzoekingen der Rijkslandbouwproefstation No. XI, 1912. 2 Internationale Geselschaft f. Bodenkunde, 1. Ber. d. Gemeinschaftsarbeit, Konigsberg 12—19 Juli 1936, unter P a v 1 о v s c h i S. 26. * Wilhelmy L., Poggendorfs Annalen, 81, 413—433, 499—526, 1850,
Химические методы исследования почвы i71 Таблица 63 При постоянном количестве удобрения При постоянном количестве воды Количество растворилось Ря05 у, °/о среднее количество концентрация аг, о/0 ВОДЫ W, см3 найдено вычислено удобрения xt г найдено вычислено 250 3,15 Насыщение 0,4 1,260 1,290 500 6,45 з> 0,2 1,290 1,290 1000 12,63 » 0,1 1,263 1,274 1500 18,14 18,40 0,0667 1,211 1,216 2000 22,90 22,80 0,0500 1,145 1,135 4000 28,90 29,00 0,0333 0,963 0,964 4 500 33,60 33,73 0,0222 0,747 0,753 5ЛЮ0 . 34,87 34,62 0,0200 0,697 0,698 10 000 37,03 37,22 0,0100 0,370 0,365 Вычисленные величины определялись по следующим уравне¬ ниям: 1. При постоянном количестве удобрения: lg (37,4 — у) = 1,6442—0,00024 w. 2. При постоянном количестве воды: lg (1,29 — г) = 0,1600 — 19,4л:. Очевидно, что определение можно вести двумя способами: во- первых, определяя количество фосфорной кислоты, извлеченное из единицы почвы или удобрения при меняющемся количестве воды, и, во-вторых, устанавливая количество извлеченной фос¬ форной кислоты на единицу воды при меняющемся количестве удобрения, т. е. определяя концентрацию раствора. В первом случае сначала мы имеем насыщение и в конце полное растворе¬ ние; во втором случае — наоборот. Тангенс нулевой точки кривой, соответствующей первому уравнению, дает нам, таким образом, концентрацию при насыще¬ нии, а тангенс нулевой точки кривой, соответствующей второму уравнению, — наоборот, общее количество растворимой фосфор¬ ной кислоты. Мы 1 сделали из этого вывод, что при определении скорости растворения питательных веществ надо принимать во внимание прежде всего абсолютное количество растворимых пи¬ тательных веществ и, кроме того, концентрацию, при которой они Насыщают раствор 2. 'Mitscherlich Е. A., Simmermacher W., Landw. Jahrb., 43, 418—433, 1912; 3», 299—334, 1910. 2 R i n d е 1Г A., «Ober Loslichkeitsbestimmungen in der Agrikulturchemie», Akadem. Einladungsschrift, Helsingfors, 1910.
ШВА it . 172 Но хотя эти факторы весьма существенны и должны прини¬ маться во внимание при определении скорости растворения пита¬ тельных веществ, кроме них следует считаться и с другими фак¬ торами, на что указывают следующие соображения. Если обозначить 5 — концентрация насыщения раствора, z — концентрация раствора в данный момент, 5 — г — разность концентраций, I — расстояние между насыщенным и данным раствором, S — z то —^ градиент концентрации; если Д — константа диффузии и t — время, ^£ = д5- dt или, интегрируя, lg (S — z) = C — За время t переменными величинами могут быть как коли¬ чество соли, так и количество воды, потому что чем больше коли¬ чество соли или чем меньше количество воды, тем меньше потре¬ буется времени для получения определенной концентрации. Отклонения от этой закономерности могут возникнуть вслед¬ ствие того, что с увеличением количества уже растворившейся соли поверхность растворяемой соли уменьшается. Если раство¬ ряемые соли очень размельчены, то уменьшение поверхности соли будет пропорционально ее весу и поэтому не будет влиять на эту закономерность, что имеет место при тонко размолотых удобрениях. Если же питательные вещества растворяются очень медленно и у твердых частиц будут растворяться лишь верхние слои, то уменьшение поверхности заметно сказывается на ско¬ рости растворения, которая в этом случае становится функцией взятого количества удобрения или почвы и, возможно, выра¬ жается как показатель степени. Если два удобрения имеют различную степень измельчения, то это отражается на скорости их растворения. Об этом можно судить по гигроскопичности. Если одно и то же питательное ве¬ щество содержится в почве в разных соединениях и последние имеют различную величину зерен, то простой логарифмический закон растворимости принимает другие формы. Мы хотим пока¬ зать это на исследовании двух видов почвы, из которых одна в результате внесения фосфорных удобрений дает более высокий урожай (табл. 64). Вычисленные величины определялись по следующим уравне¬ ниям. Для садовой почвы: lg (0,001545 — г) = (0,1889 — 3) — 0,00644 • х. Для суглинистой почвы: lg (0,000 066 — г) = (0,8195 — 5) — 0,5 • х2.
Химические методы исслёДования почвы 1?3 Таблица 64 Концентрация фосфорной кислоты в почвенном растворе различных почв Количество почвы x, в г на 10 л воды Садовая почва Суглинистая почва найдено вычислено найдено вычислено 2000 0,001 576 0,001 545 0,000 063 6 0,0000660 1000 0,001 536 0,001 545 0,000065 2 0,0000660 200 0,001 552 0,001 545 0,000064 8 0,000066 0 100 0,001 206 0,001 201 0,0000669 0,000066 0 33, 33 0,000668 0,000615 0,0000476 0,000 046 0 20 0,000 434 0,000 422 0,000037 7 0,0000373 13, 33 0,000315 0,000294 0,000031 5 0,000.031 8 10 0,000248 0,000231 0,000 027 3 0,0000276 3, 33 0,000 095 0,000 097 0,000 0150 0,0000159 2 0,000062 0,000065 0,0С0 0110 0,0000102 1, 33 0,000045 0,000050 0,000 0080 0,0000086 1 0,000038 0,000043 0,000 007 3 0,0000072 Два вида почвы или два удобрения, содержащие точно одина¬ ковое количество доступных питательных веществ, могут в агро¬ номическом отношении действовать неодинаково, что связано с различной скоростью растворения питательных веществ, а также в значительной степени с определяющей эту скорость концентрацией насыщения растворов. Вопрос о том, какое соотношение между почвой и водой наи¬ более целесообразно установить для определения скорости рас¬ творения питательных веществ, я оставил открытым, так как не думаю, что можно обойтись без построения всей кривой раство¬ римости. Все же можно посоветовать выбирать соотношение 1 :5,1: 10 и 1: 20 или брать на 100 г почвы 500, 1000 или 2000 см3 воды. Возможно, что вместо количества питательных веществ, из¬ влекаемых из почвы раствором, следовало бы определять концен¬ трацию питательных веществ в растворе', чтобы судить о коли¬ честве питательных веществ, доступных растениям1 2. 1 R i n d е 11 A., Verhandl. der II Intern. Agrogeologen-Konferenz, Stock¬ holm, 99—108, 1910. 2 S a i d e I T., Ann. Inst. Geol. al Romaniei, 16, 742 u. !., 1934; Ztschr. f. Bodenkunde u. Pflanzenernahrung, 21/22, 601—620, 1940. 1. Ber. d. Gemein- schaftsarbeit d. Intern. Bodenk., Gesellsch. Konigsberg, 33, 1936. Pavlovschi G. u. Mitarbeiter Ann. Inst. Cercertari Agr. al Romaniei-Bukarest, 6, 288—291, 1934; 9, 151—159, 1937; 10, 385—394, 1938; Ann. Inst. Geol. al Romaniei, 15, 250—254, 1939.
174 rjIAhA it Сказанное о химическом анализе почвы, естественно, в равной степени относится и к анализу удобрений, так как удобрение, вне¬ сенное в почву, становится частью почвы. Однако исследование удобрений в чистом виде для установления их агрономической ценности имеет то большое преимущество, что оно свободно от воздействия других факторов, влияющих на условия раствори¬ мости в почве. § 32. Явления абсорбции в почве Соли, химически индиферентные по отношению к другим твердым частицам почвы, или усваиваются растением, или посте¬ пенно растворяются и уходят вместе с просачивающейся водой в подпочву, т. е. не будут больше использоваться растениями. Если сила их притяжения к определенным частицам почвы больше, чем к воде, то они могут отлагаться на поверхности этих частиц или адсорбироваться ими подобно тому, как адсорби¬ руется гигроскопически связанная вода. Эта адсорбция, есте¬ ственно, будет тем больше, чем больше поверхность твердых час¬ тиц, участвующих в этом процессе; она не зависит от химиче¬ ского сродства и поэтому не подвержена влиянию химических процессов. Химическая абсорбция в противоположность адсорбции пред¬ ставляет собой чисто химическое явление, протекающее, однако, очень медленно вследствие относительно малой поверхности круп¬ нозернистых частиц почвы, и пропорциональна величине этой по¬ верхности. Поэтому она производит впечатление физической ад¬ сорбции. Из всех работ, относящихся к этой области, следует, что физическая адсорбция питательных веществ никогда не может быть полностью отделена от химической абсорбции ’. Поэтому в дальнейшем мы будем говорить лишь о явлениях абсорбции. Если почву удобрить солью и полить водой, в которой соль будет растворяться, то постепенно в этой системе наступит со¬ стояние равновесия. Раствор при этом будет иметь совершенно определенную концентрацию. Согласно сказанному ранее, часть соли растворится, другая часть, диффундируя в растворе, войдет в соприкосновение с твердыми частицами почвы, прореагирует на поверхности их и, таким образом, абсорбируется. Гиссинк1 2 исследовал при постоянной температуре +30° систему: т — насыщенная углекислотой вода, b — глинистая почва и а — аммиачный азот. За равновесное принималось со¬ 1 Ehrenberg Р., «Die Bodenkolloide», 2. Aufl. Dresden u. Leipzig, 283—288, 1918. R a m a n n, E., S p г e n g e 1 A., Landw. Vers. Stat., 92, 127—146, 1916. 2 Mitscherlich E. A., Landw. Jahrb., 46, 413—430, 1914. His- sink D. J., Landw. Vers. Stat., 81, 3 u. f., 1913.
ХИМИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ПОЧВЫ 175 стояние, которое наступало через 24 часа после смешивания ком¬ понентов. Почва обрабатывалась сперва раствором сернокислого аммония, затем промывалась дистилированноб водой. Она со¬ держала после этого еще 0,179 г азота, который мог быть абсорб¬ ционно-связанным. На каждые 100 г почвы (6) воздействовали различным количеством воды (т), благодаря чему из почвы каждый раз извлекалось некоторое количество азота (а) до тех пор, пока силы притяжения Ь и т не пришли в равновесие. Результаты опытов приведены в табл. 65. Таблицабб Вес почвы, приходя¬ щейся на 1 см3 ВОДЫ, 2 Количе¬ ство N, растворив¬ шегося в 100 см3 ВОДЫ, М2 Количество воды, при¬ ходящейся на 1 г Количество N, перешедшего в рас¬ твор из 1 г почвы ме (система а) Количество N, абсорбированного 1 2 ПОЧВЫ, М2 (система Ь) Количе¬ ство N в системе а+6, М2 почвы, см3 найдено вычислено найдено вычислено 0,02 1,22 50 0,61 0,62 1,18 1,17 1,79 0.01 0,80 100 0,80 0,78 0,99 1,01 1,79 0,005 0,54 200 1,08 1,07 0,71 0,72 1,79 0,0025 0,335 400 1,34 1,35 0,45 0,44 1,79 0,00125 0,192 800 1,54 1,54 0,25 0,25 1,79 0,00100 0,157 1000 1,57 1,59 0,22 0,20 1,79 0,00050 0,084 2000 1,68 1,68 0,11 0,11 1,79 • Величины абсорбции вычислены по уравнению lg (1,20 — 6) = lg 1,20 — 805 (1) в котором В — количество почвы, а Ь — абсорбированное коли¬ чество азота в миллиграммах. > Величины для раствора вычислены по уравнению lg (а—0,59) = lg (1,79 — 0,59) — 805, (2) в котором В — также количество почвы, а — количество раство¬ рившегося азота в миллиграммах. Так как а -f- 6=1,79, что верно для каждого случая, то, подставляя эту величину в уравнение (1), получим: lg (а — 0,59) = lg 1,20 — 80В, т. е. уравнение (2). Следовательно, растворение и абсорбция находятся в прямой взаимосвязи друг с другом. При этом, как видно из уравнения (1), абсорбция составляет максимум 1,20 мг азота. Остальные 0,59 мг при данных условиях не участвуют ни в процессе раство¬ рения, ни в абсорбции, что видно также из уравнения (2). Если при помощи этих уравнений выразить зависимость количества растворенных и абсорбированных веществ от количества воды W, то для раствора уравнение примет вид lg(l,60 — a) = lgl,20—0,00171F (3)
176 ГЛАВА а и для абсорбции lg(ft — 0,19) = lg 1,20 — 0.00171F. “ (4) Из этих уравнений также вытекает, что лишь 1,20 мг азота может быть и абсорбировано и растворено; из остальных же 0,59 мг азота 0,19 мг постоянно, т, е. необратимо абсорбирова¬ лось, в то время как 0,40 мг азота длительное время оставалось в растворе. Концентрация раствора (с), рассчитанная на единицу воды, в зависимости от количества почвы (В) возрастает до концен¬ трации насыщения согласно уравнению lg(l,60—-с) =0,1855 — 30.5. (5) Из вышеизложенного мы опять видим, что 1,79—1,60 мг азота не могут больше раствориться в единице воды, потому что при дан¬ ных условиях опыта уже при 1,60 мг N достигалась концентра¬ ция насыщения. При изменении условий опыта, например темпе¬ ратуры или содержания углекислоты в воде, естественно, должны измениться и абсолютные величины. Согласно вышесказанному, мы имеем здесь дело с взаимо¬ связью между растворением и абсорбцией, которые подчиняются вполне определенным законам, дающим нам полное представле¬ ние об этих явлениях. Как было показано, аммиачный азот может повторно абсорбироваться и растворяться. Этот процесс с 1,20 мг азота является обратимым в любом направлении. Явления абсорбции почвой самых различных питательных веществ качественно наблюдались и подробно изучались. Не требуется пояснять, что кислоты абсорбируются почвами, имеющими щелочную реакцию, а основания — кислыми почвами, в соответствии с их щелочностью или кислотностью. Но как обстоит дело с кислотами и основаниями, если они поступают в почЬу не в свободном состоянии, а в форме солей, как это обычно бывает при удобрении? Из того, что ионы солей ведут себя в растворе как самостоятельные тела, следует, что соли, у которых могут абсорбироваться анионы и катионы, погло¬ щаются не как единое целое; обе составляющие их части абсор¬ бируются независимо друг от друга. В зависимости от свойств почвы из одной и той же соли абсорбируется . больше или анионов, или катионов. При этом возможно, что, согласно закону действующих масс, катионы и анионы солей вытесняют соответ¬ ственно катионы и анионы из соединений, находящихся в почве. Изучению абсорбции', и в частности катионного обмена, особенно способствовали работы Д. Н. Прянишникова1 2 и так 1 Intern. Mitt. f. Bodenkunde, 8, 274—283, 1919. 2Prjanischnikow D. N.. (Прянишников Д. H.) Landw. Vers. Stat.. 75, 359, 191 j; 79/80, 667, 1913.
ХИМИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ПОЧВЫ 177 рано умершего, к сожалению, Вигнера '. Согласно Майеру* 2, Уэй уже в 1850 г. в Ротамстедте3 впервые установил, что при филь¬ тровании через почву раствора аммиачных или калийных солей часть аммиака или калия не обнаруживается в фильтрате, а взамен их появляются другие основания, с которыми связы¬ ваются остатки кислот — азотной, серной или соляной. Исследо¬ вания в этой области не прекращались и после того, как Либих нашел, что после внесения углекислой извести в почвы, сильно поглощающие калий, добавление кремнекислого калия весьма значительно повышало поглощение кремневой кислоты, что почвы, богатые гумусом, поглощали лишь калий, не задерживая- кремневую кислоту, и, далее, что растворимое калийное стекло в исключительно больших количествах поглощается гидратом окиси алюминия. ' Поворотным пунктом в этой области явились работы Ганса4, который благодаря изготовлению искусственных цеолитов смог проводить исследования в более чистом виде. Он разделил эти важные для абсорбции соединения на алюмосиликаты и диалюмо¬ силикаты. Алюмосиликаты содержат щелочи и щелочные земли, соединенные с глиноземом так, что один атом А1 может быть связан с тремя атомными группами ОК. Обмен основа¬ ниями происходит здесь легко и полностью. У диалюмосиликатов основания связаны кремневой кислотой. Они содержат перемен¬ ное количество кремневой кислоты, но всегда на одну молекулу алюминия приходится одна молекула основания. Здесь обмен основаниями происходит значительно труднее; но и в этом случае возможно вытеснение молекулы кальция молекулой калия, ко¬ торая абсорбируется. Вигнер и Раманн5 основательно изучили условия, при которых возможен катионный обмен, а Гиссинк6 разработал метод для исследования в этом отношении различных видов почвы7. Ясно, что и этот метод может быть только услов¬ ным, так как обмен катионов, естественно, подчиняется тем же ' Wiegner G„ Journ. f. Landw., 111—150, 197—222, 1912; 11—56, 161, 1913. 3 M а у e г A., Agrikulturchemie, 2. Bd., 1 Abt., 7. Aufl., Heidelberg, 159—161, 1914. 3 W a y, Journ. of the Roy. 'Agric. Soc., 11, 313, 1850; 15, 91 u. f., 1854. 4 G a n s R., Jahrb. d. preuss. geolog. Landesanstalt, S. 23, 1906; S. 63, 1902; 34, Teil 2, 242—282, 1913. s Ramann E., Sprengel A., Junk H., Ztschr. f. anorg. u. allgem. Chemie, 102, 115—128, 1915; 105, 81—96, 1918; 114, 90—104, 1920. Ra¬ mann E., Sallinger H., Ztschr. f. Physik. Chemie, 98, 103—150, 1921. * H i s s i n k D. J., Intern. Mitt. f. Bodenkunde, 8, 274—283, 1919. Versl. v. Landbouwkundige, Onderzoekingen der Rijkslandbouwproefstation, 24, 1920. 7 Основные закономерности катионного обмена в почве были устано¬ влены советским ученым К. К. Гедройцем, работы которого по изучению по¬ глотительной способности почвы положили начало новому направлению, по- 12 Зак. 2442. Почвоведение
178 ГЛАВА It изменяющимся факторам, что и растворимость питательных ве¬ ществ в почве. Относительно абсорбции главнейших питательных веществ необходимо добавить следующее: А з о т в виде азотной кислоты образует только растворимые соли и, следовательно, не абсорбируется, но в виде аммиака он поглощается в большом количестве гумусовыми кислотами 1 и кремневой кислотой. В последнем случае мы находим аммиак в составе двойных силикатов. Он может вытесняться из них другими основаниями, которые поступают в почву при внесении удобрений, и благодаря этому вновь использоваться растениями. Весьма сильное поглощение почвой газообразного аммиака2 происходит вследствие его исключительно большой раствори¬ мости в воде: 100 г воды поглощают 49,8 г газообразного амми¬ ака. Этим объясняется тот факт, что поглощение аммиака, в ко¬ тором участвует и гигроскопическая вода, происходит пропор¬ ционально поверхности почвы3. Участие азота в форме МШ-иона в обмене основаниями мы наблюдали уже раньше. К а лий, так же как и аммиак, участвует в обмене основа¬ ниями. Вследствие этого он может почти полностью поглощаться почвой, но затем снова вытесняется другими основаниями (на¬ трием, кальцием или магнием). По Кемпфу4, одновалентные основания, как например калий, связываются сильнее, в то время как двухвалентные— магний и особенно кальций больше пере¬ ходят в раствор. Гуматы, согласно Кёнигу, также могут абсорбировать калий, но в меньшей степени. Фосфорная кислота. Дисиликаты, содержащие осно¬ вания, могут участвовать в поглощении фосфорной кислоты. Обычно фосфорная кислота поглощается количественно соеди¬ нениями кальция и железа, что особенно имеет место в почвах, содержащих углекислую известь и гидрат окиси железа. Фос¬ форная кислота в почве может быть связана также магнием и окисью алюминия. Но так как в нашем клймате окись алюминия чаще всего встречается в почве в связанном виде, то она не играет в этом процессе большой роли5 * * 8. зволившему подойти к объяснению почвообразовательных процессов и взаимодействия удобрений .с почвой с коллоидно-химической точки зре¬ ния.— Прим. ред. ■ Konig A., Landw. Jahrb., 11, 1 u. f., 1882. 5 Dobeneck V., Forsch. Agrikulturphysik, 15, 216—219, 1892. * Pinner, Kuhn-Archiv, 6, 153 u. f., 1916. 4 Kempf H., Landw. Vers. Stat., 97, 195—217, 1921. 8 Mayer A., Agrikulturchemie, II. Bd., 1 Abt., 7. Aufl., Heidelberg, 1914, 5. 165, Anm. 2,
ХИМИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ПОЧВЫ 173 Закрепление фосфорной кислоты в почве возможно в столь сильной степени, что она, как мы увидим дальше, уже не может рассматриваться как питательное вещество для растений. Кальций встречается в почве в форме углекислых, гуми- новокислых, фосфорнокислых и кремнекислых солей. Как мы видели, он участвует в обмене оснований дисиликатов и алюмо¬ силикатов и может вытеснять другие основания, например калий, или в зависимости от действующих масс сам может быть вы¬ тесненным этими основаниями из своих соединений. При удобрении негашеной известью лишь часть ее переходит в углекислый кальций, другая жр часть связывается дисилика¬ тами, так что при внесении малых доз негашеной извести очень скоро гидроокиси кальция в почве не остается. Однако под вли¬ янием воды отщепление кальция в виде Са(ОН)г может про¬ изойти вновь, что создает возможность поглощения калия и аммония, которое наблюдается именно в почвах, богатых из¬ вестью. Внесение более высоких доз негашеной извести, наобо¬ рот, ведет к появлению в почвенном растворе едких щелочей и тем самым к явлениям отравления культурных растений. Нитраты и хлориды, как правило, дают легко растворимые соединения, как, например, азотнокислый натрий, хлористый кальций и хлористый калий, которые легко вымываются. Фос¬ форная кислота, наоборот, соединяясь с известью или железом, дает трудно растворимые соединения, которые остаются в почве. Сернокислые соли, например гипс, также не вымываются. Для растительности является весьма важным, что все тяже¬ лые металлы, действующие на нее токсически, быстро закреп¬ ляются почвой, и поэтому вредное действие их не проявляется. Кроме физической и химической абсорбции, надо принимать во внимание еще и биологическое поглощение; все растения, растущие на почве, как культурные, так и сорняки, а также бактерии поглощают питательные вещества и при этом настолько их закрепляют, что они уже не могут иметь значения для дру¬ гих растений. Только при разложении растений питательные вещества, связанные в их телах, становятся доступными для последующих культурных растений. Скорейшее включение таких питательных веществ в процесс производства новых растений зависит от быстроты разложения и выщелачивания раститель¬ ных остатков; однако необходимо предотвращать всякое беспо¬ лезное биологическое связывание питательных веществ путем своевременного уничтожения сорной растительности. Биологически поглощенными являются, конечно, и те пита¬ тельные вещества, которые проходят сквозь тела животных и находятся в их отбросах и экскрементах, как например в на¬ возе. К их оценке с агрономической точки зрения мы еще вер¬ немся в дальнейшем. 12*
180 ГЛАВА It § 33. Превращения азота в почве Азот, являющийся питательным веществом, входит в состав как почвы, так и воздуха. Но азот воздуха становится пита¬ тельным веществом для растения только тогда, когда он пре¬ вращается в почвенный азот, т. е. когда он каким-либо путем связывается в почве. Это связывание осуществляется при со¬ действии целого ряда различных бактерий, в том числе живу¬ щих в симбиозе с бобовыми — Bacterium radlcicola legiiminosa- гит, у которых Штапп различает 14 подвидов, которые относит к различным растениям-хозяевам, а также свободно живущими почвенными бактериями. Вопрос о значении этих групп бактерий в азотном питании культурных растений будет рассмотрен позже. Здесь лишь укажем на то, что значение первой группы бактерий было выяснено в оригинальных работах Гельригеля и Вильфарта', в то время как Бертло* 2 первый обнаружил дея¬ тельность свободно живущих азотфиксирующих бактерий, уста¬ новив, что в почве, нагретой до 100°, прекратилось обычное накопление азота, так как микроорганизмы были убиты нагре¬ ванием. Среди свободно живущих азотфиксирующих бактерий также можно выделить различные виды, осуществляющие свою благо¬ датную деятельность при весьма разнообразных жизненных условиях. После того как Виноградский в 1902 г. открыл бак¬ терии Clostridium pasterianurri, жизнедеятельность которых про¬ текает при отсутствии кислорода, был обнаружен еще целый ряд видов микроорганизмов Clostridium и Amylobacter, которые живут в таких же условиях и теперь объединены под общим названием Bacterium amylobacter *А. М. et Bredemann. Bact. as- terosportis, открытые в 1897 г. А. Майером, живут как при нали¬ чии, так и при отсутствии кислорода. Только аэробными яв¬ ляются Azotobader chroococcum и Azotobader agile, из которых первый наиболее распространен, так как его находят почти в каждой почве, если pH ее больше 5,6 (см. § 32). Согласно Джонсону и Липману, он фиксирует азот при величине pH почвы от 6,2 до 8,8; по_Штаппу3 и Рушману, оптимальным для его жизнедеятельности является pH 6,5 — 7,7. Накопленный этими бактериями или освободившийся в результате разложения органических веществ азот подвер¬ ■Hellrigef Н., Wilfarth Н., Untersuchung fiber die StickstofN nahrung der Gramineen und Leguminosen, Ztschr. d. Vereins f. Zuckerrfiben- industrie Beilegeheft, Berlin, Nov. 1898. 2 Berthelot M., Nouvelles recherches sur la fixation de I’azote atmos- pherique par les microbes, C. R. Acad. Sci., 101, 775; 108, 109, 115, 116, 1885. 3 S t a p p C., «Die Bindung des atmospharischen Stickstoffs» in Hon- camp F., «Pflanzenernahrung», Berlin, Verlag J. Springer, 558—567, 1931.
ХИМИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИИ ПОЧВЫ 181 гается в почве разнообразным превращениям. Возникающие при этом процессы совершаются также при участии различных видов бактерий. Следует иметь в виду также,' что, согласно Ваксману', в единице веса сухого вещества различных органических ве¬ ществ содержится совершенно различное количество азота; так, солома и ботва содержат 0,4—0,8%, азотное зеленое удоб¬ рение 2—3%, конский навоз около 1,5%; коровий навоз 3—3,5%. Из бесчисленного количества видов бактерий, участвующих в расщеплении белковых соединений, одни расщепляют их до аммиака, другие же разлагают молекулы белка сперва на сложные компоненты, например на аминокислоты, которые в свою очередь расщепляются дальше другими видами бакте¬ рий. Еще в 1860 г. Пастер2 наблюдал образование аммиака из мочевины благодаря деятельности кокков; после него большое число исследователей обнаружили огромное множество видов бактерий, могущих расщеплять мочевину, а также разлагающих мочевую кислоту в том случае, если она является единствен¬ ным источником азота, находящимся в их распоряжении. При этом они одновременно расщепляют мочевину, образующуюся как вторичный продукт, и превращают ее в аммиак. Согласно Виноградскому, которому мы обязаны классиче¬ скими работами по этому вопросу, превращение аммиака через нитриты в нитраты (процесс нитрификации) осуществляется совершенно различными группами бактерий. Целая группа ор¬ ганизмов, названная им Nitrosomonas, образует нитриты; другая группа, в особенности Nitrobacter, содействует дальнейшему пере¬ ходу нитритов в нитраты. О неуживчивости этих видов бакте¬ рий в различных условиях Виноградский пишет следующее: «До тех пор пока количество органических веществ не доведено до минимума и они не расщеплены на более простые соединения, бактерии, образующие нитриты, несмотря на обилие аммиака, не могут развиваться. Если же они в состоянии начать окисле¬ ние аммиака, то бактерии, образующие нитраты, несмотря на наличие нитритов, все еще остаются бездеятельными, так как они парализуются наличием аммония. Только когда аммиак полностью переведен в нитриты, может наступить третья ста¬ дия естественного процесса — образование нитратов». Но поскольку удалось экспериментально воспроизвести одно¬ временно оба эти процесса, то, по-видимому, вредное влияние аммиака на нитратообразующие бактерии не столь велико. В то время как для перехода аммиака в нитриты и нитраты нужны совершенно разные группы бактерий, обратный процесс i1 Waksman S., Principles of soil microbiology, Baltimore, 897, 1927. i Pasteur L., De l’origine des ferments, C. R. Acad. Sci., 50, 849—854, 1860.
182 ГЛАВА II редукции нитратов совершается при содействии лишь одной группы бактерий при условии, что в их распоряжении имеется достаточное количество богатого углеродом материала. В обра¬ зовании участвуют опять-таки многие виды бактерий; однако при этом восстановительном процессе не накапливаются боль¬ шие количества нитритов или аммиака, так как азот редуциро¬ ванных в аммиак нитратов очень быстро отлагается в клетках микроорганизмов в виде белка плазмы или азотсодержащих запасных веществ. При этом понятно, что он не может быть непосредственно использован культурными растениями, хотя и не теряется для почвы. Иначе происходит процесс в ходе денитрификации, при ко¬ тором редукция нитратов доходит до образования газообраз¬ ного азота. При этом прежде всего происходит восстановление до нитритов. К счастью, этот процесс, связанный с одновремен¬ ным наличием селитры и больших количеств органических ве¬ ществ, возможен лишь при очень незначительном. поступлении в почву кислорода воздуха и поэтому не имеет большого зна¬ чения в сельскохозяйственной практике'. Таблица 66 Влажность ПОЧВЫ В °|o от полной влагоемкости Накопление аммиака Накопление нитратов Фиксация азота (азотобактер) 10 2 И 20 20 8 17 25 30 32 31 25 40 68 62 38 50 85 85 45 60 100 100 75 70 78 40 100 80 57 9 90 90 49 0 45 100 45 0 25 Деятельность всех этих бактерий в значительной степени за¬ висит от влажности и температуры почвы. Так, Ваксман1 2 установил, что число бактерий увеличивалось с повышением влажности почвы до тех пор, пока она не превысила 80% пол¬ 1 S t а р р С., in Н о п с а m р, «Die Pflanzenernahrung», Verlag J. Sprin¬ ger, Berlin, 1931, «Der Boden in biologischer Hinsicht», S. 526—567. 2 Roemer T., Scheffer F., «Ackerbaulehre», Berlin, Verlag P. Parey, S. 94, 95, 1933.
ХИМИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ПОЧВЫ 183 ной влагоемкости. Гривс1 установил следующую зависимость между деятельностью различных групп бактерий и влажностью почвы (табл. 66). Согласно Лёнису, фиксация азота и образование нитратов зависят от температуры следующим образом (табл. 67). Чтобы получить пред¬ ставление о превращениях азота, вызываемых бактери¬ ями, мы в течение вегетаци¬ онного периода при помощи бура брали столбики почвы до глубины 1 м и исследо¬ вали в них нитратный и аммиачный азот2. При этом в образцах почвы площадью 10 см2, взятых из-под раз¬ личных культур с различно следующие количества азота Таблица 67 Температура, °C Фиксация азота Образование нитратов 10 100 100 20 144 125 30 135 120 удобренных участков, мы нашли (табл. 68). Таблица 68 Урожай зерна или клубней, Ц/га Азот, D М2 на 100 см3 почвы • 19 мая 15 июня 1 июля 20 июля 14 ав¬ густа 10 сен¬ тября Картофель без удобре¬ ния 149 12,6 15,4 16,0 9.8 9,1 10,9 Картофель + 400 ц/га конского навоза . . . 224 8,3 11,8 13,7 5,8 5,9 7,8 Картофель + 400 ц/га овечьего навоза . . . 312 27,1 37,5 19,7 10,0 112 15,8 Кукуруза без удобрения 44,4 13,1 17,0 15,0 13,4 9,9 10,5 Кукуруза + 400 ц/га конского навоза . , . 55,7 8,3 8,5 8,1 7,7 7,0 5,8 Кукуруза -f 400 ц/га овечьего навоза . . . 103,5 27,5 35,7 30,2 18,3 13,1 10,9 Люпины без удобрения 38,5 14,6 18,7 16,2 11,1 9,5 11,3 Овес без удобрения . . 29,4 12,9 12,3 8,8 5,3 6,1 — Овес + полное минераль¬ ное удобрение .... 60,7 14,1 13,0 10,0 5,7 6,5 — 1 Greaves J. Е., Zentralblatt f. Bakteriologie, Parasitenkunde u. Infek- tionskrankheiten, Abt. II, 41, 444—459. aMitscherlich E. A., Beutelspacher H., Ztschr. f. Bodenkunde p. Pflanzenernahrung, 9/10 (54/55), 391, 1938.
184 ГЛАВА II Из приведенных данных видно, что при удобрении овечьим навозом в течение вегетационного периода постоянно обра¬ зуются новые количества селитры, чем и объясняются особенно высокие урожаи по овечьему навозу; в приведенных опытах на удобренных им участках урожай кукурузы был почти вдвое выше, чем на участках, удобренных конским навозом. Представляет большой интерес исследовать возможность пе¬ реноса нитрифицирующих бактерий в другие виды навоза и их «разведение» с тем, чтобы способствовать образованию селитры и этим усилить действие азота. Возможно, что этого можно достигнуть внесением прослойки овечьего навоза в другие виды навоза или, наоборот, прослаивая другими видами навоза овечий навоз. Конечно, при этом не должна быть нарушена ви¬ рулентность бактерий, поэтому с прослоенным таким образом навозом следует в дальнейшем довольно продолжительное время обращаться как со штабельным или глубокостойловым навозом. Во всяком случае, действующие в различных видах навоза группы бактерий весьма разнообразны; это видно из того, что конский навоз чрезвычайно быстро разлагается при значитель¬ ном образовании тепла, вследствие чего он и применяется для согревания парников; навоз крупного рогатого скота, наобо¬ рот, разлагается значительно медленнее, но его действие на спелость почвы более продолжительно. Если при удобрении и обработке почвы мы сделаем все воз¬ можное для достижения наилучшей спелости ее, то тем самым одновременно создадим наилучшие условия как для свободно- живущих азотфиксирующих, так и для нитрифицирующих бак¬ терий. Известкование также способствует процессам нитрифи¬ кации в почве'. С другой стороны, не следует способствовать деятельности бактерий, отнимающих азот у наших культурных растений. Кох доказал, что удобрение неразложившейся соломой отрицательно влияет на содержание азота в почве, а Рёмер1 2 дал прекрасное подтверждение этому вегетационными опытами с овсом, мор¬ ковью и горохом, удобренными и неудобренными соломой, в ко¬ торых у овса и моркови в результате удобрения соломой на¬ блюдалось значительное снижение урожая, в то время как у гороха, который восполнял свою потребность в азоте из воз¬ духа, отрицательного влияния соломы на урожай не наблю¬ далось. 1 Mitscherlich Е. A., Sauerlandt W., Landw. Jahrb., 81, 638, 639, 1935; Landw. Jahrb., 39, 345, 367, 1910. 2 R о e ш e r T., Scheffer F., «Ackerbaulehre», Berlin, Verlag P. Parey, 187, 1933.
химические методы Исследований иочвы 185 § 34. Определение усвояемых питательных веществ В предыдущих параграфах мы рассмотрели, какие факторы определяют скорость растворения питательных веществ и ка¬ ким образом эти вещества могут снова поглощаться почвой, но не сравнили условий растворимости в наших опытах с условиями, которые имеются в почве в естественном ее состоянии. Если мы сделаем это, то увидим, что совпадение между усвояемыми растениями и аналитически определяемыми количествами пи¬ тательных веществ невозможно уже потому, что растения для растворения этих питательных веществ имеют в своем распоря¬ жении весь вегетационный период, в то время как в лабора¬ торных условиях растворение питательных веществ должно осуществляться в возможно короткий срок, так как лишь тогда анализ может иметь практическое значение как «массовый ана¬ лиз». Условия растворения в обоих случаях совершенно раз¬ личны и по другой причине: в естественно залегающей почве растворение происходит под действием количества воды, не большего, чем ее влагоемкость, которая соответствует примерно 0,35 веса почвы. В наших опытах с растворением мы обычно обрабатываем почву не повторными вытяжками, как это проис¬ ходит в природе, и к тому же с весьма незначительными коли¬ чествами воды, а растворяем в ней питательные вещества, при¬ меняя за один прием количества жидкости, в пять, а чаще в десять раз большие, чем вес почвы, и притом постоянно встря¬ хивая и помешивая почву. При этом, естественно, растворяются не только те питательные вещества, которые извлекаются из почвы растениями, но и другие соли, оказывающие в свою оче¬ редь значительное влияние на дальнейшую растворимость пи¬ тательных веществ. Однако при лабораторных опытах необхо¬ димо пользоваться таким большим количеством воды, чтобы иметь возможность отфильтровать жидкость от почвы и иссле¬ довать ее. Даже если бы в опытах с растворением навеску почвы экстрагировать повторно, то последующие вытяжки все же были бы отличны от раствора естественно залегающей почвы, потому что большая часть буферных солей была бы уже извле¬ чена первой вытяжкой. Наконец, мы имеем дело с совершенно различными видами почвы, которые радикально отличаются в отношении растворения и поглощения питательных веществ, потому что содержат неодинаковые количества разнородных буферных веществ *. Естественным следствием всех этих различий в явлениях растворения является то, что никакими быстрыми аналити- 11 Gedroiz К. К. (Гедройц К. К), «Chemische Bodenanalyse>, Ber¬ lin, S. 208, 1926.
186 tJlABA ft ческими методами невозможно точно определить количество пи¬ тательных веществ, которое может быть использовано расте¬ ниями на различных почвах; в лучшем случае эти методы дают приближенные, но никоим образом не абсолютно точные ре¬ зультаты, которые могут быть использованы для агрономиче¬ ских целей. Единственным исключением здесь является тот случай, когда питательное вещество настолько легко раство¬ ряется, что скорость растворения не имеет больше значения. Этот особый случай возможен в отношении азота, поэтому рас¬ смотрим его отдельно. Определение азота. Поскольку соли азотной кислоты и соли аммония легко растворяются в воде, получение их из почвы не представляет особых трудностей. Обычно на 100 г почвы бе¬ рут 1 л воды. Извлечение нитратов можно проводить при этом чистой водой. Не следует производить вытяжку слишком долго, так как, согласно Булерту и Фикендею', при этом легко могут наступить явления разложения, ведущие к потерям азота. Извлечение аммиака производят по Вальмари; с целью пе¬ ревода в раствор аммиака, поглощенного дисиликатами, почву целесообразно обрабатывать полунормальным раствором хло¬ ристого натрия при 4-часовом встряхивании. В этой же вытяжке можно определить азот нитратов1 2. В результате наших опытов3 выяснилось, что растворенное таким образом количество нитратов и аммиака пропорционально количеству азота, в действительности усвоенному растениями. Особенно ценные результаты 4 дают длительные наблюдения за изменением содержания азота с глубиной, поэтому при почвен¬ ных исследованиях им следовало бы уделять больше внимания. Подобные непрерывные исследования лучше всего проводить следующими способами: Определение аммиака. 50 г исследуемой почвы встряхивают в течение 1 часа с 500 см3 0,5-процентного раствора H2S04. 250 см3 прозрачной отстоявшейся жидкости переносят в отгон¬ ную колбу, добавляют раствор едкого натра и отгоняют поло¬ вину смеси в соответствующий приемник. Дистиллят доводят до 200 или 250 см3 свободной от аммиака водой и 100 см3 его с при¬ бавлением 2 см3 реактива Несслера берут для колориметриро- вания. Колориметрировать целесообразнее всего фотоэлектри¬ ческим колориметром д-ра Б. Ланге с применением следующих 1 Buhlert, Fickendey, Landw. Vers. Stat., 63, 239—246, 1906. 3 Д. Прянишников встряхивал при этом 500 г почвы с 800 см3 5-про¬ центного раствора хлористого калия. * Mitscherlich Е. A., Sauerlandt W., Landw. Jahrb., 81, 623—654, 1935. 4 Mitscherlich E. A., Beutelspacher H., Ztschr. Bodenkunde u. Pflanzenemihrung, 9/10 (64/55), 388—392, 1938.
ХИМИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ПОЧВЫ 187’ образцовых растворов: в 100 см3 раствора содержится: 5, 10, 20,. 40, 60, 80, 100, 160, 200 и 250 f N в форме (NH^SO^ Само со¬ бой разумеется, что концентрацию дистиллята для колориме- трирования можно варьировать соответственно содержанию > аммиака в почве, чтобы всегда находиться в пределах сравне¬ ния. Результат следует выражать в пересчете на 100 г сухого^ вещества. Определение нитратов бруциново-серной кислотой по Аутен- риту К 25 г свежей почвы встряхивают с 50 см3 1-процентного' раствора калиевых квасцов в течение 30 мин. Затем фильтруют,, причем первые 10 см3 отбрасывают. 10 см3 фильтрата смеши¬ вают с 1 см3 бруциново-серной кислоты и 20 см3 концентриро¬ ванной серной кислоты. После охлаждения и отстаивания в те¬ чение 1 часа сравнивают с соответствующим образцовым' раствором колориметра. Реактивы. 1. Бруциново-серная кислота: 1 г бруцина рас¬ творяют в 50 см3 концентрированной серной кислоты (для: каждого испытания следует готовить свежий раствор). 2. Образцовый нитратный раствор: KNO3 ч. д. а. высу¬ шивают при 100°. Для раствора А 1,631 г его растворяют в 1000 см3 (1 см3 содержит 1 мг NO3). Составляют еще три рас¬ твора: В — 1 см3 содержит 0,1 мг N03; С—1 см3 содержит 0,01 мг N03; D — 1 см3 содержит 0,001 мг N03. Из них для ко- лориметрирования целесообразно составлять образцовые рас¬ творы, в которых на каждые 10 см3 содержится 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 100, 150, 200, 300, 400 и 500 г N03. К сожалению, скорость растворения фосфорной кислоты и калийных соединений столь незначительна, что мы должны при¬ бегнуть к другим растворителям, которые для отдельных пита¬ тельных веществ вследствие неодинакового их поглощения дол¬ жны быть различными. Определения фосфорной кислоты. Растворение доступной для растений фосфорной кислоты является наиболее трудным процессом. Так, только в большой коллективной работе Международного общества почвоведов было испытано 20 раз¬ личных растворителей. В конце концов нам кажется, что лак- татный метод Эгнера дает результаты, лучше всего совпадающие с агрономическими данными. Поэтому этот метод приведен здесь 1 2. 154 г лактата кальция растворяют в 1 л кипящей воды, сме¬ шивают с 100 см3 5 н. соляной кислоты и дополняют до 2 л. Перед употреблением раствор разбавляют в отношении 1 :25. 1 Autenrieth W., 2. anal. Cheffi., 52, 152, 1913. 2 Zweiter Bericht der Gemeinschaftsarbeit der Internationalen Gesellschaft fiir Bodenkunde, Stockholm, Jult, 46, 47, 5 Juli, 1939.
188 ГЛАВА U Для получения вытяжки 5 г почвы встряхивают в течение 2 час. с 250 см3 этого раствора. Затем 25 см3 фильтрата смешивают с 1 см3 молибденового раствора, после недолгого перемешивания добавляют 0,5 см3 хлористого олова и через 15 мин. проводят колориметрическое определение. Молибденовый раствор: 50 г молибдата аммония растворяют в 2-литровой мерной колбе приблизительно в 500 см3 воды при 60°. Этот раствор при встряхивании смешивают с 1000 см3 сер¬ ной кислоты (разведенной 1 :1) и после охлаждения дополняют до метки. Раствор хлористого олова: 12 г хлористого олова растворяют в 1 л 3 н. соляной кислоты при комнатной температуре. Про¬ зрачный раствор разбавляют 0,1 н. раствором йода до 0,0866- нормальной концентрации. Полученный таким образом раствор хлористого олова тотчас же разливают в аптечные склянки на 20 см3, в которых при условии хорошей укупорки он сохраняется около месяца. При каждом массовом определении раствора открывают новую склянку. Франк1 при определении лактатнорастворимой фосфорной кислоты по Эгнеру, для сельскохозяйственной практики прини¬ мает во внимание также объемный вес почвы, ее механический состав и реакцию. Для учета двух последних свойств он считает целесообразным внесение следующей поправки: lg j, = 0,947 • lg х + 0,416 WH-\- 0,390 pH + 2,478 =Ь 0,393, где х — найденная и у — искомая величины лактатного числа, WH — гигроскопичность почвы и pH — кислотность ее в вод¬ ной суспензии. Почва считается бедной, если в 100 г ее со¬ держится 0—3 мг Р2О5; среднеобеспеченной, если в ней содер¬ жится 3—10 мг\ богатой — при 10—20 лг и очень богатой .— при содержании Р2О5 свыше 20 мг. К сожалению, эти предельные величины являются весьма неустойчивыми, так как средняя ошибка отдельного испытания по сравнению с результатами вегетационных опытов, основанных примерно на 1000 сравнимых данных, составляет f = + 0,8 ц/га фосфорной кислоты2. /Определение калия. Для определения количества до¬ ступного растениям калия также употребляли весьма разнооб¬ разные растворители. Так, в коллективной работе Международ¬ ного общества почвоведов испытывалось 14 различных раство¬ ров. Наиболее совершенным оказался метод Эгнера, при котором почва обрабатывается 0,1 н. раствором монохлоруксусной кис¬ 1 F г а п с к О., Bericht der Gemeinschaftsarbeit der Intern. Bodenkunde, Gesellschaft Konigsberg, 45, 1936. 2. Bericht, Stockholm, S. 47, 1939. 2 M i t s c h e r 1 i c h E. A., Ztschr. f. Acker- u. Pflanzenbau, 96, 4, 397—414, 1953.
ХИМИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ПОЧВЫ Г89 лоты при отношении 1 :20Согласно работам немецких иссле¬ дователей, в данном случае вытяжка лактатным буферным рас¬ твором (применяемым при извлечении фосфорной кислоты) дает такие же хорошие результаты; поэтому на международном съезде в Стокгольме в 1939 г. пришли к соглашению о возмож¬ ности применения обеих почвенных вытяжек1 2. Однако при определении калия согласованность между результатами физиологических опытов на различных типах почв и результатами химического метода еще значительно меньше, чем при определении фосфорной кислоты. Поэтому заслуживает особого внимания опыт Павловского и его сотрудников3, кото¬ рые определяли'общее количество обменного калия методом Зай¬ деля: 20 г почвы смешивают с 30 см3 0,5 н. раствора NH4C1 и хорошо встряхивают; берут 5 см3 этого раствора и фотометри¬ чески определяют в нем калий. Затем опять приливают 5 см3 рас¬ твора хлористого аммония, встряхивают, отделяют 5 см3, анали¬ зируют и повторяют это 9—10 раз. Если прибавлять количество калия, полученное при каждом определении, к количествам, полученным в предыдущих вытяж¬ ках, то по мере увеличения числа вытяжек количество калия, полученного таким путем, будет приближаться по логарифмиче¬ ской кривой к максимальному содержанию обменного калия в почве. Тот факт, что имеется так много различных методов для опре¬ деления содержания в почве доступных растениям фосфорной кислоты и калия, с моей точки зрения является лучшим доказа¬ тельством того, что в опытах стремились достичь в агрономиче¬ ском отношении невозможного (ср. явления при механическом анализе методом отмучивания, § 9). Поэтому надо удовлетво¬ риться приближенными результатами. Все же можно применять указанные химические методы для более быстрого получения результатов при массовых анализах почвы, но при этом надо иметь в виду, что они могут дать только грубо ориентировочные отправные данные. Поскольку химические методы в ряде случаев не оправды¬ ваются, для подобных исследований прибегли к биологическим методам4. Толчок к этому дал Кристенсен5 и сотрудники, которые 1 2. Bericht der Intern. Bodenkundl. Gesellschaft, Stockholm, S. 23, 1939. 2 Herrmann R„ Lederle P., Ztschr. f. Bodenkunde u. Pflanzener¬ nahrung, 34, 1—20, 1944. 8 Pav 1 оvschi G. R., Mavrodineanu R., Jоnesсu I., Ztschr. f. Bodenkunde u. Pflanzenernahrung, 28, 300—309, 1942. 4 Ni k las H., «Die biologischen Untersuchungsmethoden», in Hon- camp F., «Die Pflanzenernahrung», Berlin, Verlag J. Springer, 837—853,1931. 5 Christensen H. R., Zentralblatt f. Bakteriologie, 29, 347, 1911; Ztschr. f. Pflanzenernihrung u. Diingung, A. 1, 273—276, 1922.
190 ГЛАВА П разработали очень удачную реакцию на кальций, могущую служить исходной точкой для определения потребности почвы в кальции. В колбу Эрленмейера емкостью 300 см3 помещают навеску, соответствующую 5 г сухой почвы, и смешивают ее с 50 см3 2-процентного раствора маннита и 0,92-процентного двукалиевого фосфата. Если в почве имеется азотобактер, то в термостате при 30° через 2—3 дня на поверхности жидкости образуется слизистая пленка. Если пленка не появляется даже при искусственном вве¬ дении в раствор препарата азотобактера, то это означает, что в данной почве нет доступного для растений кальция. Толщина слоя плесени в этих опытах является вполне надежной исходной точкой для определения количества кальция, имеющегося в почве и могущего быть использованным растениями. Еще сам Кристенсен пробовал в опытах с азотобактером за¬ креплять кальций и освобождать фосфорную кислоту, чтобы использовать этот метод для определения фосфорной кислоты. После него с культурой азотобактера как с индикатором для фосфорной кислоты и калия работали Виноградский и Штекли. Мелих, Фред и Труог использовали с этой целью гриб Сип- ninghamella, а Никлас — Aspergillus niger'. Исследования Никласа носили уже количественный характер, так как образую¬ щийся при этом мицелий собирали, высушивали и взвешивали, что побудило Секера провести опыты с грибом Aspergillus, используя его в качестве индикатора на содержание питательных веществ в почве. Обширные сравнительные опыты, проведенные всеми этими методами на 120 видах почвы по определению калия и на 145 различных видах почвы по определению фосфорной кислоты, согласно первому отчету комиссии по испытанию лабораторных методов определения потребности почвы в калии и фосфорной кислоте Международного общества почвоведов (Кенигсберг, 12—19 июля 1936 г.), дали не лучшие результаты, чем опыты с растворением и последующим химическим анализом. Правда, можно предполагать, что грибы поглощают питательные вещества и используют их для построения своих тел так же, как и наши культурные растения; результаты же, полученные химическими «быстрыми методами», характеризуют в большей или меньшей степени мгновенное содержание питательных веществ в почве и не позволяют учитывать количество веществ, которое раство¬ ряется в почве и поглощается растениями в течение длительного вегетационного периода. 11 Задолго до Никласа культура Aspergillus niger для определения усвояемых Р2О5 и КгО в почве была предложена В. С. Буткевичем. — Прим. ,ред.
химические методы исследования почвы jgi Это справедливо и по отношению к методу проростков Ней- бауэра при котором раствор питательных веществ поглощается 100 проростками ржи, несмотря на то, что здесь время опыта увеличено до 17 дней. В следующей главе мы весьма подробно рас¬ смотрим этот сам по себе очень разумный метод, хотя его можно скорее причислить к химическим методам, потому что поглощен¬ ное проростками количество калий и фосфорной кислоты опре¬ деляется путем химического анализа. Против этого химического анализа, так же как и против физиологического метода «перевода в раствор» этих питательных веществ и определения их в рас¬ творе, естественно, нечего возражать. Мы возвратимся к этому в § 40. § 35. Реакция почвы Реакция почвы может быть щелочной, нейтральной и кислой. Если хотят узнать для какой-либо цели реакцию почвенной вытяжки, то наиболее точные результаты дает определение электродвижущей силы и тем самым определение концентрации водородных ионов1 2. По Каппену3 4, почвенная кислотность выражается в трех фор¬ мах. 1. Уже сама почвенная вытяжка дает кислую реакцию, кото¬ рая устанавливается титрованием. Она является следствием содер¬ жания в почве свободных кислот или кислых солей, чаще всего свободной серной кислоты или сернокислого алюминия и солей железа. По Вейтчу, эта форма называется «активной или акту¬ альной кислотностью» *. 2. При добавлении чистых нейтральных солей раствор стано¬ вится кислым в результате обмена ионов солей на ионы алюми¬ ния и в меньшей степени на ионы железа5. Эта форма кислот¬ ности называется «обменной кислотностью». Для определения ее Каппен рекомендует 100 г почвы взбалтывать с 200 см3 1 н. рас¬ твора хлористого калия с последующим титрованием 100 см3 фильтрата 0,1 н. раствором едкого натра. 3. Наконец, в результате гидролитического расщепления та¬ ких солей, как ацетат натрия и калия, возникает третья форма кислотности — «гидролитическая кислотность». Она имеется, 1 Neubauer Н., «Keimpflanzmethode nach Neubauer und Schneider», in Hone amp, «Pflanzenernahrung», Berlin, Verlag, J. Springer, 882—902, 1931; Neubauer H., «Die Keimpflanzmethode», Verlagsgesellschaft f. Ackerbau G. m. b. H., Berlin, SW 11, 1939. 2 Saidel T., Intern. Mitt. f. Bodenkunde, 6, 147—151, 1915. Kappen H., Landw. Vers. Stat., 89, 39-80, 1916; 90, 321—374, 1917. Fischer G., Kuhn — Archiv, 4, 1—136, 1914. «Kappen H., Landw. Vers. Stat., 96, 277—307, 1920. 4 Veitsch, Journ. of the Amer. Chem. Soc., 637, 1904. 6 Liesegang-Kappen, Landw. Vers. Stat., 96, 191—230, 1920.
tjtAbA It 192 наряду с другими, в гумусовых кислотах «абсорбционно насыщен¬ ных почв» (по Раманну). В природе мы встречаем кислую реакцию в минеральных почвах, в которых по сравнению с содержанием кальция, натрия и в особенности калия имеется избыток окисей алюминия и же¬ леза и кремневой кислоты. Это относится почти исключительно к бедным известью глинистым почвамСогласно Шарпсу и Хохленду1 2, у почв, имеющих в соответствии с содержанием в них углекислого кальция слабощелочную реакцию, можно вне¬ сением удобрений вызвать кислую реакцию. Указанные исследо¬ ватели нашли, что внесение в такие почвы хлористых солей нат¬ рия, калия или бария приводит к увеличению концентрации во¬ дородных ионов. Согласно данным Осуги и Ютзуки3, в почве, из которой в результате сильного выветривания исчезают основания, обра¬ зуются коллоидные вещества, сильно абсорбирующие катионы, и поэтому при внесении в нее солей образуются кислоты. Так, они установили, что в почве, содержащей алюминий, который легко растворяется в соляной кислоте и, наоборот, не растворяется в уксусной кислоте, раствор хлористого калия растворял много алюминия, тогда как раствор ацетата калия растворял его очень мало. «Почвенные кислоты» образуются большей частью при гни¬ лостном брожении органических веществ, которое, как известно, наступает при отсутствии доступа воздуха. Гнилостное брожение происходит в том случае, когда вода не может просочиться в под¬ почву, застаивается и закисает или, как это наблюдается в бу¬ ковом лесу, лиственная подстилка слипается так плотно, что не пропускает в почву воздух (образование сырого гумуса). Обра¬ зующиеся таким образом кислоты растворяют кальций более глу¬ боких слоев почвы, так что в конце концов почва теряет и этот элемент, который в значительной мере способствует гниению, т. е. здоровому разложению гумусовых веществ 4. В результате подоб¬ ных процессов кислая реакция может возникнуть и у минераль¬ ных почв, если они расположены под покровом сырого гумуса5. Согласно Каппену, действие раствора сырого гумуса на мине¬ ральные почвы может быть вызвано тем, что в почве имеются растворы окисей железа и алюминия, вызывающие обменную кислотность, или частично тем, что сами вещества, извлеченные 1 N о 11 е О., Journ. f. Landw., 53—59, 1917. 2 Sharps L. T., Hoagland D. R., Journ. Agr. Res., 7, 123, 1916. 3 Osugi S., Uetsuki T., Bericht des Ohara Inst. f. Landw. Forsch. in Kuraschiki (Japan), 1, 27, 1916. 4 W о 11 n у E., «Die Zersetzung der organischen Stoffe», Heidelberg. 130—134, 1897. 5 К a p p e n H., Landw. Vers. Stat., 89, 39—80, 1916.
Химические методы исследования почвы 193 из сырого гумуса вместе с раствором гумуса проникают в почву в способной к обмену форме. Рассматривать ли гумусовые вещества при этом как кислоты или коллоидные вещества, в дан¬ ном случае безразлично, потому что мы знаем, что в гумусовых веществах во всех случаях находятся настоящие кислоты *. При определении реакции почвы предпочтение следует отда¬ вать тем методам, при которых работают с самой почвой, а не с >вытяНской из нее. В последнем случае результаты всегда буДут зависеть от условий получения вытяжки. Одним из наиболее целесообразных методов мне кажется ме¬ тод Аррениуса1 2, который отличается простотой и возможностью проверки результатов. Поэтому здесь приводим краткое описа¬ ние его. В ряд бутылок отвешивают по 10 г почвы, затем в одну серию бутылок добавляют по 10, 5, 2, 1, 0 см? 0,1 н. серной кислоты, а в другую серию по 1, 2, 5, 10 см? 0,1 н. едкого натра. Содержи¬ мое доводят водой до 20 см?, бутылки закупоривают, взбалты¬ вают и оставляют на ночь. На следующий день определяют кон¬ центрацию водородных ионов (pH) в обеих сериях бутылок, израсходованное количество 0,1 н. раствора пересчитывают на 100 г сухой почвы и вычерчивают кривую титрования. При по¬ мощи этой кривой можно точно определить не только концентра¬ цию ионов водорода в суспензии почвы, но одновременно также и буферность соответствующей почвы, т. е. способность почвы противостоять изменению реакции при внесении какого-либо ве¬ щества 3. В практике сельского хозяйства и лесоводства для определе¬ ния реакции почвы вполне пригоден простейший метод с по¬ мощью pH-метра Геллиге-Фрайбурга. Он дает результаты с точ¬ ностью до 0,5 pH и в последнее время рекомендуется для упо¬ требления 4. Поэтому приводим краткое его описание. pH-метр состоит из белой фарфоровой пластинки; посредине узкой стороны ее имеется полушаровидное углубление, от 1 Baumann, Gully Е., Mitt. d. kgl. Bayer. Moorkulturanstalt, H. 3, 4, 1915. Gully E., Mitt. d. kgl. Bayer, Moorkulturanstalt, H. 5, 1915 und Intern. Mitt. f. Bodenkunde, 5, 1915. Tacke Br. u. Mittarbelter, Landw. Jahrb., 41, 717—754, 1911; 45, 195—265, 1913. Siichting H., Landw. Vers. Stat., 52, 13—52, 1909. Fuhling’s Landw. Ztg., 61, 455—487, 586, 587, 1912. Oden S., Kolloid-Ztschr., 14, 123—130, 1914; Arkiv fur Remi, Mineralogi och Geologi, 4, H. 24, 26, 1912; 5, 15, 1914. Ehrenberg P., Bahr, F., Journ. f. Landw., 427—485, 1913. R a p p e n H., Landw. Vers. Stat., 89, 39—80, 1916; 90, 321—374, 1917. 2 Arrhenius O. (Stockholm], «Bodenreaktion und Pflanzenleben», Leipzig, Verlag G. Fock, 1922. 3Bjerrum N.. Gjaldbaek J. R., Den Rgl. Veterinaer- og Landbo- hojskola. Aarsskrift, S. 48, 1919. * Herrmann R., Ztschr. f. Pflanzenernahrung, Dfingung u. Bodenkunde, В 10, 142—145, 1931. 13 Зак. 2442. Почвоведение
главА а №4 которого через пластинку идет желобок. Справа и слева от этого желобка размещены 6 цветных квадратов от красного до голубого цвета, и между ними выписаны значения pH в интер¬ вале от 4 до 9. Небольшое количество почвы насыпают в углубле¬ ние и приливают красящий индикатор в таком количестве, чтобы примерно одна капля его оставалась над почвой. Затем почву и индикатор хорошо перемешивают и через 5 мин. фарфоровую пластинку наклоняют так, чтобы капля скатилась в желобок, где ее окраску сравнивают с окраской цветной шкалы, располо¬ женной по обеим сторонам желобка. Для этих целей также можно пользоваться соответствующим индикатором и цветной шкалой фирмы Мерк-Дармштадт.
ГЛАВА III АГРОНОМИЧЕСКИЕ И ФИЗИОЛОГИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ПОЧВЫ Для сельского хозяина и лесовода ценность почвы опреде¬ ляется высотой получаемого на ней урожая растений. При этом отнюдь нельзя считать, что получаемый урожай является тем урожаем, который соответствует максимальной производитель¬ ности данной почвы. Достижение действительно максимального урожая зависит от целого ряда предпосылок: особенностей возделываемой культуры и ее чистосортности, свойств предшествующей культуры и связан¬ ной с нею обработки почвы, запасов зимней влаги, количества осадков, выпавших за вегетационный период, вида и количества внесенного удобрения, в частности органического, и многих дру¬ гих причин. • Каждое агрономическое исследование почвы должно прежде всего иметь в виду конечную цель — высоту урожая и использо¬ вать ее в качестве мерила. Если физические и химические иссле¬ дования почвы до сих пор интересовали нас сами по себе, то теперь мы должны рассмотреть, какое влияние оказывают изу¬ ченные при этом свойства почвы на высоту урожая. Это влияние изучается в условиях вегетационного или полевого опыта. В дальнейшем мы "установим, как можно повысить урожай растений, регулируя различные действующие на него факторы, так называемые факторы роста. Почвоведение как наука лишь в том случае имеет ценность для сельского хозяйства и лесовод¬ ства, если оно намечает пути повышения урожайности. Урожай растений определяется рядом факторов роста, из которых каждый имеет определенное влияние на его абсолют¬ ную высоту. Эти многообразные факторы роста я разделил на «внутренние» и «внешние», причем «внутренние» факторы зави¬ сят от индивидуальных особенностей растения, его вида, сорта, чистосортности и т. п. Мы можем их улучшить лишь путем селек¬ ции, но с точки зрения почвоведения должны считать их заранее данными. Даже при обеспечении наиболее благоприятного сочета¬ ния всех внешних факторов, оказывающее влияние на раститель¬ ный организм, все же эти внутренние факторы роста создают непреодолимые ограничения для роста урожая. Поэтому следует стремиться по возможности достигнуть тех пределов, которые 13*
196 ГЛАВА Ш обусловливаются внутренними факторами роста, что возможно лишь при наиболее полном знании внешних факторов. Внешние факторы роста мы подразделяем на 2 группы: факторы, завися¬ щие от климата, и факторы, зависящие от самой почвы. В почвоведении речь, собственно, должна бы идти только о последних. Однако мы скоро увидим, что строгое разделение этих двух групп факторов роста невозможно, и мы вынуждены при изучении почвенных факторов принимать во внимание и кли¬ матические факторы. Внешние факторы роста являются категориями физического и химического порядка. Ясность в этот вопрос была внесена лишь в середине прошлого столетия. Еще Деви в 1814 г.1 пред¬ полагал, что химия должна оказать влияние на учение об удоб¬ рении и питании растений, Шпренгель2 также придерживался этого мнения. Однако только Либих3 в упорной борьбе первый безоговорочно показал, что для литания и роста необходимы кальций, калий, фосфорная кислота, магний, азот и другие вещества. В последующие годы Сакс4, Кноп5 и другие расши¬ рили сведения об этих питательных веществах, пока, наконец, в настоящее время не стало ясным, что каждый элемент, найден¬ ный в растительном организме, в большей или меньшей степени необходим как фактор роста для развития растения независимо от того, находился ли он прежде в лочве (почвенно-химический фактор роста) или был использован из атмосферы (химико-кли¬ матический фактор роста). Только дальнейшими исследованиями, проведенными в основ¬ ном Майером6 и Вольни7, было установлено, что для жизни растений, кроме химических, необходим также целый ряд физи¬ ческих факторов роста, а именно тепло, вода, свет, а также определенные физические свойства почвы и многие другие фак¬ торы, которые относятся к группе «физико-климатических факто¬ ров роста», но частично используются растительными организ¬ мами лишь через почву и поэтому должны быть отнесены к «почвенно-физическим факторам роста». Следовательно, вы¬ сота урожая культурных растений зависит от множества факторов 1 Davy Н., Elemente der Agrikulturchemie, S. 27, 1814. 2 Sprengel C., Die Bodenkunde oder die Lehre vom Boden, Leipzig, 1837, 2. Aufl., 1844. 3 Liebig J., v., Augsburger Allgem. Ztg., Juli 1857, Beil. 187. Ann. d. Chemie u. Pharmazie, 105, 109, 1858. 4 S a c h s J., Handbuch der Experimental Physiologie der Pflanze, Leip¬ zig, 1865. 5 К n о p W., Lehrbuch der Agrikulturchemie, Leipzig, Bd. I, S. 584 u. f., 1868. • * Mayer A., Lehrbuch der Agrikulturchemie, Heidelberg, 3. Aufl. 2. Teil, S. 112 u. f„ 132 u. f., 1886. i Wollny E., Ffihlings Landw. Ztg., 28, 481—491, 1879.
АГРОНОМИЧЕСКИЕ И ФИЗИОЛОГИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ИССЛЕДОВ. ПОЧВЫ 197 роста, часть которых, возможно, нам еще неизвестна. Прежде чем мы займемся подробным ознакомлением с отдельными поч¬ венными факторами, необходимо изучить соответствующие ме¬ тоды исследования почвы. Наибольшие трудности при этих методах исследования состоят в том, что урожай растений является величиной, зависящей от большого ряда переменных величин, от всех факторов роста, и что действие отдельных факторов может быть изучено лишь в том случае, если влияние на растение всех других факторов в течение всего вегетационного периода остается постоянным. Если при таком опыте в течение вегетационного периода изме¬ няется какой-либо второй фактор, то становится невозможный определить, благодаря первому или второму фактору происходит прибавка урожая и влиял ли вообще один из изменившихся фак¬ торов на величину урожая, а если влиял, то в какой степени. Эти закономерности изучают методами полевых, деляночных и вегетационных опытов. § 36. Полевой опыт Полевой опыт перед другими биологическими методами имеет то большое преимущество, что почва исследуется в своем есте¬ ственном залегании с учетом и подпочвенных условий. При этом все участки находятся, безусловно, в равных климатических условиях. Наибольшая трудность заключается здесь в физиче¬ ской и химической неоднородности той почвенной поверхности, на которой ставятся опыты. Эта трудность сохраняется даже в том случае, если опыты располагают не на краю поля, а в се¬ редине. Когда стремятся проводить опыты на возможно однород¬ ной почве, то исходят из предпосылки, что почва вокруг какой- либо точки является однородной. Это вынуждает нас все сравни¬ тельные опыты располагать как можно теснее, чтобы вся площадь, занятая опытом, была возможно меньшей. Поэтому, во- первых, делянки берут очень маленькими; во-вторых, объеди¬ няют в один полевой опыт небольшое количество вариантов опыта; в-третьих, располагают опыты таким образом, чтобы все делянки, урожай с которых в дальнейшем должен сравниваться, образовывали на площади квадрат, т. е. располагались вокруг одной точки или примыкали к нескольким таким точкам, находя¬ щимся на одной прямой. В последнем случае опытный участок примет форму прямоугольника, и тогда с 'большей уверенностью можно считать, что свойства почвы на отдельных делянках будут одинаковыми. Величина опытного участка ограничивается числом растений, высеваемых или высаживаемых на делянку. Если их число будет
198 ГЛАВА III очень мало, то ошибка, зависящая от индивидуальных свойств каждого растения, будет слишком большой. Поэтому в полевом опыте следует исходить из расчета 100 растений на делянку, даже если растения являются чистосортными и поэтому наиболее однородными. Пропашные культуры, требующие большей пло¬ щади питания, следует располагать на делянках не менее 20 м1 2, для колосовых и всех других полевых культур, требующих мень¬ шей илощади питания, достаточны делянки величиной 5 мг. Если в опыте должно быть пять различно обработанных дедянок, то каждую из них можно взять в виде прямоугольника размером 2X10 или 1X5 мл Если все пять делянок разместить так, чтобы они примыкали друг к другу длинными сторонами, то все сравни¬ ваемые урожаи получатся с квадратного участка ЮХЮ или 5X5 м. Это расположение опытных делянок является не только наи¬ более точным, но имеет и то преимущество, что позволяет при влечь для опыта какое угодно количество таких квадратов путем присоединения к последней длинной стороне пятой делянки но¬ вых пяти делянок, на которых опыт повторяется в той же после¬ довательности, начиная с первого (см. табл, на стр. 200). Если присоединяют только одно такое повторение, то получают при этом шесть пар сравнимых урожаев на каждые 100 или 25 м2, ко¬ торые все отвечают нашему требованию по возможности близко располагаться вокруг одной точки, а именно урожаи с делянок 1—5, 2—б, 3—7, 4—8, 5—9 и, наконец, 6—10. Если при таком расположении делянок поставить еще параллельные опыты, так что их будет свыше четырех или даже шести, то и число сравни¬ ваемых между собой урожаев возрастает довольно значительно, в нашем случае до пяти на каждое повторение. Этим путем воз¬ можно довести полевой опыт до такой точности, на какую раньше никогда нельзя было надеяться'. При полевом опыте с удобрениями, как мы позже увидим, для определения содержания питательных веществ в почве и тем самым ее потребности в удобрении требуется только сравнить урожай удобренной этим питательным веществом делянки с уро¬ жаем неудобренной делянки, т. е. сравнить урожай лишь двух близлежащих делянок; если часто чередовать удобренные и не¬ удобренные делянки, то при этих опытах достигают высшей сте¬ пени точности, как мы это увидим при последующем рассмотре¬ нии точных полевых опытов с удобрениями. 1 Mitscherlich Е. A., Landw. Jahrb., 66, 519—533, 1927. Moiler- Arnold E., 65, 943—959, 1927. Mitscherlich, Moller-Arnold, 76, 741—761, 1928. Mitscherlich E. A., «Zur Auschaltung eines systemati- schen Fehlers bei Feldversuchen», Schriften d, Konigsberger Gel. Ges., Nat. Kl., 6, H. 7, 1929 und «Die Verarbeitung landw. u. a. biologischer Vessuchser- gebnisse>, Schriften d. Konigsberger Gel. Ges;, Nat. Kl., 10, H. 7, 1934.
Агрономические и физиологические методы исследов. почвы 199 В остальном опыты следует ставить возможно более просто. Например, опыты с удобрениями зерновых культур проводят на поле, которое засевают поперек отдельных делянок, благодаря чему возникающая случайная ошибка распределяется на все делянки в равной степени. Под пропашные культуры внесение азотных и других удобрений можно производить еще и после первого мотыжения. В опытах с обработкой почвы она должна производиться в направлении длины отдельных делянок. Это вполне возможно, потому что одна узкая сторона отдельных делянок остается открытой. В этом же направлении, например при опытах, с картофелем, должна производиться обработка почвы в период вегетации, чтобы вносимое удобрение не растас¬ кивалось поперек всех делянок. Во время уборки на поле в защи¬ щенном от ветра месте следует установить амбарные десятичные весы. Картофель целесообразно взвешивать в проволочных кор¬ зинах, через которые легко высыпается приставшая к клубням земля. При уборке урожая зерновых культур взвешивают снопы с отдельных делянок. Если хотят определить отношение зерна к соломе, то смешивают урожаи параллельных опытных делянок и обмолачивают их вместе. Это допустимо, потому что ошибка опыта всегда может быть определена из суммарного веса сно¬ пов. Результаты опытов записываются при уборке в том же по¬ рядке, в котором расположены делянки на поле, что важно для дальнейших расчетов. Разбивку делянок размером 1 X 5 м или 2—2,5 X Ю м лучше всего производить при помощи двух мерных реек длиной 5 или 10 м с делениями через каждые 1, 2 или 2,5 м. Кроме того, тре¬ буются две длинные веревки и колышки в количестве, вдвое большем, чем намеченное число делянок. Целесообразно 4 край¬ них колышка и те колышки, которые должны отделять повтор¬ ности в опытах, делать несколько толще и длиннее. , На расстоянии мерной рейки вбивают первые колышки и от них (под прямым углом (на глаз) тянут веревки в направлении закладываемых опытов. Расстояние между обеими веревками проверяют второй мерной рейкой, после чего веревки закрепляют. Затем проходят с мерными рейками вдоль веревок, начиная от крайних колышков, и у каждой метки вбивают колышек. Каждые два расположенных друг против друга колышка соединяют мер¬ ной рейкой и по ней протаптывают длинную сторону делянки, понятно, каждый раз с одной и той же стороны рейки. Точно так же протаптывают вдоль веревок передние края делянок. При удобрении отвешенное для каждой делянки количество удобре¬ ния тщательно перемешивают в поле в высевающей воронке или жестяном смесителе с двумя пригоршнями сырой почвы. Почву берут из более влажных глубоких слоев земли с краев опытного поля. Этим увеличивают вносимую массу и обеспечивают более
200 ГЛАВА Tit равномерное разбрасывание, а также предотвращают распыление удобрения при сильном ветре. Делянки предварительно отмечают по их длинной стороне мерной рейкой, и равномерно вручную из высевающей воронки вносят удобрение. Обработку материала наблюдений я хотел бы показать на возможно более простом примере. В Кутчлау были проведены опыты с ранним картофелем (сорт Фрюмелле) с возрастающими дозами азота. На фоне обычного удобрения — сидерат, навоз и 2 и,/га сернокислого аммония—добавляли 0; 2; 4 и 6 ц/га серно¬ кислого аммония. Опыты, как уже указывалось, были заложены на делянках, примыкающих друг к другу длинными сторонами, в 4-кратной повторности. Величина урожая с делянок показана в' табл. 69. Таблица 69 № делянки 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 Количество (NH*)2SO*, фа . . . 0 2 4 6 0 2 4 6 0 2 4 6 0 2 4 6 Урожай, ц/га 241 279 300 314 228 269 326 311 256 258 271 294 1 184 211 226 250 Раньше такой материал обрабатывали, суммируя урожаи одинаково удобренных делянок, вычисляя среднюю величину его и определяя среднее отклонение. В данном случае при подобной обработке имеем: Удобрения, ц/га Урожай, ц/гв 0 227 ±12 2 254 ±12 4 281 ± 18 6 292 ± 12 Из этих данных отчетливо видно абсолютное повышение уро¬ жая в результате увеличения доз азотного удобрения; но все же наибольшая разность равна 65+ 17ц/га; она только в 3,8 раза больше среднего отклонения, так что нельзя с уверенностью сде¬ лать какие-либо выводы о влиянии на урожай количества вноси¬ мого удобрения. Теперь мы обрабатываем материал, не объединяя урожаи оди¬ наково удобренных делянок, что скрадывает влияние неоднород¬ ности почвы почти на всем опытном поле (от делянки № 1 до делянки № 13 или с № 4 до № 16) , а сравниваем урожаи каждой из четырех различно удобренных соседних делянок (№ 1—4, № 2—5). При этом различия в почве почти совсем не сказываются. Как
АГРОНОМИЧЕСКИЕ И ФИЗИОЛОГИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ИССЛЕДОВ. ПОЧВЫ 201 уже ранее указывалось, мы проводим ряд таких сравнений от делянки к делянке, из которых каждое, строго говоря, относится к разной почве (уравнительный метод Митчерлиха).1 Чтобы сделать этот материал сравнимым, я предложил нахо¬ дить средние урожаи по каждым четырем различно удобренным делянкам, принимая его за 100, и вычислять урожай каждой из этих четырех различно обработанных делянок в процентах от най¬ денной средней величины. Сопоставляя полученные таким обра¬ зом проценты, можно вычислить среднюю величину урожая в процентах для каждого варианта и ее среднее отклонение. Умно¬ жая найденные этим путем величины на средний валовой урожай всех опытных делянок (в приведенном здесь опыте 264 ц/га) и деля результат на 100, получают опять первоначальные данные (табл. 70, левая сторона). Согласно моим дальнейшим исследованиям2, можно избежать кропотливого вычисления процентов, если разница в урожаях в параллельных опытах не больше, чем наименьший урожай одного из этих параллельных опытов. В этом случае, по Линд- харду3, можно без существенной ошибки в расчете вместо вычи¬ сления процентов определить просто отклонения урожая с каждой из четырех делянок от среднего урожая для всех четырех деля¬ нок (табл. 70, правая сторона). В первой вертикальной колонке табл. 70 даны номера деля¬ нок, урожаи с которых были обработаны в продольном направле¬ нии; во второй колонке дан средний по этим делянкам урожай. При сравнении средних отклонений сумму всех отклонений делили на квадратный корень из 12 X 13, т. е. на 12,5. При вы¬ числении ошибки соответствующей средней надо иметь в виду, что она найдена на основе только четырех одинаково поставлен¬ ных наблюдений, так что сумма отклонений должна делиться на корень квадратный из 4, т. е. на 2. Чтобы получить таким путем средние отклонения из суммы разностей, последнюю надо разде¬ лить в данном случае на 25 (см. табл. 70). Средние отклонения, полученные обоими способами вычисле¬ ния, почти одинаковы, поэтому в данном случае лучше применять более простой способ. При этом характер изменения средних величин в таблице указывает на то, что приблизительно с сере¬ дины опытного участка почва по направлению к делянкам с воз¬ растающими номерами становится менее ценной. Наибольшая разность в параллельных опытах была между результатами де¬ 1 Mi t sch er fi ch E. A., Landw. Jahrb., 62, 415 u. f., 1912. 2 Mitscherlich E. A., <Die Verarbeitung landwirtschaftlicher u. a. bio¬ log. Versuchsergebnisse>. Schriften d. Konigsberger Gel., Ges., Nat. Kl1., 10, Jahrb., H. 7, 1934. Verlag M. Niemeyer-Halle/Saafe. 3 Lindhard E„ «Untersuchungen im Feldversuch»,Nord.Jprdbniksforsk- jiing, 228, 3—4 Ausg., 1922.
202 ГЛАВА т лянок № 7 и № 15; она составляет 100 ц/га, или 44% от 226, т. е. еще далеко не 100%. Таблица 70 № делянки; Средний урожай для че- *' тырех делянок Уравнительный метод Скользящий метод урожай каждой делянки в о|0 от среднего отклонения урожая каждой делянки от среднего внесено (NH4)9S04, ц/га внесено (NH4)fS04 уЦ/га 0 2 4 6 0 2 1 4 1 6. 1—4 283 85 98 106 111 —42 — 4 +17 +31 2—5 280 81 100 107 112 —52 — 1 +20 +34* 3-6 278 82 97 108 ИЗ —50 — 9 +22 +36 4—7 284 80 95 115 ПО —56 —15 +42 +30 5—8 . 284 80 95 115 по •—56 —15 +43 +28 6—9 290 88 93 112 107 —35 —22 +36 +21 7—10 288 89 90 ИЗ 108 —32 —30 +39 +24 8—11 274 93 94 99 114 -18 —16 — 3 +37 9—12 270 95 96 100 109 —14 -11 + 2 +24 10—13 252 73 102 108 117 —68 + 6 +19 +42 11—14 240 77 88 ИЗ 123 —56 —29 +31 +54 12—15 299 80 92 99 128 —44 —18 — 3 +65 13—16 218 84 97 104 115 —34 — 7 + 8 +32 Среднее . . . 264 84 95 108 114 —46 —13 +21 +35 Сумма откло¬ нений . . . 65 38 63 58 166 104 167 117 Средние откло¬ нения Т± . 2,6 1,5 2,5 2,3 7 4 7 5 Восстановленные вели- чины: Средние . . . 222 251 285 301 218 251 285 299 Средние отклонения Т± . . . . 7 4 7 6 7 4 7 5 Благодаря такой обработке полученных данных ошибка опыта, как это видно, была снижена от половины до трети ее первоначальной величины, так как влияние неоднородности почвы полностью было исключено. Среднее отклонение средней вели¬ чины теперь лишь несколько выше 2% измеренной величины. Благодаря такому уточнению результатов можно сделать даль¬ нейшие выводы. Хотя полевые опыты при наиболее точной работе позволяют получить результаты с точностью +1 % измеренной величины
Агрономические И ФИЗИОЛОГИЧЕСКИЙ МЕТОДЫ ИССЛЙДОВ. ПОЧВЫ 203 урожая, все же они не имеют того значения для сельскохозяй¬ ственной практики, которого можно было бы ожидать. Это объ¬ ясняется тем, что вследствие неоднородности почвы на большой площади результаты, полученные при таком опыте, только с весьма большим приближением можно распространить на все поле. В большей мере это еще возможно при опытах с удобре¬ нием на полях, которые десятилетиями находились в культуре и в течение всех этих лет удобрялись одинаковым образом, в ре¬ зультате чего химические факторы роста на всем большом участке стали более или менее одинаковыми *. Понятно, что иногда при полевом опыте решение определен¬ ных вопросов требует специальных условий постановки опытов. Например, если хотят проверить правильность расстояний между дренами, то пространство между двумя параллельными дренами обеспечивают полным удобрением и делянки располагают между дренами параллельно им. Такое расположение делянок позволяет выяснить, уменьшается ли урожай на средних делянках или остается равным урожаю с других делянок. Условия опытов по орошению сходны с условиями закладки опытов по осушению. Эти опыты также могут служить примером того, как может быть исключена ошибка, вызываемая неодно¬ родностью почвы. Дождевание лучше всего производить трубчатым дождева¬ телем без насадок, так как здесь требуется возможно более рав¬ номерное распределение поливной воды по поверхности. Опыт, который мы рассмотрим, был проведен в 1946 г. на картофель¬ ном поле в Далеме. За границей поля полоса земли шириной 10 м была оставлена без дождевания; к ней на поле примыкали две полосы шириной по 10 м, из которых первая в течение лета получила 60 мм искусственного дождя, а вторая —120 мм. Для сбора урожая я разделил эти полосы шириной 10 м и длиной 60 м по длине на-шесть одинаковых частей и по ширине на че¬ тыре части, так что для обоих вариантов дождевания получилось по 24 делянки размером 2,5 X Ю м2> урожай с которых опреде¬ лялся отдельно. Урожай записывался в том же порядке, в каком были расположены делянки (табл. 71). Из средних данных по каждым 12 (3 ряда по 4) различно орошенным делянкам (вертикальный ряд таблицы) видно, что почва у двух первых слева рядов делянок значительно лучше, а у последнего ряда справа гораздо хуже, чем у средних опытных рядов. Это различие в почве исключается, если полученные средние величины примем за 100 и урожай с каждой делянки вычислим 1 М i t sc h er 1 i c h E. A., 'At a nasi u N., Ztschr. f. Acker.-u. Pflanzen- bau, 95, H. 1, 1—20, 1952.
Таблица 71 Ороси¬ тельная норма, мм м ряда Урожай картофеля кг/25 м* 0 1 62,4 53,8 44,6 47,8 53,5 55,3 2 Щ6 56,8 48,4 48,9 54,2 41,7 3 57,5 59,6 45,3 53,1 50,9 44,4 4 69,4 49,0 53,1 58,0 57,2 38,1 60 5 62,5 83,0 60,9 64,2 ' 58,3 46,2 6 74,7 67,4 64,6 67,7 66,6 49,2 7 81,6 82,8 66,6 71,8 69,8 52,6 8 75,2 72,6 76,7 67,6 68,7 63,8 120 9 84,0 69,8 71,1 67,0 67,1 64,8 10 86,7 90,5 69,4 69,0 69,2 65,2 11 92,6 85,7 72,5 69,2 70,9 66,9 12 101,4 92,4 81,7 79,5 80,6 76,6 В среднем 75,6 72,0 62,9 63,7 63,9 55,4 Таблица 72 Ороси¬ тельная 'Норма, 'ММ * ; а* ряда Урожай с каждой делянки, выраженный в °/0 от средней величины Среднее из про¬ центных величин Средний урожай для ряда, кг 75,0 72,0 62,9 63,7 63,9 55,4 0 1 82,6 74,7 70,9 75,0 83,7 99,8 81,1+3,4 2 78,8 78,9 76,9 76,8 84,8 75,3 78,6±1,0 3 76,1 82,8 72,0 83,4 79,7 80,2 79,0±1,5 4 91,8 68,1 84,4 91,1 87,5 68,8 82,0±4,0 60 5 82,7 115,3 96,8 100,8 91,2 83,4 95,0±4,1 6 98,8 93,6 102,4 106,3 104,2 88,8 99,0±2,4 7 110,5 115# 105,8 112,7 109,2 95,0 108,1±2,3 8 99,5 100,8 121,9 106,1 107,5 115,2 108,5±3,0 120 9 111,1 97,0 113,1 105,2 105,0 116,9 108,2±2,6 10 114,7 125,7 110,4 108,3 108,2 117,7 114,2±2,3 11 122,5 119,1 115,3 108,6 110,9 120,8 116,2±2,1 12 134,2 128,3 129,9 124,8 126,1 138,2 130,3±1,8
АГРОНОМИЧЕСКИЕ И ФИЗИОЛОГИЧЕСКИЙ МЕТОДЫ ИССЛЕДОВ. почвы 20$ в процентах от этой средней и, таким образом, получим сравни¬ мые между собой величины в процентах (табл. 72). При таком способе обработки мы исключили неоднородность почвы по длине опытного участка (по таблице слева направо). То же самое следует сделать в поперечном направлении (по таб¬ лице сверху ©низ). Для этого процентные величины, характери¬ зующие каждую делянку, вычисляем в процентах от средней про¬ центной величины соответствующего горизонтального ряда таб¬ лицы. Результаты приведены в табл. 73. Таблица 73 № ряда Среднее из процентных величин Процентные величины урожая с каждой делянки, выра¬ женные в о/0 от средней процентной величины ряда 1 81,1 ±3,4 101,9 92,1 87,4 92,5 103,2 123,0 2 78,6±1,0 100,2 100,7 97,8 97,7 107,9 95,8 3 79,0±1,5 96,3 104,6 91,1 105,5 100,9 101,5 4 82,0±4,0 111,9 83,1 102,9 111,1 106,7 83,9 5 95,0±4,1 87,0 121,3 101,9 106,1 96,0 87,8 6 99,0±2,4 99,8 94,6 103,5 107,5 105,2 89,7 7 108,1 ±2,3 102,2 106,4 97,9 104,2 101,0 87,9 8 108,5±3,0 91,7 92,9 112,3 97,8 99,1 106,2 9 108,2±2,6 102,7 89,7 104,6 97,2 97,1 108,6 10 114,2±2,3 100,3 110,1 96,7 94,8 94,7 103,0 11 116,2±2,1 105,4 102,4 99,2 93,5 95,4 103,7 12 130,3±1,8 103,0 98,5 99,7 95,8 96,8 106,0 Теперь мы можем из всех 24 одинаково обработанных резуль¬ татов опытов, средняя величина которых всегда равняется 100, вычислить средние отклонения (см. приложение); мы делим их на 100, чтобы вместо процентов получить действительные вели¬ чины и умножаем на среднюю величину урожая, которую мы на¬ шли для данного способа обработки. Полученные при этом результаты показаны в табл. 74. Таблица 74 № ряда Оросительная норма, мм Урожай картофеля, *г/25жа при обработке мате¬ риала без выравнивания при обработке материала с вырав¬ ниванием по уравнению 1—4 0 52.6 ±1,2 52,6 ±0,8 52,6 5—8 60 67,3 ±1,5 67,3 ±0,9 67,3 9—12 120 76,9 ±1,9 76,9 ±0,7 76,9
№ fЛАВА lit Уравнение для вычисления урожая: lg(96— j/) = lg96—0,003(х + 115), где х — оросительная норма и у—ведечина урожая. Совпаде¬ ние вычисленных и найденных результатов говорит в пользу пра¬ вильности всего опыта в делом. При помощи этого метода выравнивания1 ошибка опыта в нашем случае была снижена почти наполовину. Возможность снижения ошибки опыта зависит, конечно, от степени неоднородности почвы на опытном поле, которая легко устанавливается по хорошему или плохому совпадению средних величин, полученных в обоих направлениях. § 37. Мелкоделяночные опыты Мелкоделяночный опыт — это полевой опыт, который прово¬ дится на маленьких площадях, обычно не превышающих 1—4 м1 2. Он отличается от полевого опыта тем, что на всех делянках почву путем соответствующей обработки делают однородной. Множество таких опытов провел Вольни. Я напомню здесь о его опыте с торфяной почвой, при котором с площадок величиной 4 м2 был удален верхний слой почвы толщиной 40 см\ затем одна треть .площадок была покрыта слоем торфа толщиной 40 см, другая треть на такую же толщину — смесью из трех частей торфа и одной части песка и третья часть — слоем торфа в 30 см, перекрытого слоем песка в 10 см. Чаще всего такие опыты про¬ водят в цементных ящиках. Сюда относятся' и лизимёрические опыты, при помощи которых изучают обмен воды и питательных веществ в почве. Я сам в течение ряда лет проводил такие опыты в покрытых глазурью керамических 'сосудах длиной 1 м и вну¬ треннем диаметром 50 см, которые закапывали в почву верти¬ кально, вниз муфтой. Нижнюю часть сосудов на высоту 50 см заполняли песком, не содержащим питательных веществ, поверх него насыпали 50-сантиметровый слой почвы, причем в разные сосуды насыпали почву, различную по физическим свойствам. Дереву и цементу я предпочитаю сосуды из плотной глины, по¬ крытые глазурью, в которых исключено проникновение воды в исследуемую почву. Поскольку сравнительные опыты с различ¬ ными по физическим свойствам почвами, при исключении влия¬ ния климатических факторов можно проводить, только когда они находятся в непосредственной близости друг с другом, то поле¬ вой опыт здесь неприменим. Всякое более отдаленное расположе¬ ние опытных делянок привело бы к различиям в подпочве и 1 Mitscherlich Е. A., Ztschr. f. Pflanzenernahrung, Diingung u. Bodenkunde, 37 (82), 259-264, 1947.
АГРОНОМИЧЕСКИЕ И ФИЗИОЛОГИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ИССЛЕДОВ. ПОЧВЫ 207 могло бы вызвать неодинаковое проявление климатических фак¬ торов роста. Мелкоделяночные опыты, так же как и полевые, принято про¬ водить с 4-кратной, а еще лучше с 6-кратной повторностью, чтобы иметь возможность определить степень точности их резуль¬ татов. Параллельные опыты следовало бы размещать по возмож¬ ности равномерно по всему опытному участку, что и принято при уравнивании влияния климатических факторов роста. Конечно, залегание почвы при этом не соответствует есте¬ ственному, но все же опыты позволяют разрешить целый ряд тео¬ ретических вопросов. Переходными от мелкоделяночных опытов к полевым являются опыты на естественной почве на самых ма¬ леньких делянках, закладываемых для изучения качественных различий. Например, так называемые показательные опыты, для показа сельским хозяевам пользы искусственных удобрений. Лучше всего проводить их с азотным удобрением (N), так как известно, что азот почти всегда повышает урожай. Доза азота для злаков обычно равна 50 кг/га, а для пропашных и других по¬ левых культур, которые не полегают, — 100 кг/га. Эти .опыты обычно закладывают в большом количестве у большой проезжей дороги на всех полях, на каких только можно. Для этого с края поля примерно по середине его удобряют полосу шириной 1— 2,5 м, длиной около 5 м и отмечают надписью «удобрено», а справа и слева от него — «неудобрено». Подобный мелкоделяночный опыт можно провести с целью качественного определения необходимости известкования для улучшения реакции почвы. Рекомендуется выполнять его следую¬ щим образом: на исследуемом поле выбирают участок размером 2 X 3 м, который делят на 6 делянок по 1 м2 (1 X 1 м) • На каж¬ дые две рядом расположенные делянки вносят из расчета на 1 м2 следующее количество удобрений: I Делянки 1 и 2 — щелочное удо¬ брение II Делянки 3 и 4 — кислое удо¬ брение III Делянки 5 и 6 — сильно щелоч¬ ное удобрение 60 г томасшлака + 40 г чилийской селитры 60 г суперфосфата + 30 г сернокис¬ лого аммония 60 г томасшлака + 40 г чилийской селитры -)- 200 г мелкоразмолотой извести Потом три расположенные в ряд делянки засевают белой гор¬ чицей, очень чувствительной к кислой реакции, а другой ряд из трех делянок — овсом, весьма чувствительным к щелочи, и на¬ блюдают за развитием этих растений в течение вегетационного периода. Если горчица при II варианте удобрения отстает по развитию от горчицы при I и III вариантах, а овес при III варианте
208 ГЛАВА III отстает по сравнению с овсом при I и II вариётах, то, следова¬ тельно, для растений, чувствительных к кислой реакции почвы, надо внести щелочное удобрение, а для растений, чувствительных к щелочной реакции, — кислое удобрение. Внесения извести в этом случае следует избегать. Если же овес при I и III вариан¬ тах удобрения растет хорошо, в то время как горчица при II ва¬ рианте дает заметное снижение урожая, необходимо сильное из¬ весткование. Если же урожаи овса при удобрении по I варианту снижаются, но горчица при II варианте не отстает, то следует остерегаться внесения извести. Поскольку почвенная реакция носит сугубо местный характер, то необходимо повторение этого разведочного опыта в другом месте того же поля, лучше всего там, где урожаи значительно ниже. § 38. Вегетационные опыты 1 Вегетационные опыты применяются в сельскохозяйственной науке уже в течение почти столетия. Следует лишь вспомнить знаменитые исследования Гельригелля в Хоэенбоке-Глаззанде и бесчисленные работы Вагнера в Дармштадте. При выяснении влияния одного из факторов роста для получения точных резуль¬ татов, как и при полевых опытах, следует обеспечить в течение всего вегетационного периода постоянство всех остальных фак¬ торов роста. В отношении почвы и питательных веществ при про¬ ведении вегетационных опытов это легко достижимо. При поста¬ новке таких опытов берут среднюю пробу почвы из пахотного слоя с большого участка поля, просеивают почву сквозь сито с отверстиями диаметром 1 см, хорошо перелопачивают ее и рав¬ ными весовыми количествами наполняют отдельные сосуды. Чтобы избежать застоя воды в почве (§ 22) и в течение всего вегетационного периода сохранить в растениях или почве пита¬ тельные вещества, я сконструировал особые сосуды из эмалиро¬ ванного листового железа (рис. 26). Эмалированное листовое же¬ лезо я взял потому, что сосуды из него легче, а следовательно, удобнее и позволяют избежать просачивания питательных ве¬ ществ, которое я наблюдал в глиняных глазурованных сосудах. Сосуды имеют внизу широкий борт, которым опираются на поддонник и защищают его от дождя. В дне сосуда имеется боль¬ шое круглое отверстие, закрываемое пластинкой из листового же¬ леза (рис. 26 б), несколько выпуклой кверху, так что излишняя вода может стекать в пространство между нею и дном сосуда. Во избежание присасывания пластинки на край ее с нижней стороны вместе с эмалью наносят крупный песок. Чтобы облег¬ 'Mitscherlich Е. A., Ertragssteigerung durch richtige Diingung, Aufbau Verlag, Berlin, S. 1—90, 22 Abb., 1952.
АГРОНОМИЧЕСКИЕ И ФИЗИОЛОГИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ИССЛЕДОВ. ПОЧВЫ 209 чить сливание протекающей воды, я сконструировал для сосудов специальные «держатели» (рис. 26, б, слева), в которых сосуды удерживаются на некоторой высоте над поддонником настолько прочно, что последний можно вынуть из-под сосудов, не подни¬ мая их. Наконец, снаружи, на нижнем борту сосуда, поставлены проволочные каркасы (рис. 26, а), внутри которых удерживаются растения. а Рис. 26. Вегетационный сосуд. Богуславски1 . поливал сосуды через вставленные в них трубки, благодаря которым вода при поливе не вызывает заиле¬ ния верхнего слоя почвы, а распространяется в ней более или менее равномерно. Применение этих трубок для полива можно с уверенностью рекомендовать при опытах с тяжелыми почвами. Величина вегетационных сосудов, конечно, может быть любой; мы с наилучшим успехом чаще всего пользовались сосудами вы¬ сотой 20 см и диаметром 20 см. Они вмещали 7 кг кварцевого песка из Хоэенбока. Почву, помещаемую в сосуды, предварительно просеивают через сито с отверстиями приблизительно в 1 и хорошо пере¬ мешивают. Сосуды, урожаи которых будут сравниваться, напол¬ няют одинаковым весовым количеством почвы или песка. Для * 171 В о g u s 1 a w s k i Е., v., Ztschr. f. Bodenkunde u. Pflanzenernahrung, 17 (62), 236-252, 1940. J4 Зак. 2442. Почвоведение
210 ГЛАВА 111 этого почву или песок помещают в спасительную ванну (реко¬ мендуются чашки для выпаривания бр. Бауманн № 3251) и тща¬ тельно смешивают с предназначенным для каждого сосуда коли¬ чеством сухих питательных солей. После этого добавляют осталь¬ ные питательные вещества, которые можно дать в растворе, и снова перемешивают почву, приливая при этом по 500 см3 воды на сосуд. Затем всю почву при помощи воронки-наполнителя переносят в сосуд, причем при наполнении сосуда до половины почву следует слегка уплотнить. Для облегчения процесса напол¬ нения при серийных опытах наш старый лаборант «мастер» Ви- херт сконструировал установку, вверху которой укрепляется сме¬ сительная ванна. При помощи ножной педали она наклоняется, и почва высыпается в воронку, вставленную в находящийся внизу сосуд, так что весь процесс наполнения легко осуще¬ ствляется одним человеком. После наполнения смесительную ванну смывают резиновой губкой и таким образом переносят в сосуд последние остатки почвы. Давая во все сосуды, урожай с которых будет .в дальней¬ шем сравниваться, одинаковое количество почвы или песка, а также совершенно одинаковое количество основного удобрения, мы, таким образом, создаем равные почвенные факторы роста, но поддержание в вегетационных сосудах одинакового водного режима вызывает затруднения. Если заранее протарировать со¬ суды, то, зная вес наполняющей их почвы, можно добавлять воду также по весу, поставив сосуды на небольшие столовые де¬ сятичные весы. Воду надо лить осторожно из лейки с мелким ситом, чтобы не вызвать заплывания почвы. Поскольку при сме¬ шивании удобрения в почву уже внесли 500 см3 воды, то при еже¬ недельном добавлении по 500 см3 воды примерно через 3 недели влажность почвы в сосудах достигнет полной влагоемкости. К этому времени корни растений уже доходят до дна сосуда и сами предохраняют почву от заплывания. Однако дальнейшая подача воды по весу становится невозможной. Вследствие раз¬ личных доз изучаемого фактора роста проявляется разница в урожае, а так как сосуды должны взвешиваться с растущими в них растениями, то при наполнении их водой до определенного веса сосуды с более пышной растительностью получили бы слиш¬ ком мало воды. Определение же веса растений, произрастаю¬ щих в отдельных сосудах, может быть произведено лишь весьма неточно. Поэтому после! установки держателя все сосуды содер¬ жатся в условиях полной влагоемкости данной почвы, причем по¬ стоянно добавляется столько воды, чтобы некоторое количество ее стекало в стоящие под сосудами поддонники. Так как во всех сосудах находится равное количество одинаковой почвы, то и масса воды, которой располагают растения в различных сосу¬ дах, при этом способе поливки тоже одинакова. Обычно поливку
Агрономические и физиологические методы исследов. почвы 211 прекращают при просачивании первых капель, но количество про¬ сочившейся воды будет значительно больше, если сосуды будут находиться под открытым небом и подвергаться действию дождя. При этом вместе с водой из почвы могут вымываться пи¬ тательные вещества. Поэтому целесообразно перед каждой полив¬ кой воду, прошедшую сквозь сосуд в поддонник, снова влить в сосуд. Эта обратная поливка существенно облегчается нали¬ чием держателей сосудов. Чтобы наполненные сосуды испытывали равное действие кли¬ матических факторов, их ставят рядом на скамейки таким обра¬ зом, чтобы одинаково обработанные (параллельные) сосуды не стояли рядом, а распределялись между другими по возможности равномерно. Особенно важно, чтобы все сосуды располагались одинаковым образом в отношении света, так как неравномерное освещение часто вызывает грубые ошибки в опытах. Во все со¬ суды высевают равное количество однородных семян или выса¬ живают равные количества одинаковых растений. Опыты пока¬ зали, что самые высокие урожаи овса на сосуд получаются при 25 растениях в сосуде. Сначала мы брали для посева 40 семян и прореживанием доводили число растений сперва до 35. Позднее мы нашли, что при посеве 40 и 25 семян урожаи получаются одинаковыми. Ошибка, вызываемая особенностями отдельных растений, ко¬ нечно, будет меньше, если для таких опытов взять большее число растений и высевать семена одной репродукции. За восемь дней до сбора урожая поливку сосудов прекра¬ щают. Растения срезают у самой поверхности почвы, высуши¬ вают при 100° и взвешивают. Урожай всех растений при вегета¬ ционных опытах бывает обычно в десять раз больше, чем в от¬ крытом грунте, в пересчете на ту же площадь. Это связано с тем, что в сосудах мы можем создать более благоприятный водный режим. Кроме того, при постоянном насыщении почвы водой ра¬ стения получают значительно больше питательных веществ, чем в открытом грунте, без опасности снижения урожая в результате плазмолитических явлений. И наконец, растения в сосудах рас¬ полагают ббльшим количеством света, чем при замкнутом стебле¬ стое в поле. Таким образом, в сосудах целый ряд факторов роста действует более благоприятно, чем в поле, где невозможно до¬ биться тех же условий и Ю-кратных урожаев, но все же и в поле урожай можно легко удвоить. В сосудах диаметром около 20 см и высотой 20 см поверх¬ ность почвы составляет около 315 см2, а высота слоя почвы равна примерно 15 см, так что при любых сравнительных опытах объем почвы известен. Почва при ее естественном залегании содержит питательные вещества не только в верхнем 15-сантиметровом слое, но и в более глубоких слоях, поэтому мы старались определить, 14’
2iS ГЛАВА 1П насколько количество питательных веществ в вегетационных сосудах меньше, чем в открытом грунте'. При этом мы при¬ шли к выводу, что в почве при ее естественном залегании на еди¬ ницу поверхности приходится вдвое больше питательных веществ, чем в сосуде* 2. Кроме того, количество питательных веществ в сосудах возможно снизить еще в три раза. Для этого напол¬ няют сосуды смесью, состоящей на одну треть из почвы и на две трети из третичного кварцевого песка, не содержащего питатель¬ ных веществ. Этот кварцевый песок, который мы в течение деся¬ тилетий получали вагонами с хоэнбокских стеклодувных заводов, согласно нашим исследованиям, содержит лишь следы питатель¬ ных веществ. Казалось бы, можно избежать примеси песка, соответственно уменьшив объем сосудов, взяв высоту их примерно в 3 раза меньше. Но это нецелесообразно, так как при этом масса воды, задерживаемая почвой, станет столь мала, что в периоды силь¬ ного испарения воды в сосудах с хорошо развитыми растениями содержание ее нельзя будет поддерживать постоянным или же растения придется поливать ежедневно не 2, а 4—б раз, что практически весьма трудно. § 39. Закон совокупного действия факторов роста Если мы хотим изучить зависимость высоты урожая растений от одного из почвенных факторов роста, то, как мы видели, все остальные факторы роста в течение всего вегетационного периода должны быть постоянными. При этом величина каждого из них безразлична, но. ясно, что более высокие и поэтому более надеж¬ ные результаты получатся при создании более благоприятных условий для урожая. Моими первыми опытами в этом направле¬ нии были вегетационные опыты с песком из Хоэнбока, так назы¬ ваемые опыты в песчаных культурах, проведенные с овсом при возрастающих дозах фосфорной кислоты. В качестве основного удобрения было дано: 1,5 г углекислого кальция +1,1 г азота в форме нитрата аммония -f- 1,5 г калия в форме сульфата ка¬ лия -}- 1,5 г кристаллического сернокислого магния -J- 0,5 г хлори¬ стого натрия. Опыты с каждой дозой фосфорной кислоты произ¬ водились с 4-кратной повторностью. | Mitscherlich Е. A., Landw. Jahrb., 58, 149—151, 1923; 71, 445—467, 1930. Mitscherlich Е. A., A tan a si u N., Ztschr. f. Acker-u. Pflanzen- bau, 95, H. 1, 10, 1952. 2 По A. T. Кирсанову, содержание питательных веществ в русских поч¬ вах в открытом грунте бывает в 8 раз больше, чем в 15-сантиметровом па¬ хотном слое, помещенном в сосуд («Теория Митчерлиха, ее анализ и прак¬ тическое применение», 1930, 2-е изд. переработанное и дополненное, 200 стр., Сельхозгиз, М,—Л.).
АГРОНОМИЧЕСКИЕ И ФИЗИОЛОГИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ИССЛЕДОВ. ПОЧВЫ 213 Урожаи при увеличении доз фосфорной кислоты возрастали по кривой, что наблюдалось и при изучении всех других факто¬ ров роста. Урожай г/'повышался от у = 0 при отсутствии соответ¬ ствующего фактора роста, т. е. при х = 0, до конечного наивыс¬ шего урожая у = А. Этот прирост урожая с повышением вели¬ чины фактора роста пропорционален недостатку урожая до ма¬ ксимальной его величины А; следовательно, £ = с,(Д- у). (1) Поскольку этот закон повышения урожая, который мы, по Бауле, называем «законом совокупного действия факторов роста», имеет значение для всех факторов роста, то он прояв¬ ляется и в селекции растений, при которой улучшают «внутрен¬ ние факторы роста растений». Его же мы находим и в законе наследственности Менделя, если, например, проследим домини¬ рующий признак в ряде поколений '. Если мы проинтегрируем уравнение (1), то получим: In (Л—у) = С—ctx. (2) При х = 0 урожай у также равен 0, так как без фактора ро¬ ста не может быть и урожая. Подставим эти величины в урав¬ нение (2), тогда In (Л — 0)=С — Cj-0, или С = 1пЛ. Подставим в уравнение (2) найденное значение постоянной интегрирования: In (Л -^-у) = In Л—Ci'х- (3) Обе части уравнения (3) умножим на коэффициент для пе¬ рехода от натуральных логарифмов к десятичным: 1ё(Л— y) = lgA—Ci 0,434 • х. (4) При этом изменяется коэффициент пропорциональности. По¬ этому во всех последующих уравнениях заменяем Ci • 0,434 на с. Этот коэффициент с я назвал «коэффициентом действия» или «фактором действия» данного фактора роста или питательного вещества. При малой величине его для получения определенного урожая у требуется очень большое количество соответствую¬ щего фактора роста, и наоборот. Далее еще на двух примерах покажем, что проинтегрированное уравнение соответствует выведенному нами закону повышения 1 Mitscherlich Е. A., «Steigerung der Pflanzenertrage», Berlin, Ver- lag P. Parey, 2. Auff., 6, 7, 1921; Ztschr. f. Pflanzenernahrung u. D&igung, A. 1, 60—61, 1922, «Ober allgemeine Naturgesetze» Schriften d. Konigsberger Gel. Ges., Nat. W. 1 Jahr, 1924, H. 3, S. 141 (231 Halle/Saale, Verlag M. Niemeyer.
214 tjTABA Itt урожая при увеличении фактора роста пропорционально недо¬ статку урожая до наивысшей его величины. С этой целью я при¬ веду простейший пример пропорциональности. Уравнение, отра¬ жающее этот закон, в общем виде следующее: lg{А —у) — IgA — с • х, (5) откуда для нашего случая следует: lg(100—у) = lg 100—0,301*. Подставляя вместо х последовательный ряд целых чисел, по¬ лучим для у следующие величины: х = 0 у = 0 у возрастает на недостает до 100 X = 1 у = 50 50 50 х = 2 у = 75 25 25 х = 3 У = 87,5 12,5 12,5 х = 4 у = 93,75 6,25 6,25 и т. д. Если вместо с = 0,301 взять какой-либо другой коэффициент действия, то между недостатком урожая до наивысшей величины его и приростом урожая будет новая постоянная пропорциональ¬ ная зависимость. Например, возьмем с = 0,1505, вдвое меньше, чем раньше, тогда из уравнения lg(100 — у) = IglOO — 0,1505* получим приведенные в табл. 75 величины. Таблица 75 X У 100-у Прирост урожая 6 Отношение (100 —_у): g 0 0 100 29,3 2,4:1 1 29,3 70,7 20,7 2,4:1 2 50,0 50,0 14,6 2,4:1 3 64,6 35,4 10,4 2,4:1 4 75,0 25,0 7,3 2,4:1 5 82,3 17,7 5,2 .2,4:1 6 87,5 12,5 2,4:1 Эти примеры хорошо показывают правильность наших пред¬ положений, но при этом также видно, что прирост урожая ста¬ новится тем меньше, чем больше значение *. . Чтобы полностью уяснить значение коэффициента действия сравним действие двух удобрений, содержащих одинаковое пита¬ тельное вещество, причем у первого коэффициент действия с\, у второго — с%. Повышение урожая с помощью обоих удобрений возможно во всяком случае лишь до предельного урожая А, так как последний определяется не этими двумя удобрениями, а имею-
АГРОНОМИЧЕСКИЕ И ФИЗИОЛОГИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ИССЛЕДОВ. ПОЧВЫ 215 щимся в данное время сочетанием всех остальных факторов ро¬ ста, и это сочетание не изменится в обоих случаях при добавле¬ нии одинакового фактора роста. Если при внесении этих двух видов удобрений мы хотим получить одинаково высокий уро¬ жай у, то должны первое удобрение использовать в количе¬ стве *i, второе — в количестве х2; тогда уравнение относительно первого удобрения будет т. е. количества разных удобрений, внесенные с целью получения одинакового урожая у, обратно пропорциональны коэффициен¬ там действия этих удобрений. Следует обратить внимание на то, что при вычитании исключаются величины урожая, так что это уравнение до некоторой степени применимо ко всем растениям, (см. подтверждение в § 49 и 50). В уравнении закона совокупного действия факторов роста как мы видели, наивысший урожай А зависит от имеющегося со¬ четания нескольких других факторов роста. При улучшении од¬ ного из них значение А должно возрастать подобно тому, как возрастала величина у, до тех пор, пока не будет достигнут но¬ вый наивысший урожай А\\ если затем повысить третий фактор роста, то по закону действия бывший до этого высшим урожай A i повысится до А2 и т. д. Из этого отчетливо видно, что урожай в данный момент зависит не только от одного фактора роста, «минимального фактора» по Либиху, а обусловливается одно¬ временно и всеми остальными факторами роста. Подобная зави¬ симость для двух факторов роста показана на рис. 27. В основу построения кривых положено ранее приведенное уравнение с коэффициентом действия с = 0,301, так что при х = 1 всегда достигается половина соответствующего высшего урожая; но поскольку наивысший урожай изменяется и в зави¬ симости от второго фактора роста г, то данный урожай у также изменяется в зависимости как от х, так и от г. При потенцировании уравнения (5) получим: lg(4— .y) = lg4 — и относительно второго удобрения lg (Л —у) = lg А — с2хг. Вычтем из первого уравнения второе. Тогда \g(A—y) = lgA — cx, (5) иди относительцо у: (А—у) = А 10"°* у = А{\ — 1(ГСХ); (6)
216 ГЛАВА III Изложенный здесь закон уже в течение многих десятилетий известен экономистам, но никогда не был ими количественно об¬ работан и математически сформулирован, причем экономисты не¬ правильно называли его «законом убывающего плодородия». В действительности же, согласно этому закону, урожай никогда не снижается, лишь прирост его становится все меньше. Таким образом, у несведующих людей это неправильное название соз¬ дает явно ошибочное представление, совершенно не соответст¬ вующее действительному положению вещей Рис. 27. Кривые урожайности при возрастающем наивысшем урожае. На это я указал еще 48 лет тому назад, когда поместил в Ежегоднике Шмоллера за 1906 г. (стр. 341—344) критическую рецензию на книгу Йозефа Эсслена — «Закон убывающего пло¬ дородия со времени Юстуса Либиха» (Мюнхен, 1905, изд. И. Швейтцер). «Закон убывающего плодородия почвы» как таковой еще можно было бы защищать, если бы речь шла не о валовом уро¬ жае, а о чистом доходе, величина которого действительно посте¬ пенно уменьшается и, наконец, становится отрицательной1 2. Урав¬ нение для сперва возрастающего, а затем убывающего чистого дохода следующее: R — (1 — 10_са)— dy — ex—/. От валового дохода, который дает урожай у, подчиняющийся закону действия факторов роста, необходимо вычесть следующие расходы производства: 1 Mitscherlich Е. A., Deutsche Akad. d. Wiss. in Berlin, Vortrage und Schriften, H. 43, 1952. 2Mitscherlich E. A., Landw. Jahrb., 38, 537—552; Fortschritte dej ^andwirtschaft, 3, 290, 1928.
АГРОНОМИЧЕСКИЕ И ФИЗИОЛОГИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ИССЛЁДОВ. почвы 217 1. Расходы, пропорциональные валовому доходу у и, следо¬ вательно, повышающиеся с величиной урожая. 2. Расходы, повышающиеся пропорционально затратам удоб¬ рения. 3. Расходы, остающиеся неизменными и не зависящие от ве¬ личины урожая, а именно издержки на аренду, обработку почвы, посев и т. д. Вернемся к уравнению (6) у = А ■ (I — 10~сх). Как мы видели, величина А при повышении второго фактора ро¬ ста по такому же уравнению должна возрастать до Ль поэтому Подставляя эти величины для А в уравнение (6), получим: у = дх. (1 — ю -«®) • (1 — ю-®’®'). При повышении третьего фактора роста урожай растений повы¬ сился бы от Л1 до наивысшего урожая А2, и Л1 = Л2(1-10-с"а,*> Подставляя эту величину At, получим уравнение у = А2( 1 — 10~сх) • (1 — КГ0'*') - (1 — ю-®"*"). Подобное рассуждение можно продолжать и дальше. Следо¬ вательно, зависимость урожая от всех факторов роста можно вы¬ разить одним общим уравнением'. Предпосылкой правильности этого уравнения является пред¬ положение, что соответствующий коэффициент действия с для отдельного фактора роста является постоянным1 2, что, однако, как мы позже увидим, наблюдается не всегда. Во многих случаях почва дает урожай до того, как в нее вне¬ сены какие-либо количества фактора роста. Тогда при х = 0 у — а, а не равен 0, как это было в уравнении (3). В этом случае уравнение (5) примет вид: \g(A—y) = lg(A—a) — cx. (7) Поскольку урожай а зависит от количества Ь соответствую¬ щего фактора роста, которое было в почве до внесения в.нее до¬ полнительных количеств этого фактора х, то: }g(A — a) = ]gA — cb (8) 1 В a u 1 е В., Landw. Jahrb., 51, 373, 1917. 2 В au 1 е В., Landw. Jahrb., 59, 341 u. f., 1924. Reidemeister K-, Schriften d. Konigsberger Gel. Ges. Nat. Kb, 3. Jahrb. H. 1, 31—35, 1926.
й\й ГЛАВА tit Подставив значение lg(4 — а) в уравнение (7), получим: ]g(i4—у) = IgA—cb — сх, или lg (A~y) = )gA — c(x + b). (9) Количество питательного вещества Ь, которое уже имелось в почве, понятно, является положительной величиной, оно дей¬ ствует как внесенное количество удобрения х. Однако величина Ь, как мы увидим в дальнейшем, может стать и отрицательной, если первые количества введенного фактора роста по какой-либо при¬ чине не могли оказать действия. Область применения закона совокупного действия имеет свои пределы. При внесении слишком большого количества какого- либо фактора роста непременно следует падение урожая, а при чрезмерно большом количестве его рост растения вообще ста¬ новится невозможным. Так, при повышении температуры воз¬ духа урожай повышается, но очень высокие температуры вызы¬ вают засыхание растений и даже их сгорание. Мы также знаем, что если будем вносить слишком высокие дозы легко раствори¬ мых удобрений, то растения погибнут в результате плазмолити¬ ческих явлений. Следовательно, и при большом количестве пи¬ тательных веществ нельзя получить урожай растений, так как повреждения начинаются, когда концентрация питательного рас¬ твора превышает 3%о. В концентрированном растворе солей не может расти ни одно растение. Поскольку это повреждение растений происходит при введе¬ нии какого-либо фактора роста, то оно, очевидно, сопутствует этому фактору роста с самого начала, хотя и проявляется лишь в более поздней стадии, т. е. при усиленном действии этого фак¬ тора. Поэтому в уравнение (6) я ввел еще один коэффициент — «коэффициент повреждения» k, после чего оно приняло следую¬ щий вид: у = А (1 —10”°*) КГ**’. (10) Действие фактора повреждения можно видеть на рис. 28. Практически это уравнение, конечно, не имеет значения, так как мы должны заниматься не снижением урожая, а повышением его. Однако оно ставит предел этому повышению. Если мы смо¬ жем избежать депрессии урожая, вытекающей из нашего закона, то этим самым практически достигнем повышения урожая. От математического вывода уравнения (10), которое выра¬ жает второе приближение закона к действительности, можно отказаться *. Материал некоторых наблюдений будет приведен ниже. 11 М i t s с h е г 1 i с h Е. A., Ztschr. f. Pflanzenernahrung, Dungung u. Bo- denkunde, A 12, 273—282, 1928.
АГРОНОМИЧЕСКИЕ И ФИЗИОЛОГИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ИССЛЕДОВ. ПОЧВЫ 219' Вернемся к уравнению (5) \%(,A—y) = )gA — cx. , (5) О постоянстве коэффициента действия с было много научных споров, в особенности после того, как Риппель 1 установил, что величина коэффициента действия существенно возрастала при снижении дозы другого удобрения. Так, для калия при 2 г нит¬ рата аммония на один сосуд с = 1,02, в то время как при 0,2 г нитрата аммония с возрастает до 1,91. Рис. 28. Кривые изменения урожая с ростом коэффициента повреждений k. Этот вывод для различных питательных веществ был подтвер¬ жден и нами1 2. Он имеет коренное значение, так как лишь в том случае, ногда коэффициент действия для отдельного фактора роста является постоянным,, т. е. не зависящим от сочетания в данный момент всех других факторов роста, можно перенести результаты опытов в сосудах в поле и результаты полевых опытов практически использовать на следующий год. Однако в ряде слу¬ чаев ясно проявляется непостоянство коэффициентов действия пи¬ тательных веществ. Так, например, обстоит дело с взаимосвязью между интенсивностью света и содержанием в воздухе угле¬ кислоты, поскольку для создания, одинакового урожая при сни¬ жении интенсивности света растениям требуется большее количе¬ ство углекислоты. Подобная же взаимосвязь существует между водой и питательными веществами, так как чем больше степень 1 R i р р е 1 A., Ztschr. f. Pflanzenernahrung, Dfingung u. Bodenkunde, A 8, 65—79, 1926. 2 M i t s c h e г 1 i c h E. A. u. Mitarbeiter, Schriften d. Konigsberger Gel. Ges. Nat. Ю-, 5, H. 2, 1928; 12, H. 2, 1935. Verlag M. Nieffleyer Halle/Saale.
220 ГЛАВА III полезного действия воды, т. е. чем больше в воде растворено пи¬ тательных веществ в необходимой для растений концентрации, тем меньше потребуется растениям воды для получения равного урожая. Аналогичная взаимосвязь может быть и между различ¬ ными питательными веществами. Рассматривая вопрос дальше, найдем, что коэффициент действия питательного вещества с бу¬ дет тем больше, чем меньше получаемый в условиях опыта наи¬ высший урожай А, т. е. чем меньшее количество того или иного питательного вещества или другого фактора роста находится в распоряжении растений. Следовательно, с ростом наивысшего урожая величина фактора действия снижается по логарифмиче¬ ской кривой и достигает минимума, оставаясь далее постоянной. Таким образом, если при полевых или вегетационных опытах не- изучаемые питательные вещества, т. е. «фоновое» удобрение, мы вносим в оптимальных количествах, то у нас есть основания для отдельных изучаемых питательных веществ считать коэффициент действия постоянным, что я мог раньше доказать на тысячах ве¬ гетационных опытов и показать в настоящее время на более чем 30 000 полевых опытов с удобрениями*. Изменение соотношения между зерном и соломой с повыше¬ нием дозы питательных веществ, наблюдавшееся Шеффером* 2, тоже не говорит против постоянства коэффициента действия, а объясняется тем, что в период образования соломы количество ранее имевшегося в почве питательного вещества (Ъ) больше, чем позднее, в период образования зерна, в результате чего при одинаковых дозах питательных веществ х в соотношении зерна и соломы должен наступить сдвиг. ; Конечно, питательные вещества, внесенные в качестве удобре¬ ний, могут закрепиться в почве раньше, чем их усвоят растения, и в этом случае в образовании урожая будет участвовать меньшее количество их Ъ, так как часть их будет абсорбирована почвой. Тогда в уравнении (5) вместо х должна стоять величина (х— Ъ), но на величину коэффициента действия это не влияет3. Практически во всех случаях для установления постоянства коэффициента действия следует применять возможно большие дозы других питательных веществ, что обеспечивает наиболее благоприятное соотношение между зерном и соломой. В этом случае мы можем рассчитывать на • постоянство коэффициента действия различных питательных веществ. Согласно нашим Bericht der IV. Kommission der Deutschen Bodenkundlichen Gesellschaft von der Bonner Tagung, 1953, in Ztschr. f. Pflanzenernahrung, Dungung u. Bodenkunde, Erganzungsheft, 1954. 2 Scheffer F., Ztschr. f. Pfl'anzenernahrung u. Bodenkunde, 27, 162—180, 1942. 3 Mit s'chert! ch E. A., Schriften d. Koriigsherger GeL Ges. Nat. K!., 13, H. 1, 1936.
АГРОНОМИЧЕСКИЕ И ФИЗИОЛОГИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ИССЛЕДОВ. ПОЧВЫ 221 многочисленным исследованиям (§ 49—51), коэффициент дей¬ ствия составляет: Для азота 0,20 ц/га, или 0,66 г/сосуд1 Для калия 0,40 » » 1,33 » » Для фосфорной кислоты ...... 0,60 » » 2,00 » » Поскольку поверхность почвы в наших вегетационных сосудах составляет в среднем 305 см2, то коэффициент действия, который мы получаем в вегетационных опытах в г на сосуд, для пересчета его в ц/га следует умножить на 305; это видно из уравнения (5), в котором величину х одновременно делят на 0,305. Для упро¬ щения величины коэффициентов в ц/га для калия и фосфорной кислоты я несколько округлил. § 40. Определение содержания питательных веществ в почве и потребности почвы в удобрении2 С помощью нашего уравнения можно определить количество находящегося в почве питательного вещества лишь в том случае, если при внесении его 'отмечается повышение урожая. Иначе мы можем лишь установить, что количества этого вещества, уже имеющегося в почве, достаточно для получения наивысшего уро¬ жая, которого с его помощью можно достигнуть. Мы уже видели, что соответствующего питательного вещества требуется тем меньше, чем больше его коэффициент действия, и что почвы могут содержать нужные количества его (микроэлементы). Это, например, часто наблюдалось перед последней войной в отноше¬ нии калия и фосфорной кислоты, поэтому полевые опыты, кото¬ рые мы ставили с одним из этих питательных веществ, часто протекали «безрезультатно». С азотом дело обстоит иначе, так как коэффициент его действия значительно меньше и, кроме того, по агрономическим причинам мы только изредка даем дозу азот¬ ного удобрения, необходимую для получения наивысшего уро¬ жая. Здесь поэтому особенно уместны полевые опыты, так как на азотное удобрение реагирует почти каждая почва. Если в полевых опытах калийные и фосфорнокислые удобре¬ ния не дают повышения урожая, то это еще никоим образом не говорит о том, что содержание питательных веществ в почве достаточно для получения на следуюший год наивысшего уро¬ жая. Почва может содержать питательное вещество в количестве, 1 Мitsсhег 1 iсh.Е. A., Atanasiu N., Ztschr. f. Acker-u. Pflanzenbau, 94 253—280 1952 2 О p i t z, Rathsack, Landw. Jahrb., 68, 321—348, 1929. Кирсанов A. T., Теория Митчерлиха, ее анализ и практическое при¬ менение, 1930, 2-е изд. переработанное и дополненное, 200 стр., Сельхозгиа, М.-Л.
достаточном для опытного года, но в результате выноса его рас¬ тениями в следующем году возникнет недостаток этого вещества. Другими словами, даже в том случае, когда в полевом опыте мы не получаем повышения урожая за счет внесения питатель¬ ных веществ, все же нельзя сказать, что в почве эти вещества имеются в достаточном количестве и поэтому удобрение ими излишне. Мы нашли', что в течение первого года в полевых опытах не наблюдалось действия калийных удобрений, но зато в следующем году без них урожай картофеля снизился на 20%. Я заранее знал, что так случится, по величине урожая, получен¬ ного в вегетационных опытах, поставленных с той же почвой в первом году. Поэтому только при помощи вегетационных опытов можно определить запас питательных веществ в почве. Поскольку в вегетационных сосудах при разбавлении почвы песком (1 часть почвы + 2 части песка) мы имеем дело со слоем почвы, равным только одной трети пахотного слоя почвы при естественном залегании ее, то, если внесение удобрения не повышает урожая, наличного количества питательных веществ в почве должно быть достаточно на три года, а за исключением опытного — на два последующих года. Против разбавления почвы песком, которое позволяет опре¬ делить содержание питательных веществ в почве, если они нахо¬ дятся в большом количестве, было возражение, что благодаря ему питательные вещества почвы становились более доступными. По¬ этому надо было доказать, что это «разбавление» не влияет на определение количества питательных веществ в почве (6). Для исследования этого вопроса мы взяли два вида почвы — супесчаную из Лавскена и низинно-болотную из Повундена, сме¬ шали их с разным количеством песка и для каждой смеси определили прирост урожая при возрастающих дозах Калия. Результаты опытов сведены в табл. 76. Все вычисленные величины определены по следующему урав¬ нению: lg(i4— y) = )gA — 0,133 .(* + £), в которое следует подставлять стоящие под отдельными опыт¬ ными рядами величины А и Ь. Близость вычисленных и най¬ денных величин проявляется очень четко. Если из значений, полученных для обоих видов почвы, вычесть определенную по кривой величину b для песка (Ь'), равную 0,01 г калия на одну часть песка, то будет видно, что имеющееся в почве количество калия Ь" увеличивается пропорционально использованному ко¬ личеству почвы. Далее, в одной части супесчаной почвы данной смеси имеется 0,42 г доступного растениям калия,, а, в одной части 11 Mitscherlich Е. A., Landw. Jahrb., 64, 206—207, 1926.
Количество Почва : песок=0 : 5 I Почва : песок = 1 : 4 I Почва : песок=2 : 3 Почва :^песок=».: 2 - Почва : песок: к»°> : i 1- —i ; :—; г- 58 5Г ч» ч* II вычислено © 05 со s оо q о о ю о ч7 Ч7 Ч7 Ч4" ю Ю it' о n- n* n* n. n- 00 «О о ю II я о и 0> я со 0 SP о с найдено | начислено * ю © Ю 00 Ч4 см ю © со © q" оо" nT ю © см © © © СО N 00 О) 05 0,35 найдено 73j0± 2,5 74.6 ±1,1 73,3 ±0,8 76,0 ±1,4 78.7 ±1,8 60,2 ±2,0 65,4 ±2,9 73,6 ±3,4 84,0 ±3,2 96,8 ±5,4 вычислено 00 СМ iTJi © СО N- ©. © CM CD N N « СО « «н О S S N N N N 1,26 Почва : песок=4 : 1 | вычислено*, © ^ ©o^oocmocm^o rf rf со © см" © © Ю © N* 00 © © 0,28 найдено 70.6 ±0,5 73.1 ± 1,3 74.2 ±0,5 75.6 ±0,6 77,1 ± 0,6 найдено 54,3 ±2,5 65,0 ±2,0 71,7 ±5,0 79.5 ±3,6 90.6 ±3,0 о я о» ”31. т Я ю > о я 15 № N* СО 00 СМ СО © 00^ ©. 00 ©. оо © т-Г СЧ со* ^ © О СО N N S S N 0,84 я почва Почва : песок =3 : 2 | найдено |~вычислено со см СО оо см ©. © см. © lO ьГ ©~ ^ оо" ~н" ©" © Tt< Ю © 00 оо © 0,21 68.7 ±1,3 68.7 ± 0,2 69,9 ±0,8 73.6 ±0,5 75.7 ±1,7 «О х. н о ч . о \о о X X 47,9 ±2,2 58.8 ±1,7 70.6 ± 1,8 79.9 ±1,7 88.7 ±1,1 1 0,14 найдено .вычислено i-ч 05 N» СМ СМ © ^ © Ю 05 Tf о см" со" ©" ©" Ю Ю со 0 N N 0,42 2. Низи Почва : песок=2 : 3 | вычислено. С"» С4* i—* Tf Xs» © ,-н ©. см" lO © ^ ©" см © ©" со Ч4 Ю NN оо . 55,0 ±1,7 56,4 ±4,7 64.6 ± 0,7 68,3 ± 0,8 73.6 ±2,0 найдено 33,6 ±1,3 44,2 ±2,2 54,5 ±1,1 71,1 ±0,4 81,4 ±1,3 вычислено ю ю 00 © 05^ © ©Л с>. ©^ 0~ оо" lO г-Г со ©" © ©" гн СМ СО N N 0,00 Почва :)песок=1 : 4 | найдено | вычислено *—< ч* N, 1-н©Ч^С0©1-н© см" оо" со оо" оо" © © СМ СО lO СО N 00 ■ © ©" найдено 6,4 ±2,9 29.1 ± 2,0 44.7 ± 2,4 62.7 ±1,0 70.2 ±2,6 21,2 ±0,8 37.6 ± 2,8 51.6 ± 1,9 68,8 ±1,4 79,0 ± 1,0 © © Ю © © v О гн CN Ю О ^ ^ о о о о -Г ” •*> | > Количество КаО, г SScmSStt^^ ©" ©" *©" ©" -н" 1
ГЛАВА iil 224 болотной почвы — лишь 0,07 г, независимо от того, с каким количеством песка в каждом случае смешивали почву При изучении действия фосфорной кислоты мы также предпо¬ читали вегетационные опыты полевым, так как лишь с их по¬ мощью возможно определить запас ее в почве; для определения же азота в почве желательно использовать полевой метод не только потому, что он дает более точные результаты, но и в связи с трудностью взятия с этой целью образцов почвы для вегетацион¬ ных опытов. Поскольку азот находится в почве обычно в форме легко растворимых соединений, он легко передвигается в ней. Мы обнаружили, что при совершенно одинаковом взятии почвенных образцов на одном и том же поле осенью почва содержала зна¬ чительно больше азота, чем последующей весной, когда часть его вымывалась зимней влагой в более глубокие слои; поэтому вес¬ ной при взятии образцов почвы с той же глубины, что и осенью, часть азота не захватывается. i Влияние на высоту урожая растений всех остальных пита¬ тельных веществ, коэффициент действия которых еще выше, чем у фосфорной кислоты и калия, может быть определено лишь вегетационными опытами. При постановке этих опытов для определения количества калия и фосфорной кислоты в почве, следовательно, целе¬ сообразно смешивать одну треть объема почвы с двумя третями объема чистого третичного кварцевого песка 1 2. В наших опытах мы брали девять сосудов и наполняли их равным количеством совершенно одинаковой почвенно-песчаной смеси; к этой смеси в качестве общего фона добавляли на каждый сосуд 1,5 а сухой углекислой извести и затем в виде раствора 1,2 г азота в форме нитрата аммония, 1,0 г кристаллического сульфата магния и 0,5 г хлористого натрия. Кроме общего фона, в три параллельных сосуда вносили по 1 г фосфорной кислоты в форме однокаль¬ циевого фосфата или суперфосфата и по 1,5 г калия в форме сернокислой соли, в три других сосуда, кроме фона, вносили только калий и, наконец, в три последних сосуда — только фос¬ фор. Таким образом, опыт включал следующие варианты: 1. Полное удобрение (фон-f-K, Р), 2. Фон + Р (без калия), 3. Фон -j- К (без фосфора). 1 Mitscherlich Е. A., Die Emahrung der Pflanze, 30, H. 10, v. 15.v., 1934. s Mitscherlich E. A., Landw. Jahrb., 58, 601—617, 1923. Pilate H., Inaug. Diss. Halle, 1937. Scheffer F., Kuhn-Archiv, Berlin, 38, 141—163, 1933. Die Ernahrung der Pflanze, 30, H. 6, 101—106, 1934. Mitscherlich E. A., Ztschr. f. Bodenkunde Pflanzenemahrung, 7(52), 360—370, 1938; 17 (62), 169—204, 1940. Mitscherlich E. A., «Ertragssteigerung durch richtige Dflngung», Aufbau-Verlag, Berlin, 1952, 91 S., 22 Abb.
АГРОНОМИЧЕСКИЕ И ФИЗИОЛОГИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ИССЛЕДОВ. ПОЧВЫ 225 Содержание в почве доступного растениям калия можно установить, сравнивая вариант 2 с вариантом 1, а содержание в почве доступной растениям фосфорной кйлоты — сравнивая вариант 3 с вариантом 1. ' Поскольку при полном удобрении с калием и фосфорной кислотой мы действительно получаем наивысшие урожаи, дости¬ жимые при наличии этих веществ, то можно каждый раз опреде¬ лить, какой процент этого наивысщего урожая достигнут без калийного или фосфорного удобрения, и, таким образом, при по¬ мощи закона совокупного’ действия и соответствующих коэффи¬ циентов действия определить содержание этих питательных ве¬ ществ в почве. Для пояснения приводим табл. 77, в которой по¬ казан урожай у в % от соответствующего наивысшего урожая, если почва содержит х ц/га питательного вещества. Величина х относится к содержанию в почве азота; для опре¬ деления содержания калия ее следует разделить на 2, а фосфор¬ ной кислоты — на 3. Таблица 77 X У X У X У X У X У 0,02 1 0,50 21 1,13 41 2,02 61 3,55 81 0,04 2 0,53 22 1,17 42 2,08 62 3,67 82 0,06 3 0,56 23 1,21 43 2,13 63 3,79 83 0,08 4 0,59 24 1,24 44 2,19 64 3,92 84 0,10 5 0,61 25 1,28 45 2,25 65 4,06 85 0,13 6 0,64 26 1,32 46 2,32 66 - 4,20 86 0,15 7 0,67 27 1,36 47 2,38 67 4,35 87 0,17 8 0,70 28 ч 1,40 48 2,45 68 4,52 88 0,20 9 0,73 .29 1,45 49 2,51 69 4,70 89 0,22 10 0,76 30 1,49 50 2,58 70 4,90 90 0,24 11 0,79 31 1,53 51 2,66 71 5,12 91 0,27 12 0,82 32 1,58 52 2,73 72 5,36 92 0,29 13 0,86 33 1,62 53 2,81 73 5,63 93 0,32 14 0,89 34 1,67 54 2,89 74 5,94 94 0,34 15 0,92 35 1,71 55 2,97 75 6,51 95 0,37 16 0,96 36 1,76 56 3,06 76 6,99 96 0,40 17 0,99 37 1,81 57 3,15 77 7,61 97 0,42 18 1,03 38 1,86 58 3,24 78 8,45 98 0,45 19 1,06 39 1,91 59 3,34 79 9,99 99 0,47 20 1,10 40 1,97 60 3,45 80 — — Отдельные величины табл. 77 были определены из уравнения lg (ЮО—у) = IglOO—0,2х для азота (N), 15 Зак. 2442. Почвоведение
226 ГЛАВА HI в которое подставляли величины х и затем определяли у. Затем величины х были умножены на 3, так как в сосудах в резуль¬ тате смешивания почвы с песком исследовался объем почвы, равный только одной трети соответствующего объема ее в откры¬ том грунте, а следовательно, содержалась лишь одна треть питательных веществ *. Из этой же таблицы, которую непосредственно используют для определения содержания азота, можно без помощи лога¬ рифмической таблицы найти содержание в почве других пита¬ тельных веществ, если предварительно вычислить, какой процент урожая дает сосуд по фоновому удобрению без внесения фосфор¬ ного или калийного удобрения. Для этого вычисляют в процен¬ тах разность между урожаем каждого из трех сосудов, получивших полное удобрение, и урожаем каждого из трех сосудов без дифференцируемого удобрения, находят среднее из этих 9 чисел и его среднюю ошибку, причем сумму девяти отклонений отдельных наблюдений от этой средней величины делят на 27 и находят по таблице содержание питательного вещества в почве сперва для средней величины, затем для средней величины, увеличенной на ее среднюю ошибку. Разница между обоими отсчетами дает ошибку вычисленной средней величины содержания питательного вещества (в ц/га). При определении содержания в почве фосфорной кислоты и калия соответственно их более высокому коэффициенту действия вычисленные количества х делят в первом случае на 3, а во вто¬ ром на 2. На рис. 29 показаны кривые урожая для фосфорной кислоты, калия и азота. Иногда высказывают сомнения по поводу того, что я стрем¬ люсь результаты вегетационных опытов перенести на поле, го¬ воря, что «В сосудах имеются значительно лучшие условия произ¬ растания, чем в поле; постоянная поливка сосудов, дающая воз¬ можность внесения десятикратной дозы удобрений, приводит к высоким десятикратным урожаям на единицу площади!..» Все это совершенно верно. Условия роста в сосудах и в поле совер¬ шенно различны. Однако следует подумать о том, что в отличие от требования закона минимума Либиха мы не стремимся до¬ стичь при определенном удобрении совершенно определенной прибавки урожая. Мы ставим в сосудах одновременно и при со¬ вершенно одинаковых условиях роста сравнительные опыты, ко¬ торыми хотим определить не абсолютный прирост уро¬ жая за счет определенного удобрения, а при¬ рост урожая в процентах, достигнутый благо- 1 Mitscherlich Е. A., Atanasiu N., Ztschr. f. Acker- u. Pflanzenbau, 95, 1—20, 1962.
АГРОНОМИЧЕСКИЕ И ФИЗИОЛОГИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ИССЛЕДОВ. ПОЧВЫ 227 даря этому удобрению. Если коэффициент действия пи¬ тательного вещества постоянен, то не играет роли состояние всех других факторов роста при условии, что они являются одинако¬ выми для всех сосудов, в которых мы получаем сравниваемые урожаи и вычисляем процент прибавки. 1 ц/га какого-либо удо¬ брения в этом случае во всех сосудах обеспечивает одинаковый процент повышения урожая. Поскольку урожаи в поле значи¬ тельно меньше, чем в вегетационных опытах, то при равных про¬ центах прироста урожая абсолютный урожай в поле, естественно, Рис. 29. Кривые зависимости урожая от количества вносимых фосфорной кислоты, калия и азота. будет значительно меньше. Абсолютная высота урожаев, а также прироста урожая обусловливается, как мы знаем, имеющимся в данное время сочетанием всех факторов роста, от которых зави¬ сит наивысший урожай А. На основании наших почвенных исследований мы никогда не можем сказать сельскому хозяину-практику, какую точно при¬ бавку урожая он получит при внесении 1 ц/га какого-либо удо¬ брения. Абсолютная величина собранного урожая зависит также от всех других факторов роста, например от погоды. Словом, по нашему мнению, можно узнать только то, что это определенное удобрение может повысить урожай на столько-то процентов. Мы должны оперировать не абсолютными величинами, которые не можем точно установить, а процентными величинами. Прирост урожая выражают в процентах от каждого урожая, или, другими словами, в процентах от наивысшего урожая, достигаемого при определенном удобрении и при данных условиях роста. Если все же хотят вычислить рыночную стоимость прироста урожая, чтобы определить, окупает ли себя определенное удобре¬ ние, следует по процентам прироста вычислить абсолютную 15*
Таблица 78 Определение содержания в почве питательных веществ (для полевых опытов) Содержание данного питательного вещества в почве, фа Прирост урожая в °/0 при удобрении Содержание данного питательного вещества в почве, фа Прирост урожая в °/0 при удобрении 0,5 фа N 1 фа N 0,8 фа Р.Ов 1,2 фа К*0 0,2 213 366 0,1 452 693 0,4 101 183 0,2 211 332 0,6 65 116 0,3 130 211 0,8 46,1 83 0,4 91 150 1,0 35,1 63 0,5 67 114 1,1 31,9 56,6 0,6 51,8 90,8 1,2 27,8 49,9 0,7 40,9 73,7 1,3 25,1 45,0 0,8 33,0 61,1 1,4 22,8 40,8 0,9 27,0 51,9 1.5 20,7 37,1 1,0 22,4 44,2 1,6 19,0 34,0 1,1 18,7 . 38,0 1,7 17,3 31,1 1,2 15,8 33,0 1,8 16,0 28,9 1,3 13,3 28,9 . 1.9 14,7 26,4 1,4 11,3 25,4 2,0 13,7 24,5 1,5 9,6 22,3 2,2 11,9 21,0 1,6 8,3 19,7 2,4 10,1 18,2 1,7 7,1 17,7 2,6 8,9 15,9 1,8 6,0 15,8 2,8 7,7 13,9 1,9 5,2 14,2 3,0 6,8 12,3 2,0 4,4 12,5 3,2 6,1 11,0 2,2 3,4 10,1 3,4 5,4 9,8 2,4 2,4 8,3 3,6 4,8 8,7 2,6 1,8 6,6 3,8 4,3 7,8 2,8 1,5 5,7 4.0 3,9 7,0 3,0 ' 1,1 4,4 4,2 3,5 6,2 3,2 0,9 3,7 4,4 3,1 5,6 .. 3,4 • 0,6 3,1 4,6 2,8 5,0 3,6 0,5 2,6 4,8 2,5 4,5 3,8 0,3 2,2 5,0 2,3 4,1 4,0 0,3 W
АГРОНОМИЧЕСКИЕ И ФИЗИОЛОГИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ИССЛЕДОВ. ПОЧВЫ 229 величину его по высоте среднего за последние годы урожая на данном поле. Определение величины урожаев, полученных в поле благо¬ даря внесению азота, несколько труднее, потому что в действи¬ тельности весьма редко при максимальных дозах удобрения по¬ лучают наивысший урожай. Фосфорную кислоту и калий также ни в коем случае не следует постоянно применять в таких дозах, которые обеспечивают наивысший урожай. По табл. 77 можно вычислить прирост урожая, получаемый за счет вполне определенного количества питательного вещества, в процентах от урожая, получаемого при отсутствии этого удо- биения, когда почва содержит известное количество этого пита¬ тельного вещества. Я произвел эти подсчеты для азотного удобрения, равного 0.5 ц/га и 1,0 ц/га N, фосфорнокислого удобрения, равного 0,8 ц/га Р2О5 и калийного удобрения, равного 1,2 ц/га КгО, так как эти количества, как правило, применяются в наших полевых опытах с удобрениями (табл. 78). Для определения содержания какого-либо питательного ве¬ щества в почве при помощи полевых опытов с удобрениями тре¬ буется, как и в вегетационных опытах, проведение опыта лишь в двух вариантах: первый — при отсутствии данного питательного вещества в удобрении и второй — при наличии определенного ко¬ личества этого питательного вещества. Прирост урожая, полу¬ ченный на удобренной делянке, высчитывают в процентах от уро¬ жая на неудобренной делянке и по полученной величине с по¬ мощью вышеприведенной таблицы находят содержание питатель¬ ного вещества в почве. Если же были поставлены опыты с возрастающими дозами азотного удобрения, то для каждого отдельного повышения уро¬ жая можно вычислить величину Ь. Например, в Кутчлау в опы¬ тах с картофелем при внесении различных количеств азотных удобрений были получены следующие результаты (табл. 79). Таблица 79 Количество удобрения х (N фа) Урожай у, ц!га Вычисленные значения N, фа найдено вычислено Ь Ь-х 0,0 222 ±7 222 1,66 1,66 0,4 251 ±4 255 2,02 1,62. 0,8 285 ±7 283 2,52 1,72 1,2 301 ±6 306 2,81 1,61 Вычисление Ь прррродидрсь ро уравнению lg(415— у) =5 f 1^415—
230 ГЛАВА 111 ТОЧНЫЕ ПОЛЕВЫЕ ОПЫТЫ С УДОБРЕНИЯМИ ' В полевых опытах с удобрениями также должно соблюдаться условие, чтобы все факторы роста, исключая только то пита¬ тельное вещество, влияние которого на повышение урожайности хотят установить, были бы совершенно одинаковыми как на удобренной, так и на неудобренной делянке. Для этого нужно прежде всего исключить ошибку, которая зависит от неоднород¬ ности почвы опытного поля. Известно, что почва различных уча¬ стков тем однороднее, чем ближе эти участки расположены друг к другу. Поэтому для опытов следует брать возможно меньшие делянки, тесно примыкающие друг к другу, различно удобрять их и затем сравнивать урожаи лишь рядом лежащих малых де¬ лянок. Весь участок для опытов должен быть однородным. Уча¬ сток не должен быть расположен на краю поля, и, кроме того, нельзя допускать, чтобы предшествующая опытам культура была удобрена навозом или сидератом. На этом маленьком участке разбивают два ряда делянок, по двенадцать делянок в каждом. Для определения фосфорной кис¬ лоты и калия делянки располагают так, как это показано на нижеприведенной схеме. План расположения полевых опытов с удобрениями №0123456789 10 0 -► N + К -* N+ Р Для корнеплодов делянки должны быть размером 2,5X10м = = 25 м2, для зерновых и других культур, менее требовательных в отношении площади питания, — 2X5 ж = 10 м2. Для наблюдений и дальнейшей работы вокруг площадки, на которой расположены все 24 делянки, оставляют дорожку шири¬ ной 1 м; поэтому при проведении таких опытов с удобрениями нужна площадь размером 32 X 22 м или 26 X 12 м. Обработку почвы, внесение основного («фонового») удобре¬ ния и посев производят по всем 12 делянкам по длине .всей пло¬ щади, чтобы случайно возникающие ошибки распространялись одинаковым образом на все делянки. В качестве основного удо¬ брения в этом направлении вносят известково-аммиачную се¬ литру (N), для корнеплодов по 4 ц/га, для зерновых культур по 2,5 ц/га. Верхний ряд Нижний ряд X — р — Р — Р — р — р X X — К — К — К \ к — к 1 X
АГРОНОМИЧЕСКИЕ И ФИЗИОЛОГИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ИССЛЕДОВ. ПОЧВЫ 231 После этого весь опытный участок делят на две равные части, из которых верхняя полоса (также по длине ее) получает 2,4 ц/га сульфата калия (К), а нижняя таким же образом 4 ц/га супер¬ фосфата (Р). Только после этого верхнюю и нижнюю полосы разделяют каждую на 12 делянок, которые отмечают колышками. Из этих делянок первая и последняя каждого ряда (х) служат исключительно для затенения соседних с ними делянок, чтобы они находились в равных с другими делянками условиях. Урожай с этих делянок не учитывают. Нечетные делянки 1, 3, 5, 7 и 9 каждого ряда в дальнейшем больше не удобряют; на четные де¬ лянки 2, 4, 6, 8 и 10 верхнего ряда вносят различные дозы фос¬ форнокислого удобрения (Р), а нижнего ряда — калийного удобрения (К). В качестве такого удобрения берут, в зависимо¬ сти от величины делянок (10 или 25 м2), дозы по 400—1000 г суперфосфата на делянку для верхнего ряда и соответственно по 240 или 600 г сульфата калия на делянку для нижнего ряда. Каждую отвешенную порцию удобрения насыпают в плотный чистый бумажный пакет. Возле каждой делянки удобрение вы¬ сыпают в посевную* воронку и перемешивают возможно лучше с двумя горстями сырой почвы, чтобы нельзя было различить ча¬ стицы удобрения, затем возможно более равномерно рассыпают по всей делянке и граблями перемешивают с почвой. Во избежание переноса удобрения с одной делянки на другую всю последующую обработку почвы производят по длине отдель¬ ных делянок. Делянки и окружающая их дорожка в течение всего вегетационного периода должны быть чистыми от сорняков. Уборку урожая следует производить в сухую погоду, и полу¬ ченный урожай взвешивать прямо в поле. У корнеклубнеплодов учитывают только клубни или корни, а у зерновых и дру¬ гих культур, которые убирают косой или серпом, — все рас¬ тение (зерно и солому), причем срезают его возможно более близко к земле. Определенный таким образом урожай заносят в журнал точно в том же порядке, в котором расположены в поле делянки (табл. 80, рубрика а), и обрабатывают полученные результаты. Порядок обработки виден из нижеприведенного примера. Чтобы по возможности исключить ошибку, вызванную неодно¬ родностью почвы, которая неоднократно искажала результаты опытов, мы решили всегда сравнивать урожай только двух со¬ седних делянок и определять прирост урожая в процентах от урожая неудобренной делянки. Для этого разность урожаев (уро¬ жай удобренной делянки минус урожай неудобренной делянки) умножают на 100 и затем делят на урожай неудобренной де¬ лянки. В таблицах полученные таким образом проценты обозна¬ чены буквой «р», а урожаи, соответствующие делянкам, распола¬ гаются выше под буквой «а».
232 ГЛАВА 111 Таблица 80 Результаты опытов с коноплей № делянки I 2 3 4 5 6 7 8 9 10 • Урожай с делянки, — Р — Р — Р — Р — р лгг/25 м2 а . 27,4 46,6 26,8 47,2 26,6 51,0 26,8 50,9 28,4 48,1 Прирост урожая /?(%) 70,0 73,9 76,0 77,4 91,7 91,7 89,9 79,2 69,4 № делянки 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Урожай с делянки, — К — К — К — К — к кг)25 м2 а 34,1 41,2 34,5 43,2 37,0 40,7 37,5 40,9 37,0 40,8 Прирост урожая /?(%)’ 20,8 19,4 24,6 16,8 10,0 8,5 9,1 10,5 10,3 Приведем пример вычислений по данным табл. 80 „ _ (46,6-27,4). Р1 — ТОО 27,4 = 70,0%; Р2 (46,6 — 26,8)100 26,8 73,9% и т. д. Девять процентных чисел, р складывают и сумму делят на девять; тогда для опыта с ' фосфорной кислотой получим р = 79,9% и для калия р = 14,4%. По этим величинам (табл. 81) определяем необходимую для удобрения дозу фосфорной кислоты или калия (в ц/га). Таблица 81 Количество фосфорной кислоты d (ц/га), необходимое для обеспечения прироста урожая Р°10 Количество калия d (ц/га), необхо¬ димое для обеспечения прироста урожая Р °1 о р 1 - Р d р 1 * Р d 211 2,0 19 U 211 3,0 29 2,0 150 1,9 16 1,0 150 2,9 25 1.9 91 1,8 13 0,9 114 2,8 22 1.8 79 1,75 11 0,8 91 2,7 18 1.6 67 1,7 10 0,7 74 2,6 16 1,5 52 1,6 8,3 0,6 61 2,5 14 1.4 41 1,5 7,1 0,5 52 2,4 10 1.1 33 1,4 6,0 0,4 44 2,3 8,3 0,9 27 1,3 5,2 0,3 38 2,2 6,6 0,7 22 1,2 4,4 0,2 33 2,1 4,4 0,3
АГРОНОМИЧЕСКИЕ И ФИЗИОЛОГИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ИССЛЕДОВ. ПОЧВЫ 233 При построении этой таблицы найденное в почве количество питательных веществ (см. табл. 77) вычитали из количества их, потребного для получения урожая, равного 95% соответствую¬ щего наивыошего урожая, а именно на 2,2 ц/га фосфорной кис¬ лоты и 3,3 ц/га калия, и таким образом получили непосредственно требуемое количество удобрения d. Согласно нашим опытам, данная почва требует внесения фос¬ форной кислоты при р = 80% —1,75 ц/га, следовательно, при¬ мерно 8,8 ц/га 20-процентного суперфосфата; калийного удобре¬ ния при р= 14,4% — 1,4 ц/га, т. е. примерно 3,5 ц/га 40-процент¬ ной калийной соли. Ошибка или среднее отклонение результатов этого полевого опыта устанавливается следующим образом. Сперва определяют ошибку средней величины из девяти най¬ денных процентных чисел р, для чего находят отклонения каждой из девяти величин от средней, суммируют эти отклонения и делят результат на 27. Для опытов с фосфорной кислотой ошибка со¬ ставляет 4; 2,5, для опытов с калием + 1,4. По табл. 81 устанав¬ ливают количество удобрения, требуемое для средней величины р, а также для средней величины р с учетом ее среднего отклоне¬ ния. Разность между двумя найденными в таблице значениями d соответствует для данного удобрения среднему отклонению (в ц/га). В данном примере соответственно этому следует вносить: 1,76 ±0,01 ц/га фосфорной кислоты и 1,42 + 0,08 » калия. Точный полевой опыт с азотным удобрением закладывается и проводится точно так же, с той лишь разницей, что в качестве основного удобрения предварительно вносят 4 ц/га суперфосфата и 2,4 ц/га сульфата калия. В опытах с фосфорнокислым и калийным- удобрением иногда случается, что удобренная делянка дает меньший урожай, чем соседняя неудобренная. Это объясняется или грубой ошибкой в проведении опыта, или неоднородными свойствами почвы, так как надо предполагать, что в пределах ошибки опыта наивысший урожай был уже достигнут. Если это предположение правильно, то при обработке результатов опыта относительно этих соседних делянок принимают, что повышение урожая р = 0%, чем в общем можно удовлетвориться, хотя, вероятно, при этом несколько за¬ нижается ошибка опыта. Если же хотят этого избежать и полу¬ чить возможно более точные результаты, то при обработке данных по таким опытным рядам следует вычислить урожай по каждым двум соседним делянкам, сравнивая его с данными уравнитель¬ ного опыта.
234 ГЛАВА III Чтобы с большей уверенностью переносить результаты опы¬ тов на большой участок, рекомендуется проводить подобные опыты в различных точках его. Для более точного установления содержания калия и фосфор¬ ной кислоты в почве следует воспользоваться вегетационным опы¬ том (см. § 38). Поскольку для получения урожая, равного 95% наивысшего урожая и достижимого при помощи данного питательного веще¬ ства, в почве должно содержаться 3,3 ц/га чистого калия и 2,2 ц/га чистой фосфорной кислоты, то в исследуемую почву сле¬ дует добавить недостающее до этих величин количество питатель¬ ных веществ в виде удобрения. При интенсивной системе удобре¬ ния связанные с этим расходы всегда окупаются. § 41. Опыты по определению реакции почвы По работам Штира 1 с корневыми волосками проростков рас¬ тений известно, что растения хорошо переносили концентрацию питательного раствора в 3%о и погибали, если раствор содержал свободные основания уже при концентрации 1—2%о, свободные органические кислоты при концентрации 0,2—0,4%о и свободные неорганические кислоты при концентрации 0,075—0,15%о. При этом не наступает никаких плазмолитических явлений, но фикси¬ руется протопласт; затем на клеточных стенках образуются утол¬ щения, которые лопаются, причем выталкивается все содер¬ жимое клетки. Эти данные Штира об исключительной токсичности свободных кислот почвенного раствора для культурных растений прекрас¬ нейшим образом дополнены исследованиями Хартвелла и Пем- лира2, которые установили, что урожай в зависимости от степени кислотности питательного зом: раствора изменялся следующим Концентрация Н-ионов Кислотность в долях нормального раствора Урожай у 1 • ю-7 0 100 ** 1 О СМ п 5000 93 4 • 10"4 п 2500 81 М* 1 О со п 1667 64 ■«* 1 о 00 п 1250 37 1 Stiehr G., Inaug. Dies. Kiel, 1903. 2 Hartwell L., Pern leer F. R., Rep. Agric. Exper. Kingston R. J., 3E8—380, 1907; Zbl. f. Agrikulturchemie, 38, 735—738, 1909.
АГРОНОМИЧЕСКИЕ И ФИЗИОЛОГИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ИССЛЕДОВ. ПОЧВЫ 235 Если эти результаты изобразить графически, то получается, что урожай у равен нулю уже тогда, когда раствор кислоты еще не достиг концентрации Согласно Каппену', активная кислотность в большинстве слу¬ чаев уничтожает культурные растения уже при концентрации водородных ионов, равной 2-1 O'4; обменная кислотность также может .оказывать весьма вредное действие, в то время как гидро¬ литическая кислотность вряд ли вредна для растений. Вредная кислая реакция почвы обычно может быть устранена удобрением известью. Гораздо труднее бороться с вредной ще¬ лочной реакцией. Чаще всего для этого рекомендуют марганце¬ вые удобрения. Хиббард1 2 считает наиболее целесообразным при¬ менять удобрение серным цветом, так как сера в почве легко превращается в серную кислоту. Для определения почвенной реакции и потребности почвы в извести лучше всего проводить вегетационные опыты в сосудах, * причем в качестве опытных растений следует использовать очень чувствительную к кислотности белую горчицу и столь же чувстви¬ тельный к щелочам овес. Для этого каждое из указанных расте¬ ний высевают в четыре сосуда. Все восемь сосудов удобряют 3 г сульфата калия и 0,5 г хлористого натрия, затем в два сосуда с горчицей и два сосуда с овсом вносят щелочное удобрение из 6 г томасшлака и 6,25 г натриевой селитры, а в остальные четыре сосуда (два с горчицей и два с овсом) — кислое удобрение по 6 г суперфосфата и 5 г сульфата аммония на сосуд. Это количество удобрений соответствует 18,5 ц/га томасшлака или суперфосфата и 19,25 ц/га натриевой селитры или 15,4 ц/га сульфата аммония и столь велико, что если оба растения переносят их в вегетацион-. ных сосудах, то тем более их можно без вреда в течение ряда лет применять в сельскохозяйственной практике. В табл. 82 приведены некоторые данные опытов по определе¬ нию урожая в зависимости от кислотности или щелочности удо¬ брения 3. В виде опыта можно еще установить сосуды с повышенной дозой извести, так, например, с 1, 5, 3, 5 и 10 г углекислой из¬ вести. Поскольку известь закрепляет фосфорную кислоту, то во избежание ошибочных выводов в отношении почвенной реакции одновременно в каждый сосуд принято добавлять по крайней 1 Кар pen Н., Landw. Vers. Stat., 96, 277—307, 1920. 2 Hibbard Р. L„ Soil Science, 11, 385—387, 1921. Vgl. auch Mate- n a e г s F. F., Dtsch. Landw. Presse, 47, 313, 1920. F r a p s G. D., The Ame- rikan Fertilizer, 55. No. 12, 1921. Soderbaum H. G., Medd. No. 189 fra Centralanstalten, Kemiska, Labor. No. 29. ®Mitscherlich E. A., Verband Landw. Vers. Stat.; Verhandl. d. 46, Hauptversammlung, 36—42, 1925.
236 ГЛАВА III Таблица 82 № почвы Урожай сухого вещества овса, 2 Урожай сухого вещества горчицы, г Выводы для практики при щелочном удобрении при кислом удобрении при щелочном удобрении при кислом удобрении 22 85 73 60 47 Требуется сильное извест¬ кование 21 81 83 56 20 Требуется щелочное удо¬ брение 26 62 74 61 51 | Щелочнолюбивым расте- 25 64 87 64 39 1 ниям давать щелочные, 10 73 94 59 31 ( а кислотолюбивым кис- 20 86 94 62 19 лые удобрения 16 114 109 101 100 Вид удобрения произволь¬ ный 14 74 89 51 65 Требуется кислое удобре¬ ние 8 82 102 83 85 Требуется кислое удобре¬ ние 30 60 / 90 47 62 Требуется сильно кислое удобрение мере 1,5 г легко доступной фосфорной кислоты. Обычно нецеле¬ сообразно использовать для таких исследований среднюю пробу с большого участка, так как почва именно в отношении реакции в разных местах отличается большим разнообразием. Вместо того чтобы для исследований брать почву с определенных мест, можно с таким же успехом провести разведочный полевой опыт, подобный рассмотренному при описании мелкоделяночньгх опытов. Но лучше всего для определения почвенной реакции наблюдать за культурными растениями; например, если на определенных ме¬ стах поля не удается красный клевер даже при отсутствии таких паразитов его, как повилика (Cuscuta trifollt), а также клеверного рака (Sclerotium trifoliorum), то можно с уверенностью считать, что почва в этом месте кислая. Для большей убедительности сле¬ дует еще определить реакцию этой почвы с помощью рН-метра. Прежде чем запахать клевер, места с кислой реакцией почвы, ко¬ торые еще легко распознаются, следует заизвестковать. Таким образом большие площади можно сделать опять плодородными. При проведении опытов по изучению чувствительности раз¬ личных культурных растений к почвенной реакции щелочную и кислую реакцию почвы в сосудах постепенно усиливают. Предва¬
Агрономический и физиологические методы исследов. почвы 237 рительным условием для этих опытов является обеспечение почвы в каждом случае количеством питательных веществ, достаточным для получения наивысшего урожая. При невыполнении этого условия результаты опытов могут искажаться за счет того, что при добавлении щелочи или кислоты могут растворяться нахо¬ дящиеся в почве питательные вещества, что приводит к повыше¬ нию урожая, совершенно не связанному с временной реакцией почвы или со степенью чувствительности растения к реакции почвы. Так, в свое время было обнаружено, что урожай растений достигает наибольшей величины не при одном определенном pH, а при двух его значениях, а именно при добавлении наименьших количеств щелочи и кислоты. В результате этого кривая урожая ошибочно характеризовалась двумя вершинами, что, конечно, не соответствует действительности. Над вопросом чувствительности различных культурных расте¬ ний к почвенной реакции работало много исследователей. Я на¬ зову лишь Аррениуса, Тренеля, Рёмера и Шеффера, Каппена, Фагелера, Клаппа и Рейнвальда. Изучению этого вопроса спо¬ собствовал и коллективный труд «Руководство по известкованию для инструкторов хозяйства». Результаты всех этих исследований частично расходятся, но их можно объединить в нижеприведен¬ ную схеМу, в которой значения реакции, особенно благоприятные для соответствующего растения, показаны жирной линией, пунк¬ тирные же линии обозначают реакции, при которых данное рас¬ тение еще может дать урожай (см. стр. 238). Согласно нашим исследованиям *, если растения имеют доста¬ точно питательных веществ для получения наивысшего урожая, то на высоту урожая могут влиять лишь крайние значения pH почвы (pH ниже 4,5 и выше 8,5). Этот результат, полученный в вегетационных опытах, подтверждается прекрасными полевыми опытами Опитца. Он нашел, что у пшеницы, картофеля, ржи, са¬ харной свеклы и ячменя на опытном поле в Далеме (на суглини¬ стой почве) значительное снижение урожая наступало лишь тогда, когда без добавления извести значение pH не было выше 4,5; кроме того, он нашел, что в опытном хозяйстве Тиров (на бедных гумусом кислых песчаных почвах) при изменении pH почвы от 4,4 до 6,5 урожаи ячменя и картофеля колебались лишь в пределах ошибки опыта. Следовательно, с агрономиче¬ ской точки зрения точное определение pH почвы не столь уж важно и вполне достаточен способ, указанный в § 32. Этот вывод совпадает с прекрасными исследованиями, про¬ веденными Тренелем1 2, подтвердившими, что вредное влияние на 1 Schulz, Inaug. Diss. Konigsberg, 1929. 2 T г 6 n e 1 M., Ztschr. f. Pflanzenernahrung, Diingung u. Bodenkunde, 37. 205—220, 1946.
Культуры pH 3,5 о о ю оГ о о>* ю оо о 00* ю tC о tN.* ю со СО* ю ю о ю ю о о о ю оГ о 05 ю 00* о 00* ю h>,* о h-T ю СО* о СО ю ю о ю lO г!? pH 3,5
АГРОНОМИЧЕСКИЕ И ФИЗИОЛОГИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ИССЛЕДОВ. ПОЧВЫ 239 растения оказывает не концентрация водородных ионов, а алюминий, освобождающийся из гелей гидрата окиси алюминия путем распада глино-гумусового комплекса, когда минеральная почва теряет основания. Кислая реакция с pH ниже 5,0 является симптомом обеднения почвы катионами и тем самым её распада. Сами ионы водорода, наоборот, способствуют поглощению пита¬ тельных веществ растениями. § 42. Другие биологические методы исследования почвы Комиссией Международного общества почвоведов1 были испытаны 17 различных растворителей для определения потреб¬ ности почвы в удобрении, а также целый ряд биологических ме¬ тодов, о которых здесь следует упомянуть. Эти методы большей частью основывались на том, что содержание в почве калия и фосфорной кислоты определялось по росту низших грибов. Так, Виноградский и Стёкли использовали для этих исследований азо¬ тобактер, Никлас — гриб Aspergillus, при помощи которого по¬ добные опыты проводил еще Секера, и, наконец, Мелих, Фред и Труог — гриб Cunninghamella. Можно предположить, что все эти грибы в отношении питания калием и фосфорной кислотой предъ¬ являют те же требования, что и высшие растения, и поэтому вследствие присущего грибам более короткого вегетационного периода посредством опытов с ними возможно быстрое определе¬ ние содержания К и Р в почве. Однако мы не получили полного согласования результатов, полученных указанными методами, с результатами вегетационных опытов, что, вероятно, объясняется как раз сильно укороченным вегетационным периодом грибов. Результаты по исследованным Этим методом 122 видам почвы, так же как и результаты химических анализов, значительно рас¬ ходятся, вследствие чего нельзя было сделать вывод о количе¬ ственной потребности почв в удобрении. Совершенно особое значение имеет здесь метод проростков Нейбауэра2, при котором нужные питательные вещества — калий и фосфорная кислота — извлекаются из почвы непосредственно проростками ржи. Но, поскольку здесь физиологическим является лишь процесс извлечения, а последующий анализ проростков про¬ исходит химическим путем, этот метод можно отнести скорее к химическим методам. С другой стороны, при рассмотрении этого метода требуется сравнение его с вегетационными опытами, и поэтому именно здесь его следует рассмотреть более тщательно; 1 Bericht-Tagung in Konigsberg (Рг.X Am. 12—19 Juli, 1936. Herausgege- ben von E. A. Mitscherl'ich. 2 Neubauet H„ Die KeimpfIanzmethode Verlagsges. f. Ackerbau G. m. b. H., Berlin, SW, 11, 1939. .
240 ГЛАВА III это мне кажется тем более необходимым, что его неоднократно рекомендовали без какой-либо критики. Существо этого метода, состоит в том, что в небольшие чашки (или кристаллизаторы) помещают 100 г почвы с добавлением 300 г песка и высаживают 100 зерен ржи. Во время опыта под¬ держивают оптимальную влажность почвы. Через 17 дней расте¬ ния убирают и определяют путем химического анализа количе¬ ства фосфорной кислоты и калия, которые они поглотили из почвы. Контрольное определение содержания фосфора и калия, которое следует вычесть из полученных величин, производят по¬ средством анализа растений, одновременно высаженных в чистый песок. Предельные числа, характеризующие потребность почвы в фосфоре и калии, в зависимости от выращиваемой культуры колеблются для калия от 13 до 29 мг КгО, для фосфорной кис¬ лоты — от 4 до 7 мг Р205 на 100 г почвы. Если эти пределы не достигнуты, то данная почва нуждается в удобрении, если же они превышены, то удобрение на соответ¬ ствующей почве не дает прироста урожая. Наши опыты, в которых мы, понятно, строго придерживались указаний Нейбауэра, прежде всего показали', что поглощение проростками фосфорной кислоты отнюдь не было пропорцио¬ нально количеству почвы. Когда мы, согласно указаниям, брали 100 г почвы, оно составляло 2,5+ 0,2 мг Р2О5, при 50 г почвы 1,6+ 0,4 мг при 25 г все еще 1,3+ 0,1 мг. Опыты также пока¬ зали, что добавочные количества фосфорной кислоты во многих случаях почти не увеличивали поглощение ее проростками. Это можно объяснить тем, что внесенная фосфорная кислота закреп¬ лялась почвой, следовательно, необходимо было повторить эти опыты с почвами, которые, как показали вегетационные опыты, фосфорной кислоты не закрепляли. Возможно, однако, что ошибки метода были слишком большими для выяснения более тонкой разницы. Согласно нашим многочисленным исследова¬ ниям, ошибка с учетом контрольного определения составляет около + 0,8 мг. Поскольку, по Нейбауэру, 1 мг Р2О5, полученный по методу проростков, соответствует 30 кг/га, то уже обычная доза 2 ц/га суперфосфата не может быть обнаружена этим мето¬ дом. Кроме того, следует учитывать большие колебания между крайними значениями. Наконец, мы должны были провести еще наблюдения над причиной отмирания проростков на 17-й день, которое, вероятно, явилось результатом неправильной постановки опытов. Как известно, водная культура может сохраняться любое время, и если растеньица при методе проростков угнетены, на¬ пример, из-за недостатка фосфорной кислоты, то при удобрении * 101 М i t s с h е г 1 i с h Е. A., Schriften der Konigsberger Gel. Ses. Nat. Ю-, 10, H. 9—19, 1935.
АГРОНОМИЧЕСКИЕ И ФИЗИОЛОГИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ИССЛЕДОВ. ПОЧВЫ 241 ею они должны бы остаться здоровыми, чего, однако, в наших опытах не наблюдалось. Поэтому я подозреваю, что здесь имели место повреждения, вызванные кислотностью почвы, которые могли исказить результат. Словом, все эти явления требовали более подробного изучения этого метода. Мы построили кривые изменения урожая при возрастающих дозах фосфорной кислоты для 10 различных видов почвы, при¬ чем в каждом случае отмечалось наилучшее согласование коэф¬ фициента действия с величиной его, полученной в результате ве¬ гетационных опытов и равной 2,00. Одновременно мы установили, что закрепления фосфорной кислоты этими видами почвы не про¬ исходило. Кривые позволили весьма точно определить то коли¬ чество фосфорной кислоты в почве Ь, которое может быть исполь¬ зовано растениями. Мы сравнили результаты вегетационных опы¬ тов и опытов по Нейбауэру. К сожалению, они совпадали лишь по 5 видам почвы из 10. Тогда к каждым 100 г почвы, взятым для опытов по Нейбауэру, мы решили добавлять возрастающее количество фосфорной кислоты и определять ее в проростках. Опыты показали, что у всех 10 видов почв отмечалось значитель¬ ное повышение поглощения фосфорной кислоты, хотя и.не всегда одинаково равномерное. Из результатов опытов я вывел среднюю величину и из нее вычел результат контрольного определения, что позволило найти среднее количество удобрения, поглощенного из этих 10 видов почв. Полученные таким образом средние вели¬ чины можно было обработать математически (табл. 83). При этом оказалось, что поглощение фосфорной кислоты пророст¬ ками было пропорционально количеству ее, недостающему до наибольшего количества, которое может быть поглощено. Это наибольшее количество, которое, согласно опыту, могут поглотить 100 проростков, составляет примерно 36 мг РгОб. Для дальней¬ ших выводов существенно то, что поглощение фосфорной кис¬ лоты отнюдь не пропорционально имеющемуся в почве количе¬ ству фосфорной кислоты, как это было принято считать. Поскольку последующие исследования не дали положитель¬ ного совпадения с результатами вегетационных опытов, я считал необходимым идти дальше в этом направлении. Для этого прежде всего потребовалось найти типичные раз¬ личия между результатами метода Нейбауэра и вегетационных опытов, которые, по-видимому, основываются на том, что у про¬ ростков большую роль играет имеющийся в зародыше эндосперм. .Чапек1 указывал по этому поводу: «Поскольку корешок заро¬ дыша очень скоро начинает осуществлять свою функцию погло¬ щения зольных веществ из внешнего субстрата, получение 1 С z а р е k F., Biochemie der Pflanze, Bd. 2, S. 749, 1905. 16 Зак. 2442. Почвоведение
242 ГЛАВА Ш минеральных веществ из этого источника соперничает с их всасы¬ ванием из эндосперма». Таблица 83 № почвы По вегета¬ ционным опы¬ там Содержание Ря05 (в мг) на 100 г почвы по методу Нейбауэра с прибавлением РяО,, мг 0 10 20 40 80 160 1 3,0 3,0 ±0,7 .7,7 ± 0,7 9,7 ±0,8 14,1 ±1,1 24,3 ±0,2 30,5 ± 1,-1 2 3,4 4,6 ± 0,3 7,6 ±0,4 12,6 ±0,3 19,5 ±0,6 25,4 ±1,5 35,8 ±0,3 3 9,1 7.1 ±0,3 9,3 ± 0,2 13,0 ±0,2 19,0 ±0,4 25,3 ±1,3 34,9 ±1,5 4 5,8 5,6 ±0,2 8,4 ±0,1 13,2 ±0,3 17,5 ±0,8 29,7 ±0,7 36,7 ±1,1 5 4,2 6,8 ±0,1 14,0 ±0,2 16,7 ±0,2 21,1 ±0,3 35,7 ±1,1 44,4 ±0,3 6 5,8 6,3 ±0,4 11,4± 1,2 13,3 ±0,4 20,7 ±0,4 28,1 ±0,4 41,7 ±0,3 7 3.3 2,8 ±0,4 7,4 ±0,2 9,7 ±0,7 17,3 ±0,4 26,6 ± 0,4 29,2 ±0,6 8 6,1 7,0 ±0,4 10,0 ±0,2 13,2 ±0,2 15,4 ±0,7 25,6 ± 0,7 35,6 ± 0,4 9 5,4 3,2 ±0,6 6,4 ±0,8 13,3 ±0,6 18,8 ±0,3 21,4 ± 1,1 28,5 ±0,6 10 6,2 4,0 ±0,4 9,0 ±0,7 13,5 ±0,7 17,6 ±0,6 24,1 ± 0,8 29,8 ±0,7 В среднем — 5,04 9,12 12,82 18,11 26,72 35,71 Без удо¬ брения (контроль) — 5,04 5,04 5,04 5,04 5,04 5,04 Прирост за счет 4,08 7,78 13,07 21,68 30,67 удобрения Вычислено по уравнению 4,06 7,67 13,70 22,19 30,70 lg (36 — у) = = lg 36 — 0,0052 х Нужное разрешение вопроса было найдено при добавлении к фосфорной кислоте гипса. В вегетационных опытах с возра¬ стающими дозами одно-, двух- или трехкальциевого фосфата можно было вносить гипс в любом количестве, и это не изменяло ни кривой зависимости урожая от количества фосфорной кислоты, ни хода поглощения фосфорной кислоты растениями. В опытах же по Нейбауэру при добавлении гипса поглощение фосфорной кислоты проростками быстро снижалось. Мы проводили опыты по Нейбауэру с чистым песком, к которому добавляли 24,2 мг Р2О5 в виде однокальциевого фосфата и возрастающие дозы гипса. В остальном опыты проводились с точным соблюдением указаний Нейбауэра. Полученные при этом результаты приво¬ дятся в столбце I табл. 84.
АГРОНОМИЧЕСКИЕ И ФИЗИОЛОГИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ИССЛЕДОВ. ПОЧВЫ 243 Предположение, что снижение поглощения фосфорной кис¬ лоты проростками связано с эндоспермом, было опровергнуто опытами, в которых у зародышей ржи заранее отделяли эндо¬ сперм, однако снижения при этом не набЛодалось. Эти опыты проводили в насыщенном влагой помещении; получен¬ ные результаты приводятся в столбце II табл. 84. Приведенные опыты дока¬ зывают, что проростки в опытах по методу Нейбауэра реагируют на питательные вещества иначе, чем взрос¬ лые культурные растения, и этим объясняются расхо¬ ждения между результатами опытов по методу Нейбауэ¬ ра 1 и вегетационных опы¬ тов. Поскольку масса, или величина, эндосперма оказывает столь существенное влияние на поглощение проростками фосфорной кислоты и калия, то Нейбауэр, основываясь на собственном опыте, придавал особое значение тому, чтобы взятые для исследований зерна ржи были по возможности крупными. При работе с мел¬ кими семенами, которые располагают лишь небольшим количе¬ ством запасного вещества, он,, безусловно, получил бы другие результаты. Однако, по словам д-ра Вильгельма Боневица, ближайшего сотрудника, к сожалению, так рано умершего Нейбауэра, послед¬ ний считал, что его метод имеет значение для сельскохозяйствен¬ ной практики лишь как условный, и, вероятно, поэтому он не. пошел дальше по пути его научного обоснования. ■Mitscherlich Е. A., At a nasi u N., Ztschr. f. Acker-u. Pflanzen- bau, 95, H. 1, 13—16, 1952. Таблица 84 Добавлено {гипса, мг Поглощено Ра05 •l II 0 19,8 ±0,1 6,3 15,7 18,7 ±0,6 6,1 ±0,4 31,4 19,0 ±0,0 6,6 ± 0,3 62,8 14,7 ±0,3 7,1 ±0,1 125,6 9,6 ±0,8 6,1 ±0,8 2512 5,1 ±0,4 6,3 ±0,2 502,4 1,9 ±0,4 7,3 ±0,2
ГЛАВА IV РЕЗУЛЬТАТЫ АГРОФИЗИОЛОГИЧЕСКОГО ИССЛЕДОВАНИЯ ПОЧВЫ В данной главе изложен разнообразный материал, подтвер¬ ждающий выводы, сделанные в первых трех главах. Он собран в отдельной главе во избежание постоянного разрыва текста таб¬ лицами. Большое разнообразие материала доказывает, что закон совокупного действия факторов роста указал новый путь иссле¬ дования почвенных процессов, который должен иметь особое зна¬ чение для сельского и лесного хозяйства и садоводства. § 43. Влияние содержания камней в почве на урожайность растений (см. § 1) Влияние наличия камней в почве на высоту урожая растений характеризуют приведенные в табл. 85 данные, взятые из на¬ блюдений Вольни '. Чтобы иметь возможность сравнивать ре¬ зультаты, я выразил их в процентах от среднего урожая. Данные получены в условиях мелкоделяночных опытов. Здесь дан сред¬ ний урожай зерна с соломой, или клубней, или корней и ботвы. Из табл. 85 видно, что урожай у растет вместе с увеличением объема почвы х, свободного от камней, согласно уравнению lg (141 —У)= lg 141—0,0074*. Камни отнимают у растений объем почвы или почвенные пу¬ стоты, вследствие чего урожай растений соответственно умень¬ шается. Если какая-либо почва содержит воды больше, чем опытная, то действие данного определенного объема почвы должно соот¬ ветственно увеличиться, а вредное влияние содержащихся в почве камней — уменьшиться. Хотя, согласно этим опытам, наличие камней в почве вызы¬ вает значительное снижение урожая сельскохозяйственных куль¬ тур, однако в лесоводстве и садоводстве, особенно в виноградар¬ стве, камнями успешно пользуются для защиты почвы, так как, с одной стороны, они сохраняют тепло, а с другой — препят¬ ствуют испарению воды из почвы. С этой целью наши виноград- 1 W о 11 п у Е., Forsch. Agrikulturphysik, 20, 363 u. f., 1897.
РЕЗУЛЬТАТЫ АГРОФИЗИОЛОГИЧЕСКОГО ИССЛЕДОВАНИЯ ПОЧВЫ 245 Таблица 85 Год про¬ ведения Культура Средний урожай, Урожай в процентах от среднего при содер¬ жании камней в почве, объемн. °|0 опыта г/м* 0 10 20 30 40 1 50 1886 Яровая рожь . . 751 106 111 108 99 97 79 1890 » » . . 370 120 115 97 95 89 84 1891 332 134 118 96 99 85 68 1890 Кукуруза . . . . 824 123 128 109 98 76 67 1893 » .... 1902 150 118 89 86 75 81 1887 Конские бобы . 850 109 101 110 94 96 90 1890 1097 144 по 104 121 75 45 1886 Горох . i . . . 1126 83 121 106 100 97 93 1892 » 710 103 99 116 92 103 87 1891 Рыжик посевной 403 100 114 106 104 95 81 1893 342 111 113 99 98 92 88 1887 Картофель . . . 1277 104 126 102 82 96 91 1892 » ... 1182 124 100 98 97 96 84 1893 » ... 710 102 105 111 104 103 75 1889 Кормовая свекла 2250 124 120 132 89 81 54 1891 1968 110 120 104 108 84 75 В среднем 115,4 113,7 105*4 97,8 90,0 77,7 Среднее отклонение, ± 3,5 1,8 1,8 1,5 2,1 2,6 Вычисленная величина у Свободный от камней 115,3 110,6 104,9 98,2 90,3 80,8 объем почвы X, % . . . 100 90 80 70 60 50 ники покрывают шифером, что повторяют через каждые три года, так как шифер за это время разрушается. По сообщению Де-Фриза, приведенному в материалах IV комиссии Международ¬ ного общества почвоведов (Стокгольм, 3—8 июля, 1939 г., стр. 54), на каучуковых плантациях Цейлона большие каменные глыбы не оказывают отрицательного действия, урожаи из-за них не сни¬ жаются. § 44. Влияние величины зерен песка на урожай растений Определение влияния величины зерен песка на высоту урожая Вольни 1 проводил при помощи вегётационных опытов. Для этого он просеивал песок через сита разной величины и полученные 1 W о 11 п у Е;, Forsch. Agrikulturphysik, 20, 319 u. f., 1897.
246 ГЛАВА IV фракции помещал в отдельные сосуды, в которые в разные годы высевал те или иные растения. Я обработал эти опыты таким же образом, как и опыты с разным содержанием камней в почве (табл. 86). Таблица 86 Год проведе¬ ния Культура Средний - урожай, г/сосуд Урожай в процентах от среднего при i зерен песка, мм величине опыта 0,25-0,5 0,5-1,0 1,0-2,0 to 0 1 о» о 4,0-6,75 1883 Яровая рожь . . 3,2 191 100 91 66 53 1887 7,9 142 121 97 82 58 1888 Озимая рожь . . 5,1 125 • 114 109 85 67 1888 Горох ..... 71,3 143 104 98 78 77 1889 Яровая рожь . . 2,9 173 161 77 47 43 1889 » - » без удобрений . . 0,8 156 148 103 • 61 30 1890 Картофель . . . 95,5 128 116 94 92 71 1890 » без удобрений . . 48,5 114 115 101 89 80 В среднем 147 122 96 75 60 Среднее отклонение, ± . 7 6 3 5 5 Приведенные данные ясно показывают, что происходит повы¬ шение урожая с уменьшением размера зерен песка. Если в каж¬ дом случае среднюю величину зерен обозначить через М, то ве¬ личина х = 1 : М характеризует среднюю измельченность песка. Из табл. 87 видно, каково влияние измельченности песка на повышение урожая. Таблица 87 Степень измель¬ ченности песка, *=>1 : М Урожай у найдено вычислено 0,186 60 ± 5 60 0,33 . 78 ± 5 73 0,67 96 ± 3 96 1,33 122 ±6 125 2,67 147 ± 7 146 Вычисленные в табл. 87 величины определены по уравнению lg (153 — у) = lg (153—40) — 0,45х.
РЕЗУЛЬТАТЫ АГРОФИЗИОЛОГИЧЕСКОГО ИССЛЕДОВАНИЯ ПОЧВЫ 247 Из этих данных следует, что урожай растений, согласно за¬ кону совокупного действия, повышается с уменьшением крупно¬ сти песка, или что он обратно пропорционален величине зерен песка. § 45. Влияние физических свойств почвы на урожай растений В качестве критерия физических свойств почвы мы избрали поверхность почвы, которую определяли как величину, пропор¬ циональную гигроскопичности. Ниже приводим данные (табл. 88), характеризующие зависимость высоты урожая растений от гигро¬ скопичности почвы (см. § 10). Как уже упоминалось, опыты проводились на делянках в по¬ крытых глазурью глиняных цилиндрах. Первую серию опытов я провел еще в 1902—1904 гг. в Кутчлау. К сожалению, получен¬ ный обширный материал утерян в связи со смертью одного уче¬ ника, которому он был передан для обработки. Дальнейшие опыты, относящиеся к 1907—1912 гг., проводились мною в Инсти¬ туте растениеводства в Кенигсберге. Вегетационные опыты с вер¬ ховой болотной почвой через два года дали сниженный урожай, так как почва не известковалась; поэтому в дальнейшую обра¬ ботку эти данные не включались. Из результатов опытов с остав¬ шимися пятью видами почвы я вывел за каждый год средний урожай и определил высоту урожая на каждой почве в процен¬ тах от этой средней величины, затем из полученных процентных величин подсчитал средний урожай для каждой почвы за б лет опытов я вычислил среднее отклонение. Опыт был проведен с 8 повторностями. Результаты приведены в табл. 88. Таблица 88 Год Культура Песок Гумусная супесь Гумусный суглинок Садовая почва Садовая почва, смешанная с низинной болотной почвой Гигроскопичность, °1о >0,92 1 2,75 5,34 8,02 | | 10,49 1907 Овес . . . 84,4 99,9 109,3 99,5 115,8 1908 Ячмень . . 65.0 95,0 114,1 98,3 127,4 1909 Рожь . . . 54,4 101,1 105,0 111,3 128,2 1910 Пшеница 54,6 94,0 106,4 114,8 130,2 1911 Овес . . . 61,7 101,7 116,7 97,9 122,0 1912 Ячмень . . 54,1 93,4 114,8 114,1 123,6 В среднем ± Т . . Вычисленные вели¬ 62,4 ±3,7 96,0 ±1,6 111,0 ±1,9 106,0 ±3,4 124,6 ±1,9 чины 62,4 93,0 110,8 117,0 118,9
248 ГЛАВА IV Вычисленные в табл. 88 величины определены при помощи уравнения Jg (120—>0= 1,9260—0,18*. Это уравнение почти идентично тому, которое я приводил в предыдущих изданиях этой книги и которое получено в резуль¬ тате обработки материалов, включавших и результаты весьма ошибочных опытов с верховой болотной почвой. Согласно ему, если гигроскопичность равна нулю, урожай все же будет состав¬ лять 35,7%. В данных условиях на чистом песке, гигроскопич¬ ность которого равна нулю, но который содержит полное удобре¬ ние, это возможно. Результаты вышеприведенного опыта требуют еще дальней¬ шего подтверждения. Причем лучше было бы гигроскопичность выражать не в весовых процентах, как в данном случае, а в объ¬ емных. Следовало бы также исследовать, можно ли гигроскопич¬ ность или количество воды, находящееся в распоряжении расте¬ ний в период вегетации в физически неоднородных почвах, расце¬ нивать как физический фактор роста. В § 43—45 мы изучали зависимость урожая от скважности почвы. Чем больше скважность и, следовательно, чем почва сво¬ боднее от камней, тем выше должен быть урожай растений. Но сама по себе скважность отнюдь не может рассматриваться как физический фактор роста, несмотря на то, что растения прони¬ кают в поры своими корнями и поглощают из них воду и пита¬ тельные вещества. Фактором роста является вода, содержание которой в порах все время меняется, так как чем больше скваж¬ ность почвы (без камней), тем больше в ней задерживается воды, которую могут использовать растения. § 46. Влияние мощности рыхлого слоя на урожай растений В § 2 было уже сказано о неточности определения мощности рыхлого слоя. При дальнейших опытах рыхлый слой определенной мощности создавался искусственно, и поэтому определение вели¬ чины его можно считать безошибочным. Вольни 1 для изучения этого вопроса проводил мелкоделяночные опыты. На участках ве¬ личиной 2 X 2 м он снимал почву на глубину 40 см и полученные ямы заполнял ледниковым щебнем, который являлся подпочвой данного опытного поля, слоем высотой 0, 10, 20 и 30 см. Остав¬ шуюся часть ямы он заполнял гумусным делювиальным песком слоем толщиной соответственно 40, 30, 20 и 10 еле. В течение не¬ скольких лет он провел 47 опытов с 29 различными культурными растениями. Чтобы можно было сравнивать полученные резуль- * Wollny Е., Forsch. Agrikulturphysik, 20, 306—314, 1897/1898.
РЕЗУЛЬТАТЫ АГРОФИЗИОЛОГИЧЕСКОГО ИССЛЕДОВАНИЯ ПОЧВЫ 249 тэты, я нашел среднюю величину из урожаев при четырех раз¬ ных мощностях пахотного слоя, принял ее за 100 и высчитал уро¬ жай по каждому отдельному варианту мощности в процентах от этой средней величины. По найденным таким образом процентам для различных растений при одинаковой мощности пахотного слоя была вычислена средняя величина урожая и ее среднее от¬ клонение. Я не буду здесь приводить все отдельные расчеты; для нас достаточны средние величины и их отклонения, которые при¬ ведены в табл. 89. Таблица 89 Мощность рыхлого СЛОЯ. X, см Урожай у Мощность рыхлого слоя Xt см Урожай..у вычислено найдено вычислено 0 50 50 150,0 10 72,8 ±2,2 72,2 • 70 160,9 20 91,1 ±1,2 91,5 80 170,6 30 109,2 ±1,1 108,7 90 179,2 40 126,8 ±2,7 124,1 100 186,9 50 — 137,8 200 230,0 Из данных таблицы следует, что урожай растений у в данном случае возрастает с увеличением мощности пахотного слоя х со¬ гласно уравнению lg (250 —у) = lg (250 — 50) — 0,005*. Ледниковый щебень без почвы обусловливает урожай в 50%. При увеличении мощности почвенного слоя до 40 см урожай по¬ вышается до величины около 125%, но наивысший урожай дости¬ гается, по существу, при очень большой мощности. При этом сле¬ дует иметь в виду, что корни большинства культурных растений проникают в почву не глубже чем на 200 см, за исключением многолетних растений, например, люцерны, корни которой дохо¬ дят до глубины более 7 м. На любой почве, физические свойства которой лучше, чем у гумусного делювиального песка, наивысший урожай наступит при меньшей мощности рыхлого слоя и его фак¬ тор действия будет больше. § 47. Влияние глубины обработки почвы на урожай растений Вольни1 установил, что превращение структуры почвы из раздельно-частичной в комковатую уже приводит к значитель¬ ному повышению урожая. Для выяснения этого вопроса он 1 Wollny Е., Forsch. Agrikulturphysik, 20, 306 u. f., 1897/1898.
250 ГЛАВА IV проводил опыты с 19 культурными растениями и получил при этом среднюю прибавку урожая в 46,1 +5,1%. Для изучения влияния глубины обработки почвы Вольни про¬ вел мелкоделяночные опыты с десятью различными культурными растениями. Чтобы иметь возможность сравнивать результаты опытов, я вывел среднюю из величин урожаев одного и того же растения, полученных при обработке почвы на различную глу¬ бину, и вычислил в процентах от этой средней урожай при каж¬ дом варианте обработки. Дальнейшее ясно из табл. 90. Таблица 90 Культура Средний урожай, фа Число опытов Урожай в при обраб< 0 процентах о* >тке почвы с см 18 г среднего ia глубину, 36 Яровая рожь 23,9 6 88,5 102,3 109,2 Кукуруза на* зерно 28,3 3 79,4 100,1 120,5 Яровой рапс 9,0 3 77,5 94,5 127,9 Рыжик посевной 14,9 4 86,7 104,2 109,1 Горох 16,3 3 88,0 102,5 109,5 Конские бобы 31,4 2 74,8 107,4 117,8 Лен ... 5,8 2 93,3 99,6 107,} Картофель 209,9 6 85,2 97,1 117,1 Кормовая свекла . 293,5 6 74,2 100,3 125,4 Морковь 230,3 1 60,8 104,2 135,0 В среднем 80,8 101,2 117,9 Среднее отклонение, ± . . . 2,5 1,0 2,5 Средние величины, вычисленные 80,8 101,2 117,9 Таблица 91 Глубина обработки почвы х, см Стоимость урожая у, марки найдено вычислено 12,5 943,6 937,8 17,5 996,1 1000,5 22,5 1025,5 1025,5 27,5 1035,6 1035,4 Вычисленные в табл. 90 средние величины определены по уравнению lg (190—у) = 2,0382—0,005*.
РЕЗУЛЬТАТЫ АГРОФИЗИОЛОГИЧЕСКОГО ИССЛЕДОВАНИЯ ПОЧВЫ 251 Углубление обработки почвы производит то же действие на величину урожая, что и увеличение глубины рыхлого слоя, но это утверждение еще требует дальнейшего изучения. В одном из полевых опытов в результате более глубокой па¬ хоты Вольни получил следующие данные (табл. 91). . Вычисленные в табл. 91 величины определены по уравнению \ lg (Ю42—у) = 3,0178—0,08л:. § 48. Влияние величины площади питания или густоты посева на урожай растений В Институте растениеводства в Кёнигсберге был поставлен целый ряд опытов по вопросу о величине поверхности почвы или площади питания, которую требуют отдельные культурные расте¬ ния '. Я привожу здесь только некоторые данные, сообщавшиеся и в предыдущих изданиях этой книги, хотя и в другом изложении (табл. 92). Таблица 92 Кустовая фасоль Площадь питания, см2 . . 125 222 374 600 Урожай одного растения, г Урожай, вычисленный по 5,05 ±1,5 6,8 ±0,3 11,6 ±0,6 14,3 it 0,7 уравнению lg (20 — у) = = Ig 20 — 0,001 *. . . . 5,00 8,0 11,5 15,0 Конопля Площадь питания, см2 . . 100 187 375 940 2500 Урожай одного растения, г Урожай, вычисленный по 7,1 ±0,5 15,0 ±0,3 24,4 ±2,0 46,8±2,5 58,0± 1,5 уравнению lg (60 — у) = = lg 60 — 0,0006-* . . . 7,7 13,7 24,2 43,6 58,1 Картофель Площадь питания, см2 . . 1200 2000 3000 5620 Урожай одного растения, г Урожай, вычисленный по 447 ± 10 626 ± 8 855 ±14 1026 ±40 уравнению lg (1100— у) = = lg 1100—0,00019 • л: . . 434 Ж 641 804 1006 1 Mitscherlich Е. A., Landw. Jahrb., 53, 341—360, 1919; Fflhling’s landw. Ztg., 8, 121—129, 1919. Georgine, No. 95—98, 1919; Landw. Jahrb., 54, 718—728, 1920.
252 ГЛАВА IV Характерно, что требующаяся культурным растениям площадь питания обратно пропорциональна ее коэффициенту действия. В данном опыте площади питания кустовой фасоли, конопли и картофеля относятся как ^ =-Щоб" : дащ или как 1000: 1667 : 5363. Для различных селекционных сортов требуемая площадь питания также будет различной; так, например, сильно кустящимся хлебным злакам нужна большая площадь питания, чем «екустящимся. Разумеется, вид почвы и ее свойства влияют на величину потребной площади питания, так как отдельное рас¬ тение требует тем большего пространства, чем пышнее оно раз¬ вивается. Описанные ниже опыты проводились на хорошей са¬ довой земле. Площадь питания, потребная растениям на разных почвах, обусловливает способ их возделывания, а именно густоту посева или посадки. У однолетних растений густоту стояния легко уста¬ новить при посеве; в лесах же необходимо производить прорежи¬ вание. С увеличением густоты посева, т. е. числа возделываемых растений, урожай с единицы площади также повышается на осно¬ вании закона совокупного действия. Однако если площадь пита¬ ния одного растения настолько мала, что растение не может хотя бы в какой-нибудь степени развиваться (например, полегшие хлеба), то урожай с единицы площади опять снижается. Приве¬ дем еще примеры, показывающие повышение урожая в зависи¬ мости от площади питания. Из них три последние являются простым пересчетом материала наблюдений, приведенного в пре¬ дыдущей таблице. Чтобы выразить урожай одного растения и наи¬ высший урожай Л не в граммах, а в центнерах на гектар, вели- 100000000 чины их умножали на 100000 х * 4X0 не влияет на уравнение у — А (1—10 сх). Но в дальнейшем вместо величины х в уравнение подставляли 100000000 • , вследствие чего соответствующая уравнению кри¬ вая приобрела обратное направление. Это означает, что при са¬ мом низком урожае отдельного растения получается наивысший урожай на гектар. Из этого следует, что произведения коэффи¬ циентов действия, вычисленных этими двумя способами, должны быть равными для всех видов растений. Кустовая фасоль .... 0,001 • 0,0023 = 0,000 0023 Конопля 0,0006 - 0,0037 = 0,0000022 Картофель 0,00018 • 0,014 = 0,000 0025 Вторые сомножители получены из приведенных в тдбд. 9$ уравнений,
РЕЗУЛЬТАТЫ АГРОФИЗИОЛОГИЧЕСКОГО ИССЛЕДОВАНИЯ почвы 253 Таблица 93 Урожай овса. Уравнение: lg (70 — у) = |g 70—0,53 лг Норма высева *, ц/га ... . Урожай зерна у, ц/га . . . Вычислено у Урожай ячменя 0,34 25 ±1,7 24 Уравнен) 0,57 36 ±1,7 35 не: Ig (61 - 0,94 45 ±2,4 48 -y) = lg61-l, 1,70 56 ±4,8 61 0 jt Норма высева х, ц/га . . . Урожай зерна у, ц/га . . . Вычислено у Кустовая фасоль. 0,42 40 ±1,5 38 , Уравнен) 0,70 47 ±1,8 49 не: Ig (41 - 1.17 52 ±2,1 57 -у) = 41—0,00: 2,10 61 ± 4,1 61 23* *•1000 кустов на 1 га . . Урожай зерна у, ц/га . . . Вычислено у Конопля, сухие стебл 167 23,8 ±1,3 24,1 1и. Ура вне 267 30,9 ±2,0 30,8 >ние: lg(8( 450 30,6 ±1,8 33,4 ) — У) = Ig 80— , 800 40,4 ±1,4 40,1 ■0,0037* * • 1000 растений на 1 га Урожай стеблей, ц/га . . . Вычислено у Картофель. Ура 40 23,2 ±0,7 23,2 внение: \g 107 49,9 ±3,2 46,2 1 (400 — у) 267 65,0 ±6,2 73,4 = Ig 400- 533 80,0 ±1,9 79,1 -0,014* 1000 71,0 ±5,9 80,0 *•1000 кустов на 1 га . . Урожай клубней, ц/га . . . Вычислено у 17,8 183 ±8,9 175 33,3 285 ±5,7 263 50,0 313 ±4,5 320 83,3 372 ±9,9 373 Поскольку густота посева повышает урожай с гектара, то само собой разумеется, что сеять стремятся по возможности гу¬ сто. Но так как при этом отдельные растения, естественно, раз¬ виваются хуже, то, чтобы получить нормально развитые, не щуп¬ лые зерна и нормально развитые клубни, корни и т. д., густоту посева и число кустов можно увеличивать лишь до известного предела. Например, картофель сажают более густо, если хотят с 1 га получить возможно более высокий урожай мелких клубней, которые используют в качестве посевного материала. Если же на¬ мереваются получить крупный столовый картофель, то его са¬ жают реже. У злаков также уменьшают норму высева, если хо¬ тят получить возможно более крупное зерно, особенно ценное как элитный семенной материал. Если же хотят получить боль* шой урожай продовольственного зерна, то, наоборот, посевную норму увеличивают.
254 ГЛАВА IV На почве, склонной к иссушению, при очень густом посеве растения могут преждевременно поглотить столь большое коли¬ чество воды, что проявляющийся в критический период роста недостаток воды вызовет сильное снижение урожая. Слишком гу¬ стой посев также может привести к недостатку питательных ве¬ ществ и полеганию растений. Сама природа ставит густоте по¬ сева определенные границы, которые мы не должны переступать. В связи с этим, согласно закону совокупного действия, уро¬ жай с 1 пог. м рядка должен возрастать при увеличении ширины междурядий. Естественно, что при исследовании этого вопроса все остальные факторы роста должны быть одинаковыми. По¬ этому нельзя делать слишком узкие междурядья, которые соз¬ дают иные условия для рыхления почвы и уничтожения сорняков, чем широкие. Приведем несколько примеров, иллюстрирующих этот вопрос. В табл. 94 даны урожаи у на 1 пог. м рядка расте¬ ний при различной ширине междурядий х1. Таблица 94 Картофель Белая горчица Садовая фасоль урожай клубней у общий урожай у урожай зерна у урожай зерна+ солома x, X, х, CM найдено вычи¬ слено см найдено вычи¬ слено найдено вычи¬ слено см найдено вычи¬ слено 15 285 ±11 255 7,5 65 ± 4 66 30,4 ±2,2 30,9 10 9,1 ±0,6 8,6 25 350 ± 9 361 12,5 87 ± 9 100 41,0 ±3,9 37,2 20 12,8± 0,7 14,6 40 487 ±39 462 20,0 135 ± 8 142 63,5 ±5,1 66,7 35 20,5± 1.2 20,3 70 492 ±15 554. 30,0 187 ±11 182 93,8 ±5,1 85.6 60 25,8± 1,4 24,9 Наивысший урожай A 600 — — 272 — 128 — — 28 В табл. 95 приведены результаты опытов с зерновыми хле¬ бами; у означает урожай зерна с 1 пог. м рядка (в г). Поскольку в свое время из-за недостатка места эти опыты были заложены таким образом, что при учете урожая примеши¬ вались растения из близлежащих рядков, то результаты получи¬ лись несколько завышенными. Несмотря на это, приведенные опыты безошибочно показывают, что коэффициент действия ши¬ рины междурядий для всех растений одинаков, так как получен¬ ные в результате их урожаи могут быть вычислены из уравнения lg(^-j/) = lg Л-0,016*, 1 Mitscherlich Е. A., Ztschr. f. Pflanzenernahrung u. Dungung, A. 1, 82—84, 1922.
РЕЗУЛЬТАТЫ АГР0ФЦЗИ0Л0ГИЧЕСКОГО ИССЛЕДОВАНИЯ ПОЧВЫ 255 где А — наибольшая величина, указанная под данным опытным рядом, у — урожай с 1 пог. м рядка, ах — соответствующая ши¬ рина междурядий. Таблица. 95 Ширина междурядий x, см Пшеница у Рожь у Ячмень у Овес у найдено вычи¬ слено найдено вычи¬ слено найдено вычи¬ слено найдено вычи¬ слено 10 53 ± 3 46 30 ± 3 34 67 ± 4 54 32 ± 3 34 18 71 ±2 73 55 ± 3 53 76 ± 4 85 55 ±1 53 30 108 ±3 100 77 ± 7 74 117 ± 6 111 60 ± 5 74 50 143 ±7 126 93 ±11 93 146 ± 11 147 92 ± 7 93 Наивысший урожай А — 150 — 110 — 175 — 110 В § 46—48, рассматривая вопрос о влиянии углубления па¬ хотного слоя, более глубокой обработки почвы и увеличения пло¬ щади питания на величину урожая, мы каждый раз сталкивались с увеличением скважности почвы, так что опять остается откры¬ тым вопрос, какой из этих факторов является наиболее действен¬ ным фактором роста? Если скважность почвы увеличивается от указанных трех причин, то в отличие от опытов, описанных в § 43—45, растениям предоставляются большие количества и воды и питательных веществ, а в опытах с площадью питания — и больше света. При этом один из факторов роста непременно пре¬ валирует, так как в противном случае при одновременном увели¬ чении нескольких факторов роста логарифмическая кривая должна бы в начале иметь поворотную точку, т. е. приобрести S-образную форму. Или, быть может, этот изгиб кривой нельзя обнаружить экспериментально? § 49. Влияние почвенной воды на урожай растений Выше мы убедились в том, что гигроскопически-связанная почвенная вода не может быть использована растениями. По¬ этому здесь мы рассматриваем влияние только капиллярно-свя¬ занной почвенной воды. Первые весьма обширные опыты, посвя¬ щенные этому вопросу, поставил Вольни', который выращивал в сосудах самые разнообразные растения при различной влаж¬ ности почвы. Результаты опытов как его, так и последующих ис¬ следователей представлены в табл. 96. 1 W о 11 п у Е., Forsch. Agrikulturphysik, 20, 56 u. f., 95 u. f., 1897.
256 ГЛАВА IV Таблица 96 Почва Культура Пов¬ тор¬ ность Урожай (в г/сосуд) при влажности почвы» в о/о от влагоемкости 20 40 50 80 100 Яровая рожь 8 30,7 71,4 92,8 77,6 19,7 Делювиальный песок Горох 3 14,1 50,3 87,4 100,0 9,3 с 4% гумуса и 2% Конские бобы 1 16,0 48,4 63,9 100,0 33,8 извести Яровой рапс' 6 30,2 74,0 92,3 64,2 11,2 Картофель 2 15,8 48,2 89,0 100,0 62,5 Кварцевый песок1 Ячмень 1 73,3 100,0 95,2 83,3 — Торфяная почва2 Травы на сено 1 1,3 11,3 100,0 83,0 50,9 Из этих опытов Вольни заключил, «что урожаи при повыше¬ нии влажности почвы растут до определенного (оптимального) уровня. При дальнейшем увеличении запаса воды урожаи непре¬ рывно снижаются и, если почва полностью насыщается водой (максимум), доходят, наконец, почти до нуля». Приведенные нами примеры свидетельствуют о том, как осто¬ рожно следует подходить к таким выводам. Вольни при этих опы¬ тах работал с закрытыми снизу сосудами, в которых при повы¬ шенной влажности легко наступали явления закисления, приво¬ дящие к понижению урожая. Мы сами в тысячах вегетационных опытов никогда не наблюдали снижения урожая при повышенных дозах воды3. Для получения безупречного экспериментального материала мы проводили эти вегетационные опыты в фаянсовых, покрытых глазурью сосудах, в которых объем почвы для дости¬ жения состояния полной влагоемкости ограничивали вложенной на соответствующей высоте решеткой. Всем сосудам было дано полное удобрение. Количество приливаемой воды определяли по весу и от полученной величины отнимали гигроскопически-свя- занную воду. Первые такие опыты были проведены в 1911 г. с овсом и горохом на садовой почве. Результаты их приведены в табл. 97. 1 Н е 11 г i е g е 1 Н., Amtl. Vereinsblatt f. d. Mark Brandenburg, S. 60, 1871. 2 Heinrich R., Grundlagen zur Beurteilung der Ackerkrume, Wismar, 29 1882 3 Mitscherlich E. A., Landw. Jahrb., 42, 701 u. f., 1912; 65, 437—449, 1927 und Forschungsdienst, 1941, Sonderheft 14.
РЕЗУЛЬТАТЫ АГРОФИЗИОЛОГИЧЁСКОТО ИССЛЕДОВАНИЕ ПОЧВЫ 25 Таблица 97 Объем Количе- Общий урожай у, г Урожай зерна у, г Урожай соломы у, г почвы, °/0 ство ВОДЫ X, 2 найдено вычис¬ лено найдено вычис¬ лено найдено вычис¬ лено Овес 20 470 43,7 ± 1,2 43,4 16,2 ±0,7 15,7 27.5 ±0,7 27,7 30 690 61,1 ±2,5 60,2 24,0 ± 1,1 21,8 37,1 ±2,1 38,4 45 1035 81,0 ± 1,2 80,7 - 32,8 ±2,0 29,2 48,2 ±0,8 51,5 70 1610 104,0 ±3,5 105,1 36,9 ± 2,6 38,0 67,1 ± 1,2 67,1 100 2300 123,0 ±1,9 123,7 42,1 ± 1,9 44,8 81,0 ± 1,4 78,9 А 152,0 55,0 97,0 Горох 20 470 22,4 ± 1,8 22,8 12,4 ±0,9 12,8 10,0 ±0,9 10,0 30 690 32,4 ±0,7 31,7 18,3 ±0,3 17,8 14,1 ±0,6 13,9 45 1035 33,3 ± 1,8 42,5 18,9 ± 1,2 23,9 14,4 ±0,6 18,6 70 1610 55,3 ±2,1 55,3 31,2 ±1,3 31,1 24,1 ± 0,8 24,2 100 2300 71,0 ±4,3 65,1 42,6 ±3,3 36,6 28,3 ±1,1 28,5 А 80,0 45,0 35,0 Вычисленные в табл. 97 величины определены по уравнению ]g(A—y) = ]gA — 0,00032*. В этих опытах на сосуд, содержащий 10 кг почвы, давалось основного удобрения: 4,65 г MgS04 • 7НгО + 1,5 г NaCl +37,5 г Са (N03) г • 4НгО + 3,82 г К2НР04 + 2,75 г NH4N03. Кроме того, два раза ©носили поверхностное удобрение, каждый раз по 0,56 г KN03 -+- 2 г NH4N03 на сосуд. Такое же удобрение применялось в опытах с белой горчи¬ цей (табл. 98), в которых различное содержание воды достига¬ лось благодаря тому, что сосуды наполняли чистым песком, кото¬ рый смешивали со все возрастающими количествами торфяной почвы, как известно, отличающейся особенно высокой влагоем- костью. В течение всего времени проведения опытов почва (пе¬ сок -(- торф) поддерживалась в состоянии полной влагоемкости. Результаты опытов в этом случае также подчиняются выше¬ приведенному уравнению. На следующий год мы ставили опыты с другими растениями и иными видами почвы, применяя такое же основное удобрение, но поверхностное удобрение вносили только один раз; вместо вто¬ рого раза в течение вегетационного периода производили под¬ кормку питательным раствором, который вносили вместе с поливной водой. 1717 Зак. 2442. Почвоведение
258 ГЛАВА tV Таблица 98 Отношение объемов песка и торфа Количество ВОДЫ X, 2 Урожай сухого вещества горчицы yt г/сосуд найдено вычислено 1,0: 0,0 1000 33,9 ± 1,4 34,4 0,9:0,1 1240 40,4 ±1,0 39,5 0,8:0,2 1480 43,9 ±0,8 43,8 0,7:0,3 1720 46,8 ± 1,0 47,7 0,6:0,4 1960 49,6 ±0,6 50,7 0,5:0,5 2200 58,7 ±2,0 52,9 0,4:0,6 2440 55,5 ±0,8 55,1 0,3:0,7 2680 55,3 ±0,5 56,8 0,2:0,8 2920 54,6 ±1,8 58,3 0,1:0,9 3160 59,8 ±0,9 59,6 0,0:1,0 3400 62,9 ±4,3 60,6 А 66,0 Полученные в результате опытов урожаи приведены в табл. 99. Таблица 99 _р II £ о О в Песчаная почва Садовая почва §5 «> Ч ■ и 22 вика посевная .у овес у количество воды х, см3 вика посевная у морковь у найдено вычис¬ лено найдено вычис¬ лено найдено вычис¬ лено найдено вычис¬ лено 20 476 15,2±1,4 14,9 54,1 ±2,0 55,2 683 38,6±2,8 38,5 37,0± 1,9 39,3 30 699 19,9±1,7 19,7 85,5±3,5 73,3 1025 49,5±3,0 48,7 50,5±2,5 49,5 45 1049 25,6±3,2 24,9 92,6±4,2 92,5 1537 57,1 ± 1,7 58,0 58,3±3,2 58,6 70 1631 30,2±3,4 29,9 106,7±3,5 111,2 2391 64,5±4,1 65,0 65,0±0,8 65,4 100 2330 32,6±2,7 32,8 121,8±2,5 121,8 3415 74,5±3,1 67,8 77,8±3,9 68,0 А 35,0 130,0 69,0 70,0 Приведенным здесь четырем опытным рядам, одинаково обеспеченным водой и удобрением, соответствует уравнение 1g (А-—у) = lg А — ■0,000515*. Коэффициент действия воды в результате однократной под¬ кормки питательным раствором возрос с 0,00032 до 0,00052 оди¬ наково для всех растений и на всех почвах.
РЕЗУЛЬТАТЫ АГРОФИЗИОЛОГИЧЕСКОГО ИССЛЕДОВАНИЯ почвы 259 Если все поверхностное удобрение вносить в раствор с по¬ ливной водой, то, как это видно из следующего ряда опытов с желтым люпином, коэффициент действия воды увеличивается до 0,00086. В дополнение к этим опытам я приведу результаты еще двух рядов опытов с белой горчицей. Горчица выращивалась в песча¬ ной культуре, причем вместо воды ее поливали только питатель¬ ным раствором й не вносили никаких других удобрений. В первой серии опытов с белой горчицей сосуды были целиком заполнены песком, так что постоянно добавляемые различные количества воды определялись по весу (табл. 100). Таблица 100 Объем почвы, °'о Песчаная культура желтого люпина Песчаная культура белой горчицы Коли¬ чество воды» см3§ урожай сухой массы у Коли- чество воды, см3 при полном объеме почвы с добавле¬ нием воды по весу (рис. 30,1) при уменьшенном объеме почвы при полной влаго- емкости (рис. 30» II) найдено вычис¬ лено урожай сухой массы у урожай сухой массы у найдено вычис¬ лено найдено вычис¬ лено 20 466 62,3 ±1,9 60,2. 500 32,2 ±1,3 32,1 42,9 ±1,3 42,3 30 699 74,2 ±3,1 74,9 750 38,5 ±1,3 38,6 46,6 ±1,8 45,5 45 1049 87,7 ±2,8 87.5 1000 44,1 ±2,9 42,3 46,4 ±1,1 46,5 70 1500 94,6 ± 1,3 96,0 1500 45,2 ±1,3 45,5 42,2 ±2,6 46,9 100 2330 104,2 ±3,2 99,0 2000 46,4 ±2,5 46,5 46,8 ±0,7 47,0 А 100 47,0 47,0 Коэффи¬ циент дей¬ ствия с 0,00086 0,001 0,002 Коэффициент действия воды исключительно сильно возрастает с увеличением количества растворенных в ней питательных ве¬ ществ. Он не является постоянным. Если культурные растения вместо чистой воды получают растворы питательных веществ, то они при меньшем количестве воды дают такой же прирост урожая. Коэффициент действия в последнем ряду опытов вдвое больше, чем в предыдущем ряду, что надо отнести за счет того, что вода в этих опытах всегда находилась достаточно близко к корням растений, тогда как в предпоследнем ряду опытов корни растений, чтобы получить равное количество питательного рас¬ твора, должны были прорасти сквозь весь сосуд. В последнем 17*
260 ГЛАВА IV ряду опытов растения не должны были тратить энергию на это1 * (рис. 30). Коэффициент действия воды значительно снижался, если растения в сосудах не получали свежего удобрения, а выращива- Рис. 30. Влияние позиционной доступности питательных веществ на урожай I — питательные вещество» внесенные поверхностно; II — питательные вещества, внесенные в растворе с поливной водой. лись как последующая культура после зерновых или гороха. Это видно из следующего ряда опытов (табл. 101 и 102). Таблица 101 Объем почвы, °l 0 Урожай шпергеля, г!сосуд Н90, см3 на песчаной почве Н90, см3 на болотной почве найдено вычислено найдено вычислено 20 466 18,2 ±0,7 16,5 905 27,6 ±0,7 26,3 30 699 21,5 ±0,8 23,2 1358 36,1 ±0,8 36,3 45 1049 31,7 ±1,0 31,7 2036 45,6 ± 0,7 48,3 70 1631 - 39,9 ± 2,9 42,6 3168 63,2 ±3,2 62,5 100 2330 54,3 ± 1,8 51,7 4525 76,7 ± 7,9 73,0 A 70,0 88,0 Коэффициент действия с 0,00025 0,00017 1 Pfeiffer Th., Н е р п е г A., Frank L., Mitt. d. Tandw. Institute, Breslau, 4, 351 u. f., 1908.
РЕЗУЛЬТАТЫ АГРОФИЗИОЛОГИЧЕСКОГО ИССЛЕДОВАНИЯ ПОЧВЫ 261 Таблица 102 Объем почвы, °;o Урожай ячменя, г/сосуд на садовой почве на болотной почве НаО, см9 найдено вычислено Н.О, см' найдено вычислено 20 683 4,9 ±0,5 6,7 905 10,9 ±0,6 8,5 30 1025 9,7 ±0,3 9,5 1358 11,4 ±0,6 11,7 •45 1537 12,3 ±0,5 13,2 2036 15,7 ± 0,2 16,0 70 2391 18,0 ±0,6 18,4 3168 21,6 ±0,7 21,4 100 3415 23,1 ± 0,2 23,0 4525 28,4 ±1,1 26,0 A c 36,0 0,00013 35,0 0,00013 Эти опыты подтверждают наши прежние наблюдения. Во всех опытах мы находим, что по мере увеличения количества воды, которое получают растения в сосудах, урожаи возрастают по логарифмической кривой. Во всех приведенных опытах по изучению влияния воды для перевода коэффициента действия с на 1 мм слоя воды надо ве¬ личину его умножить на 40, так как используемые сосуды пре¬ доставляли растениям площадь питания в 400 см2!. Относительный расход воды растениями возрастает по мере улучшения их водного ренйша. Так, Шульц1 2 нашел, что,-согласно закону совокупного действия факторов роста, урожай растений увеличивается с возрастанием количества транепирированной ими воды, причем в равных почвенно-климатических условиях коэффи¬ циент действия воды для всех растений одинаков. Приведем не¬ сколько доказательств этому. В табл. 103 показаны урожаи растений в зависимости от полученного ими количества воды. N означает количество воды, приливаемой за один раз (в г), В—число поливов, х — коли¬ чество воды, транепирированной растениями (© кг), у— урожай сухого вещества (в г/сосуд). Вычисленные в табл. 103 урожаи определялись по следующим уравнениям: Для овса lg (120 — у) = lg 120—0,018*. Для сераделлы . . . . Ig (75 — у) = lg 75—0,018 (.v + 1). Для горчицы lg (69 — у) = lg 69—0,018 (лс ± 4,2), Для вики . . . • . . . lg (67 — дг) = lg 67—0,018 (лг + 2). 1 Mitscherlich’ Е. A., Ztschr. f. Pflanzenemahrung, Diingung u. Bo- denkunde, 38 (83), 202—215, 1947. 2 Schulz G., Landw. Jahrb., 65, 837—853, 1927.
262 ГЛАВА IV Таблица ЮЗ N в X Урожай у N в X Урожай у найдено вычи¬ слено найдено вычи¬ слено Овес Сераделла 1500 9,0 13,5 50,9 ±1,2 51,4 1500 0,9 1,4 7,6 ±0,4 7,6 1200 24,4 29,3 85,9 ±1.7 84,4 1200 2,8 3,3 11,7 ±0,6 W, 2 900 48,6 43,7 100,1 ± 1,3 100,4 900 8,0 7,2 21,2 ± 1,2 21,6 600 78,0 46,8 100,3 ± 1,1 102,7 600 24,2 14,5 37,2 ±1,2 35,5 300 170,0 51,0 105,5 ±1,0 105,5 300 58,0 17,4 41,8 ±0,6 40,0 Белая горчица Вика мохнатая 1500 1,6 2,4 16,2 ±0,1 16,5 1500 2,9 4,3 15,8 ±0,3 15,4 1200 6,3 7,6 27,1 ±0,5 26,7 1200 8,4 10,1 25,1 ± 1.7 26,4 900 10,0 9,0 30,7 ±1,0 30,1 900 17,0 15,3 33,7 ±1,7 34,4 600 16,7' 10,0 30,7 ±0,3 30,7 600 35,0 21,0 40,4 ±1,2 41,1 300 32,6 9,9 29,8 ±1,4 30,5 300 72,0 21,6 41,7 ±1,0 41,8 § 50. Влияние теплоты почвы на урожай растений При исследовании влияния теплоты почвы на урожай рас¬ тений все сосуды, в которых выращивали растения, имели оди¬ наковую теплоемкость, поэтому за меру теплоты можно было принять температуру почвы. Шаттнер1 в своих исследованиях изменял температуру фаян¬ совых глазурованных вегетационных сосудов, окрашивая их сна¬ ружи частично черной, частично белой масляной краской. Со¬ отношения между величинами различно окрашенных поверхностей и вызванные этой окраской различия в температуре почвы, а также полученные при этом урожаи растений приведены в табл. 104. Вычисленные в табл. 104 величины определены по следую¬ щим уравнениям: Для^сахарногс» соргоlg (320 — у) = lg 320—0,01 (t — 5). Для гречихи .... . lg (161—у) = lg 161—0,01 (t — 5). Для ячменя lg (100 — у) = lg 100—0,01 (t — 5). Еще до этого я проводил опыты в жестяном ящике дли¬ ной в 2,5 м, высотой и шириной 20 см, в который впаивались 1 Schattner, Inaug. Diss., Konigsberg, 1923.
РЕЗУЛЬТАТЫ АГРОФИЗИОЛОГИЧЁСКОГО ИССЛЕДОВАНИЯ ПОЧВЫ 2бЗ Таблица 104 Черный цвет 0 7< 74 74 74 . Белый цвет 4Л 74 74 74 0 Сахарное сорго Температура почвы, °С у, найдено . . у, вычислено 18,3 82,5 ±1,7 85,5 18,8 83,9 ±1,5 87,1 19,7 87,9 ±1,7 91,1 20,7 97,8 ±1,8 97,1 21,5 105,4±1,7 101,1 Гречиха Температура почвы, °С у, найдено . . у, вычислено 17,7 41,9 ±0,3 40,9 18,2 43,2 ±0,5 42,2 19,1 45,4 ±0,7 44,7 20,2 47,8 ±0,2 47,6 21,4 50,3 ±0,1 50,6 Ячмень Температура почвы, °С у, найдено . . у, вычислено 20,0 29,2 ±3,0 29,2 21,3 30,3 ±0,3 31,1 21,9 33,9 ±1,5 32,2 22,7 36,4 ±0,9 33,5 23.4 36,7 ±2,4 34.5 два ряда жестяных трубок, по 18 в каждом. Трубки снизу оканчивались сеткой (рис. 31). Их наполняли торфяной почвой, Рис. 31. Влияние температурьГпочвы на урожай. вносили нужное удобрение и засевали первый ряд белой горчи¬ цей и второй ряд тимофеевкой. Горчицу взвешивали в сухом, а тимофеевку во влажном состоянии. Шесть из этих 36 трубок, по 3 в ряду, служили для параллельных опытов. Весь ящик по¬ средством прочных дощечек был разделен на 6 секций, по
264 tJlABA IV 6 трубок в два ряда в каждой. В каждой секции были поставлены параллельные опыты. Чтобы температура в секциях была бы по возможности одинаковой, для перемешивания воды пускали золотых рыбок. Воду в большом жестяном ящике подогревали примерно до 30°, для чего был установлен терморегулятор. С другой стороны ящика температуру воды понижали постоян¬ ным добавлением льда. Благодаря теплопроводности ящика вода в различных секциях имела различную температуру, которую местами снижали, подкладывая куски льда. Измере¬ ния температуры производили три раза в день при помощи подве¬ шенных термометров (см. рис. 31). Из подученных данных находили среднюю дневную температуру, а из нее — среднюю температуру за весь вегетационный период для каждой секции. Результаты опытов сведены в табл. 105. Таблица 105 Белая горчица- Тимофеевка температура почвы, “С урожай сухого вещества у температура почвы, WC урожай сырого вещества у найдено вычислено найдено вычислено 8,9 0,40 ±0,03 0,34 5,4 0,15 ±0,03 0,22 16,2 0,87 ±0,11 0,91 10,9 3^)4 ±0,17 3,18 19,0 1,24 ±0,07 1,10 18,2 6,32 ±0,17 6,55 20,8 1,27 ±0,14 1,22 21,7 9,07 ±0,47 7,98 24,9 1,44 ±0,22 1,47 25,6 9,34 ±0,20 9,45 31,3 1,54 ± 0,15 1,82 32,1 (6,27 ±0,41) 11,60 Средняя температура воздуха 17,0° Средняя температура воздуха 20,6° Вычисленные в табл. 105 величины определены по уравнениям: ; Для горчицы . . . • lg ( 4 — у) = lg 4—0,01 (t — 5). Для тимофеевки . , lg (25 — у) = lg 25—0,01 (t — 5). Из всех вышеприведенных и других опытов следует, что, согласно закону совокупного действия, при постоянном коэффи¬ циенте действия, урожай растений при повышении температуры почвы увеличивается и что образование урожая в этих опытах возможно лишь в том случае, если средняя температура почвы в течение всего вегетационного периода выше —)-5°. (Цифры, заключенные в скобки, полученные в опытах с ти¬ мофеевкой при наивысшей температуре, могли быть ошибочными потому, что эти растения находились непосредственно рядом с га¬ зовым терморегулятором и, возможно, отравлялись просачиваю¬ щимся газом. Само по себе снижение урожая при температуре 32° не должно иметь места.)
РЕЗУЛЬТАТЫ АГРОФИЗИОЛОГИЧЕСКОГО ИССЛЕДОВАНИЯ ПОЧВЫ 265 ВЛИЯНИЕ ПИТАТЕЛЬНЫХ ВЕЩЕСТВ НА УРОЖАИ РАСТЕНИЯ 1 § 51. Влияние азота на урожай растений При рассмотрении вопроса о питательных веществах, нужных для растений, мы видели, что почти в каждой почве наличие азота недостаточно для получения наивысшего урожая. Это позволяет успешно проводить полевые опыты с удобрением азотом. Столь же хорошие результаты получаются и при вегетационных опытах. Так, Вольф-Хоэнхейм1 2 в 1877 г. провел первые опыты по увеличению урожая в водной культуре при внесении возра¬ стающих доз азота, но не исследовал проявляющуюся при этом за¬ кономерность. Результаты его опытов, а также вегетационных опы¬ тов с песчаными культурами Пфейффера3 приведены в табл. 106. Таблица 106 Опыты Вольфа с водными культурами Опыты Пфейффера с песчаными культурами количество урожай у, г количество урожай у, г внесенного азота (х), г найдено вычислено внесенного азота (ж), г найдено вычислено 0,000 3,36 3,36 0,000 8,5 ±0,3 8,5 0,052 9,31 9,37 0,355 44,0 ±0,5 45,2 0,104 13,99 13,86 0,710 74,2 ±1,7 73,1 0,156 17,43 17,20 1,065 96,4 ±1,2 94,2 0,208 19,78 19,69 1,420 107,5 ±3,0 1 110,2 0,260 21,19 21,55 1,775 122,2 ±2,8 122,2 Вычисленные в табл. 106 величины определены по уравнениям: lg( 27—у) = lg( 27—3,36) — 2,45д: или lg(160—y) = lg(160—8,5) —0,34х. Коэффициенты действия в обоих опытах вследствие неоди¬ наковой постановки их, конечно, различны. В зависимости от вида вегетационных сосудов растения располагали различной площадью питания. В наших опытах при площади питания 308 см2 коэффициент действия для азота (в г/сосуд) был равен 1 См. § 27. 2Wolff-Hohenheim Е., Landw. Vers. Stat., 20, 395, 1877. 8 Pfeiffer Th„ В1 a n с k E-, F1 й g e 1 M., Landw. Vers. Stat.. 76, 169-236, 1912,
266 ГЛАВА ГУ 0,66 (см. § 40), или в ц/га—0,20. По первой величине можно заключить, что Пфейффер пользовался такими же, как и мы, вегетационными сосудами, но с площадью питания 362 см1 2, в то время как Вольф для своих водных культур применял сосуды с площадью питания только 50,3 см2. Полевой опыт с повышением урожая путем удобрения азотом мы уже рассмотрели при описании постановки опытов. В этом примере мы нашли величину коэффициента действия с — 0,20 ц/га-, такова же его величина и в полевых опытах, приведенных в § 40. Эта величина получена и в массовых опытах с удобре¬ ниями, проведенных Бидербеком и его сотрудниками*. В сред¬ нем из 517 опытов с картофелем они получили следующие дан¬ ные (табл. 107). Таблица 107 Азотное удобрение! ц/га Урожай картофеля уt ц/га найдено вычислено 0,00 210 210 0,40 246 246 0,60 263 262 0,80 277 276 Вычисленные в табл. 107 урожаи определены по следующему уравнению: lg (425 —у) = lg 425—0,20 (х + 1,48). Согласно уравнению, величина фактора действия азота с = 0,20, при расчете в центнерах на гектар, или 0,66 при расчете в граммах на сосуд2: Очевидно, величина фактора действия азота совершенно не зависит от всех других факторов роста, так как при таких массовых опытах с удобрениями количественное выражение каждого фактора роста, имеющегося в распоряжении растений в каждом отдельном случае, весьма различно вследствие того, что эти опыты проводятся в самых разнообразных почвен¬ но-климатических условиях. Согласно этому, для получения 99% максимального урожая в почве должно содержаться 10 ц/га чистого азота, что соответ¬ 1 Biederbeck A., Keese Н., Reith Н., Ztschr. f. Bodenkunde u. Pflanzenernahrune, 7, 3/4, Sd. S. 12, 1938; 38 (83), 22—35,1947; 41 (86), 1—6, 1948. 2 Mitscherlich E. A., A t a n a $ i u N., Ztsphr. f. Acker-o. Pffanzen- bau, 94, 253—280, 1952,
РЕЗУЛЬТАТЫ АГР0ФИЗИ0Л0ГИЧЕСК0Г0 ИССЛЕДОВАНИЙ ПОЧВЫ 267 ствует примерно 50 ц/га сернокислого аммония. К этому вопросу мы еще вернемся позже. Однако гораздо раньше, чем будет достигнут максимальный урожай за счет внесения азотного удобрения, обычно наступает снижение урожая'. Поэтому при полевых опытах азотные удо¬ брения следует вносить небольшими дозами, чтобы при неблаго¬ приятных погодных условиях избежать снижения. С другой сто¬ роны, наша наука должна исследовать явления депрессии, чтобы по возможности предотвращать их. В тех опытах с возрастающими дозами азота, в которых обна¬ руживаются отклонения от нормального хода кривой действия азота, надо пользоваться уравнительным методом (§ 36). Вначале следует вносить дозы азота, не превышающие обычно принятых в сельскохозяйственной практике; при переходе же к ббльшим дозам необходимо повышать их постепенно и рас¬ пределять на весь вегетационный период. В зависимости от вида растения и фазы его развития надо соблюдать два условия: 1. Никогда не следует одновременно вносить столько удо¬ брения, чтобы оно повлекло за собой снижение урожая. 2. Дополнительное внесение удобрения следует производить своевременно, чтобы в отдельные периоды растения не испыты¬ вали азотного голодания, которое, естественно, привело бы к снижению урожая. Оба эти условия не требовались бы, если бы существовало такое удобрение, которое растворялось не столь быстро, как имеющиеся сейчас минеральные удобрения, и могло бы служить поэтому источником азота в течение всего вегетационного пе¬ риода. § 52. Влияние фосфорной кислоты на урожай растений В нижеприведенных сериях опытов я имел возможность под¬ твердить уже ранее установленную нами закономерность1 2. Эти опыты были проведены в иных сосудах и при других условиях, чем- последующие опыты, так что данные их нельзя непосред¬ ственно сравнивать друг с другом. В табл. 108 приводятся ре¬ зультаты их. Опыты проводились в вегетационных сосудах с овсом в чистом третичном кварцевом песке. В качестве удобрения взяты моно- (I), ди- (П) и три- (III) кальциевый фосфат. 1 A t a n a s i u N„ Ztschr. f. Acker-u. Pflanzenbau, 96, 137—172, 1953. 2Mitscherlich E. A., Landw. Jahrb., 39, 133—156, 1909.
т ШЬА IV Таблица 108 Вид удо¬ брения Коли¬ чество удо¬ брения, 2 Коли¬ чество PjOji 2 Урожай сухого вещества у, г Содержание фосфорной кислоты в урожае, о|0 Поглощено фосфорной КИСЛОТЫ ИЗ ПОЧВЫ Z, 2 найдено вычис¬ лено найдено вычис¬ лено найдено вычис¬ лено 0 0,00 0,000 9,8 ±0,6 9,0 0,187 ±0,007 0,173 0,017 ±0,001 0,017 I 0,05 0,026 19,3 ±0,6 19,3 0,175 ±0,001 0,184 0,034 ±0,001 0,038 I 0,10 0,051 27,2 ±2,4 27,4 0,207 ±0,009 0,201 0,056 ±0,003 0,057 I 0,20 0,103 41,1 ±1,1 38,7 0,215 ±0,001 0,234 0,088 ±0,002 0,091 I 0,30 0,154 43,9 ±1,3 45,7 0,278 ±0,001 0,263 0,122 ±0,005 0,120 I 0,50 0,256 54,9 ± 4,4 52,7 0,329 ±0,006 0,312 0,180 ±0,011 0,166 I 2,00 1,025 61,0 ±2,6 57,0 0,861 ± 0,040 0,466 0,521 ±0,012 0,276 II 0,05 0,022 17,3 ± 2,0 16,1 0,215 ±0,012 0,201 0,037 ±0,003 0,038 II 0,10 0,045 18,7 ±1,9 22,2 0,243 ±0,002 0,234 0,045 ±0,005 0,057 II 0,20 0,089 35,5 ±2,8 31,8 0,272 ±0,006 0,289 0,096 ±0,006 0,091 II 0,30 0,143 39,3 ±1,5 38,7 0,298 ±0,006 0,332 0,117 ±0,005 0,120 И . 0,50 0,223 49,5 ±1,8 47,6 0,358 ±0,026 0,394 0,179 ±0,020 0,166 II 2,00 0,891 65,2 ±3,3 56,9 0,479 ±0,013 0,497 0,312 ±0,019 0,276 . III 0,50 0,200 36,4 ±3,2 35,6 0,278 ±0,007 0,289 0,100 ±0,006 0,106 III 1,00 0,405 48,7 ± 2,8 47,6 0 370 ±0,008 0,370 0,187 ±0,008 0,166 III 2,00 0,810 52,6 ±1,7 55,1 0,412 ± 0,009 0,448 0,217 ±0,006 0,232 III 4,00 1,620 67,7 ± 4,8 56,9 0,433 ±0,012 0,492 0,293 ±0,014 0,275 Вычисленные величины определены по следующим уравне¬ ниям: Для уроокаев сухого вещества. П'рн монокальциевом фосфате: ]g(57,0—у)= 1,6812—3,60л:. При дикальциевом фосфате: 1&(57,0—у) = 1,6812—3,23а:. При трикальциевом фосфате: ]g (57,0 —у) = 1,6812-1,60х. Для процентного содерокания фосфорной кислоты в урожае. При монокальциевом фосфате: lg (0,502 — %) = (0,5237—1) — 1,00л:. При дикальциевом фосфате: Ig (0,502 — %) = (0,5237—1) — 2,25х-
РЕЗУЛЬТАТЫ ДГРОФИзИОЛОГИЧЕСКОГО ИССЛЕДОВАНИЕ ПОчЕЫ 2бд При Трикальциевом фосфате: lg (0,502 — %) = (0,5237—1) — 1,00л:. Для поглощения фосфорной кислоты из почвы. При монокальциевом фосфате: lg (0,286 — г) = (0,43—1) — 0,70л:. При дикальциевом фосфате: lg (0,286 — г) = (0,43—1) — 0,70л:. При трикальциевом фосфате: lg (0,286 — z) = (0,43—1) — 0,35л;. Согласно этим данным, действие трикальциевого фосфата при¬ мерно вдвое меньше, чем действие других удобрений. Это объяс¬ няется постановкой опытов; позже мы еще вернемся к этому во¬ просу. Во всяком случае, из этих опытов видно, что процентное содержание фосфорной кислоты в урожае и количество ее, по¬ глощенное из почвы,-могут быть выражены как логарифмическая функция количества удобрения. В вышеприведенном опыте для получения урожая, равного урожаю при внесении моно- и дикаль¬ ций фосфата, фосфорную кислоту в форме трикальциевого фос¬ фата надо было вносить в двойном количестве, растения же должны были извлекать ее в тех же количествах, что и при дру¬ гих удобрениях. Как увидим далее, причиной такого плохого действия три¬ кальциевого фосфата было одновременное внесение 1,5 г углекис¬ лого кальция, который действию моно- и дикальциевого фосфата не препятствовал. С целью исследования зависимости урожаев различных сель¬ скохозяйственных культур от поглощения ими фосфорной кислоты из почвы мы провели в 1938—1939 гг. в Институте растениевод¬ ства в Кёнигсберге две большие серии опытов; результаты не¬ которых из них приведены в таблч 109 ’. Вычисленные в табл. 109 величины определены по уравнению lg {А — у) = lg (А — а) - 2,0л:, в которое каждый раз в качестве А подставляют наибольшую ве¬ личину урожая и в качестве а — наименьшую величину его. В этих опытах для восьми различных растений коэффициент действия фосфорной кислоты был равен с = 2,0. В одной из серий дальнейших опытов величина его не была строго постоянной, а 1 М i t s с h е г 1 i с h Е. А., «ОЬег die PhosphorsSure- und Ka|i-Aufnahme und Auswertung bei verschiedenen Kulturpflanzen», Schriften d. Kdnigsberger Gel. Ges. Nat. Kl., 17, Jahr., H. 1, 1940.
т ГЛАВА IV Таблица 109 Урожай у в опытах в песчаных культурах при возрастающих дозах РаОБ Количе¬ ство Р8Ов (*), г Урожай у, г/сосуд найдено вычис¬ лено найдено вычис¬ лено найдено вычис¬ лено найдено вычис¬ лено Овес Райграс вестервольдский Горох Красный клевер 0,00 13,3 ±0,1 13,3 5,7 ±0,3 5,7 5,9 ±0,7 5,9 3,0 ±0,3 2,0 0,10 33,5 ±0,8 44,2 25,1 ±3,3 23,9 31,2 ±0,6 31,3 22,3 ± 0,9 27,8 0,25 70,9 ±0,7 70,5 41,3 ±1,3 39,4 54,4 ± 1,2 53,1 48,9 ±0,6 49,9 0,60 89,2 ±0,4 91,7 51,0 ±0,4 51,9 73,3 ±3,8 73,1 72,7 ±2,2 67,6 1,50 96,4 ±0,6 96,9 55,9 ±1,2 55,0 68,5 ±4,5 74,0 72,1 ±1,1 71,9 2,50 95,9 ±1,7 97,0 60,3 ± 2,5 55,0 72,8 ±3,5 74,0 73,6 ±3,2 72,0 Сераделла Белая горчица Картофель Морковь 0,00 9,4 ±0,3 9,4 0,5 ±0,3 0,5 0,9 ±0,3 0,9 0,0 ±0,0 0,0 0,10 26,0 ±2,6 31,7 28,8 ±1,2 27,6 21,6 ±0,8 24,2 26.1 ±1,2 33,2 0,25 46,7 ±3,5 50,8 62,5 ±1,2 50,7 51,3 ±0,7 44,0 67,2 ±2,6 61,5 0,60 69,1 ± 1,9 66,2 71,0 ±2,5 69,4 61,3 ±2,1 60,0 85,9 ±1.1 84,4 1,50 66,0 ±3,4 69,9 73,0 ±1,1 73,9 61,3 ±2,5 63,9 84,6 ± 5,5 89,9 2,50 67,3 ±1,3 70,0 70,2 ±2,2 74,0 64,6 ±1,7 64,0 81,7 ± 5,2 90,0 колебалась в небольших пределах; к сожалению, я не установил и в дальнейшем не исследовал причины этих колебаний. Следует отметить, что при указанных исследованиях у весьма различных растений установлено одинаковое в пределах неиз¬ бежных колебаний содержание фосфорной кислоты на 1 г сухого вещества, причем оно сильно повышалось при возрастающих дозах удобрения. Данные опытов по определению содержания Р205 в 1 г сухого вещества различных растений я объединил и вывел из них среднее значение. Полученные результаты приведены в табл. 110. \ Таблица ПО Содержание Рг05, е/сосуд Содержание Ра05 в 1 г сухого вещества растений, °/о найдено | вычислено 0, 0 0,30±0,04 0,20 0,10 0,27±0,05 0,25 0,25 0,30±0,05 0,32 0,60 0,45±0,05 0,46 1,50 0,76±0,12 0,72 2,50 0,90±0,15 0,89
РЕЗУЛЬТАТЫ АГРОФИЗИОЛОГИЧЕСКОГО ИССЛЕДОВАНИЯ ПОЧВЫ 271 Вычисленные в табл. ПО величины определены по уравнению lg(l,l —У) = (0,9542—1)—0,25*. Согласно этим опытам, поглощение фосфорной кислоты в граммах на сосуд, а также использование фосфорной кислоты, внесенной в качестве удобрения, у всех растений было одина¬ ковым (табл. 111). Таблица 111 Внесено PaOB, г/сосуд Поглощено Pa05, г/сосуд найдено вычислено в «/о от вне¬ сенного удобрения 0,10 0,042±0,003 0,060 60 0,25 0,132±0,004 0,140 56 0,60 0,288±0,009 0,289 48 1,50 0,501 ±0,19 0,509 34 2,50 0,618±0,024 0,612 24 Вычисленные в табл. 111 величины определены по уравнению lg (0,68-у) ==Ig 0,68-0,4*. Из указанных опытов вытекает, что поглощение фосфорной кислоты из почвы не зависит от вида растения. Оно определяется содержанием в почве фосфорной кислоты, причем поглощение из почвы по абсолютной величине тем выше, а в процентах относи¬ тельно содержания ее в почве тем ниже, чем богаче запасы ее в почве. В данных опытах наибольшее поглощение фосфорной кис¬ лоты из удобрения составляло 0,68 г Р2О5 на сосуд. Заводы по производству суперфосфата и томасшлака через сельскохозяйственные организации провели тысячи полевых опы¬ тов для определения прироста урожаев за счет внесения фосфор¬ ных удобрений. Данные этих опытов еще до их опубликования мне любезно предоставил доктор Герике1 (табл. 112). Выведен¬ ные из них величины имеют исключительно большое значение, так как опыты были поставлены в самых различных почвенно-клима¬ тических условиях. Постоянство коэффициента действия фосфор¬ ной кислоты в указанных опытах говорит о том, что этот коэффициент не зависит от климатических и почвенных условий, имеющихся в каждом отдельном случае. 1 Mitscherlich Е. A., Ztschr. f. Pflanzenernahrung, Dflngung u. Bp- denkunde, 38 (83), 22-35, 1947,
272 ГЛАВА IV Таблица 112 Число опытов Внесено РЛ (y), Ц/га 3045 | 1642 | 1535 Урожай, ц/га найдено вычислено найдено | вычислено найдено | вычислено Зерновые Картофель1 , Луговые травы 0,00 22,8 22,8 237 237 62,8 62,8 0,30 25,1 25,1 251 253 73,8 72,9 0,60 26,1 26,5 261 263 78,2 79,5 0,90 27,8 27,9 269 270 81,8 83,9 1,20 28,2 28,2 275 274 89,2 86,8 Вычисленные в табл. 112 величины определены по уравнениям: Для зерновых Ig (29,4 — у) = lg 29,4—0,6 (х + 1,09). Для картофеля ...... .lg(283 — у) = lg 283—0,6 (х -f- 1,34). Для лугового сена lg (92,5 — у) = lg 92,5—0,6 (х -j- 0,82). Как видно, коэффициент действия фосфорной кислоты для всех растений одинаков, а именно с = 0,6 ц/га, или 2,0 г/сосуд. Чтобы показать, в какой мере большинство почв еще нуждается в фос¬ форной кислоте, в приведенные выше уравнения подставлена ве¬ личина Ь. Большая потребность в фосфорной кислоте видна из того факта, что для достижения 95% максимального урожая в почве должно быть 2,2 ц/га Р2О5. „ Из этих массовых опытов можно сделать вывод, что наши лу¬ говые почвы особенно сильно нуждаются в фосфорной кислоте, картофельные же поля, обычно удобряемые навозом, находятся в отношении этого питательного вещества в более благоприятных условиях. Таблица ИЗ 1Доза р»0, (X), г Урожай у, г/сосуд Доза р30„ (ж), г Урожай у, г/сосуд найдено вычислено найдено вычислено 0,000 3,8 ±0.1 3,8 2,50 134,0 ±2,4 134,4 0,050 25,6 ±0.4 30,8 4,00 129,5 ±0,6 131,1 0,120 63,2 ±0,6 59,5 6,00 128,2 ±2,1 126,6 0,300 106,7 ±3,0 102,0 9,00 125,0 ±0,9 116,0 1,000 123,8 ±0,3 133,5 15,00 88,2 ±3,8 89,2 1 Gericke S., «Voraussetzungen u. Moglichkeiten einer Leistungssteige- rung im dcutschen Kaftpffejbau», Berlin, Verlag P, Parey, $. 48, 194?.
РЕЗУЛЬТАТЫ АГРОФИЗИОЛОГИЧЕСКОГО ИССЛЕДОВАНИЯ ПОЧВЫ 2,73 Наконец, несколько опытов, проведенных с избыточным удоб¬ рением, показывают, что слишком высокое содержание фосфорной кислоты в почве не оказывает вредного влияния на растения. В вегетационных опытах, результаты которых даны в табл. 113, фосфорная кислота вносилась в форме ренания-фосфата. Вычисленные в табл. 113 величины определены по уравнению у = 135 (i_io-2’0-<aJ+0,ooe2)) КГ0'0008*’- В полевых опытах при чрезмерном удобрении фосфором как у ячменя, так и у картофеля снижения урожая не наблюдалось (табл. 114) 'Л Таблица 114 Дозы фосфорной кислоты, Урожай ячменя, ц/га Урожай картофеля, ч/?д зерно + солома зернр фа . найдено вычислено найдено вычислено найдено вычислено 0,00 52,9 ±1,7 52,9 25,6 ±0.4 25,6 193 ±4 191 0,36 54,6 ±1,1 54,9 26,0 ± 0,7 26,5 212± 3 211 0,72 57,4 ±3,1 56,1 27,0 ±1,4 27,1 220 ± 2 223 1,44 56,9 ±1,7 57,3 27,1 ± 0,3 27,7 227 ±3 234 2,88 56,9 ±1,7 57,9 26,8 ±0,7 28,0 ' 240 ± 4 240 5,76 58,8 ±1,4 58,0 28,0 ±0,6 28,0 243 ± 3 241 11,52 64,2 ±2,7 580 30,2 ±1,3 28,0 259 ±6 241 А 58 28 241 а 52,9 25,6 191 Ь 1,76 1,78 U4 с 0,6 0,6 0,6 § 53. Влияние калия на урожай растений Мы проводили также вегетационные опыты с различными куль¬ турными растениями3 с возрастающими дозами калия. Резуль¬ таты опытов с песчаными культурами представлены в табл. 115. 11 Mitscherlich Е. A., Kuhnke A., Ztschr. f. Pflanzenernahrung, Diingung u. Bodenkunde, B. 13, 151—154, 1934. 2 Schmitt L. (P. Wagner) «Die Phosphorsaure», 1, 194, 195, 1943. 3Mitscherlich E. A., «Phosphorsaure-und Kali-Aufnahme und Aus- wertung bei verschiedenen Pflanzen», Schriften d. Konigsberger Gel. Ges., Nat, Kl., 17, H. 1, 1940. J8 За», 2442. Почвоведение
274 ГЛАВА IV Таблица 115 Коли- Урожай у, г/сосуд чество КаО <*)> ? найдено вычис¬ лено найдено вычис¬ лено найдено вычис¬ лено найдено вычис¬ лено Овес Райграс вестервольдский Горох Красный клевер 0,00 0,0 ±0,0 0,0 1,5±1,4 1.5 17,1 ±0,4 17,1 32,8 ±1,5 32,8 0,10 27,6 ±0,3 25,9 13,3 ±0,1 15,6 26,6 ±1,2 23,8 37,1 ±2,1 37,1 0,25 50,6 ±1,2 52,5 31,0 ±0,1 30,0 31,8 ±2,0 31,0 52,7 ±1,7 51,6 0,60 81,6 ±1,2 82,5 47,9 ±1,4 46,5 33,6 ±2,6 38,9 56,5 ± 2,7 62,4 1,50 97,2 ±0,8 97,0 54,6 ±3,5 54,5 35,5 ±32 42,7 66,4 ±0,9 67,6 2,50 97,6 ±3,9 98,0 55,1 ± 1,5 55,0 43,1 ±3,7 43,0 70,7 ±1,2 68,0 Сераделла Белая горчица Картофель Морковь 0,00 22,8 ±1,9 24,0 20,7 ±0,7 20,7 20,9 ± 1,7 18,0 4,0 ±0,3 4,0 0,10 30,9 ±1,7 34,3 33,7 ±1,7 32,7 26,4 ±0,3 27,0 21,1 ± 1,9 20,9 0,25 43,2 ±0,9 44,9 48,3 ±1,5 45,5 36,6 ±1,6 36,2 35,9 ±1,5 38,3 0,60 57,6 ±1,8 56,8 59,8 ±0,6 59,7 46,7 ±1,5 46,6 55,1 ± 1,9 57,9 1,50 57,2 ±4,2 62,6 64,4 ±1,3 66,5 59,7 ±4,0 51,7 62,1 ±2,5 67,4 2,50 65,8 ± 3,3 63,0 66,9 ±1,4 67,0 57,4 ±2,9 52,0 74,6 ±2,7 68,0 Вычисленные в табл. 115 величины определены по уравнению Ig(,4^.y) = Ig04-a)-l,33x, в которое в качестве максимального урожая А подставляют наи¬ большую, а в качестве а — наименьшую полученную величину. Величина коэффициента действия b в последний год проведения опытов для всех растений была одинаковой; в первый год она ко¬ лебалась около 1,33 (см. § 40). При этом у отдельных расте: ний не проявлялось какого-либо своеобразия, что позволяет на Таблица 116 Доза К90, г Содержание калия в урожае растений, °/о 1938 г. 1939 г. 0,00 0,50 ± 0,08 1,05 ±0,09 0,10 0,52 ±0,08 1,08 ±0,14 0,25 0,62 ±0,09 1,12 ±0,22 0,60 0,93 ±0,17 1,39 ±0,24 1,50 1,68 ±0,45 2,05 ±0,38 2,50 2,30 ±0,39 2,86 ±0,44
РЕЗУЛЬТАТЫ агрофизиологическоРо ИССЛЕДОВАНИЙ ПОЧВЫ 275 основе этих многочисленных опытов заключить, что различные культурные растения в отношении поглощения и использования калия почвы ведут себя одинаково. Процентное содержание калия в урожае различных растений менялось в довольно значительных пределах, что видно из средних отклонений, вычисленных по средним величинам (табл. 116). Кроме того, процентное содержание калия в урожае за различные годы было неодинаковым, что, вероятно, обусловлено возмож¬ ными различиями в световом режиме. Однако использование, т. е. поглощение, калия всеми расте¬ ниями в течение обоих годов было примерно одинаковым (табл. 117). Таблица 117 Доза KaO, 2 Количество калия, поглощенного растениями, г/сосуд найдено вычислено в о/о от ДОЗЫ удобрения 0,10 0,08 ±0,01 0,10 100 0,25 0,21 ± 0,02 0,23 92 0,60 0,49 ±0,06 0,53 88 1,50 1,11 ±0,31 1,19 79 2,50 1,77 ±0,26 1,75 70 Вычисленные в табл. 117 величины определены по уравнению lg (3,5—у) = lg 3,5—0,12л:. Согласно данным опытов, использование калия не зависит от вида растений и других факторов, а обусловливается исключи¬ тельно содержанием калия в почве. Использование калия почвы значительно выше, чем использование фосфорной кис¬ лоты. Как мы уже показали выше, вид почвы не оказывает влияния на действие калийных удобрений. Для подтверждения этого по¬ ложения в табл. 118 приведены результаты одной серии вегета¬ ционных опытов 1. 1 Mitscherlich Е. A., Boguslawski Е. v., Gutmann А., «Studien fiber die Ernahrung der PfTanze», Schriften d. Konigsberger Gel. Ges. Nat. K1-, 12, H. 2, S. 78, J935. Mitscherlich E. A. «Phosphorsaure- und Kali-Aufnahme und- Auswertung bei verschiedenen Pflanzen», Schriften d. Konigsberger GeL Ges. Nat. Kf-, 17, H. 1, 1940. 18*
Действие калийных удобрений в различных почвах аг 53 £ 6 О) ч об к «6 <4 iA и я со £ 8 со СЧ 00 2 >> я н о со о 05 о. о я о со сч" со «-Г сч сч* о ч +1 +1 +1 +1 +1 +1 СО сч 05 № cnT <м £ 5' т*Г. со £ 88 О В ш ю ю о 00 о в 4> о S я СО sf СО 8 52 8? £ О) 2 в Ч о СЧ со о ,_н В :<1> о ю со" TfT ,-Г сч а <и ч +1 +1 +1 +1 +1 +1 00 о 00 Ю 00 со в ьГ 8? оо* ю (2 8* 05 о в Я СЧ 00 ю 05ж 00 со и ю" ю" о8 сч" t-: В О в я <м тг ю Ш Я ffi И 03 S и 1—1 . сч 1—< СЧЛ сч & О о в о со со ю т-^ ю" а * се я о» ч +1 -н +1 +1 +1 +1 £ о се а со сч со о, >1 В ю f—1 S3 оо" со со 8* t^T ю О В ч СО ю о S сч" t-T ю" ю сч" я со со 00 и 2 О. в о 00 1—1 со 1"- S о о ю* со" Ю X 4) Ч +1 +1 +1 +1 +1 +1 се я 05 ь- ю о 1-^ 1—1 в сч* о 3 сч" ю" gf со СО 00 о в ч ож СО 1—1 счж 0) я я S3 £ оГ ю СО СО 2 2 й 2 ч СЧ со СО сч о S о со со" Т-Н TjT со" со" а В Ч +1 +1 +1 +1 +1 +1 СВ я U0 сч о 1—1 00 ю в 1-^ аГ ь." 58 сч" 00* сч со СО я о5 я ю 4 hO I 00 о со сч сч 00 со 8 о о и « * * о4 о* о о о
РЁЗУЛЬТАТЫ АГРОФИЗИОЛОЁИЧЁСКОГО ИССЛЕДОВАНИЙ почвы й17 Вычисленные величины определены по следующим уравне¬ ниям: Шилламюле Jg (73 — у) = lg 73—1,33 (х 0,12). Хиршберг lg (85 — у) = lg 85—1,33 (х + 0,05). Керстиновен lg (53 —у) = lg 53—1,33 (* + 0,11). Шёнбаллен lg (98 — у) = Jg 98—1,33 (х + 0,06). Скоттау Jg (85 — у) = lg 85—1,33 (х + 0,07). 9 В этих опытах, так же как и в других, коэффициент действия калия для различных почв один и тот же — с = 1,33 г!сосуд. Асдонк и Якоб 1 сообщают об огромном числе опытов с воз¬ растающими дозами калия, проведенных сельскохозяйственными отделениями Германского калийного синдиката. В табл. 119 я привожу большую часть их данных и расчетов2. Таблица 119 Дозы калия (х), ц/га 0,00' 0,80 1,20 1,60 1. 3678 опытов с картофелем: Урожай у, ц/га найдено 247 264 268 275 вычислено 247 264 269 272 2. 2565 опытов с луговыми травами: Урожай у, ц/га найдено 67,8 78,3 81,5 85,3 вычислено 67,8 78,6 81,6 83,8 3. 1081 опытов с кормовой свеклой: Урожай у, ц/га найдено 706 764 787 809 вычислено 706 771 789 802 4. 712 опытов с рожью: Урожай у, ц/га найдено 22,5 24,2 24,8 25,5 вычислено 22,5 24,4 24,8 25,5 5. 562 опыта с озимой пшеницей: Урожай у, ц/га найдено 28,1 29,8 30,1 31,2 вычислено 28,1 29,8 30,3 30,7 1 Asdonk Т., Jacob A., Ztschr. f. Bodenkunde und Pflanzenernahrung, zu 1. 20 (65), Tab. 1, S. 110, Tab. 14rS. 118, 1940; zu 2. 32 (77), Tab. 75, S. 17, 1943; zu 3. 31 (76), Tab. 32, S. 207, 1943; zu 4. und 5. Tab. 5, 326, 1943. 2Mitscherlich E. A., Ztschr. f. Pflanzenernahrung, Diingung u. Bo¬ denkunde, 38 (83), 22—35, 1947.
2?8 ГЛАВА IV Вычисленные величины определены по следующим уравне¬ ниям: 1. Для опытов с картофелем: lg (280 —у) = lg 280—0,4 (х ’+ 2,32). 2. Для опытов с луговыми травами: lg (88,5 — у) = lg 88,5-0,4 (х + 1,58). 3. Для опытов с кормовой свеклой: lg (830 —у) = lg 830—0,4 (х + 2,05). 4. Для опытов с рожью: lg (27 — у) = lg 27—0,4 (х + 1,95). 5. Для опытов с озимой пшеницей: lg (32 —у) = lg 32-0,4 (х -h 2,28). Совершенно независимо от почвенных и климатических усло¬ вий, в которых протекал каждый из этих опытов, коэффициент действия калия с в среднем равен найденной нами раньше вели¬ чине 0,4 ц/га, или 1,33 г/сосуд. В результате указанных опытов эту величину можно считать окончательно установленной. Большие количества калия в почве не оказывают вредного влияния на высоту урожая растений. Культурные растения хорошо переносят и избыток калийного удобрения. Это подтверждают как наши вегетационные опыты с овсом в песчаной культуре, так и полевые опыты, которые мы проводили не только с сернокислым калием, но одновременно и с хлористым калием (табл. 120). Вычисленные в табл. 120 величины определены по следующему уравнению: ^ 130 ^1 ДО-1»33 jq~0i00068*iz!s В вегетап(и:онных опытах наивысшая доза удобреиня обычно равна 1,55 г КгО на сосуд; из вышеприведенных данных видно, что без ущерба для урожая можно было вносить и 5 г/сосуд. В по¬ левых опытах у ячменя не наблюдалось снижения урожая даже при наивысшей дозе сернокислого калия, соответствующей 25,6 ц/га чистого калия, а у картофеля снижение урожая насту¬ пало только при этой чрезмерно высокой дозе. Отрицательное действие хлористого калия начинает проявляться при несколько меньшем содержании его. Следовательно, и его дозы могут быть очень велики. Отсюда можно сделать вывод, что избыточное со¬ держание калия в почве не вредит урожаю, и в соответствии с этим почву можно обогащать калием *. ■Mitscherlich Е. A., Kuhnke A., Ztschr. f. Pflanzenernahrung, Diingung u. Bodenkunde, В 13, 151—154, 1934.
РЕЗУЛЬТАТЫ АГРОФИЗИОЛОГИЧЕСКОГО ИССЛЕДОВАНИЯ ПОЧВЫ 279 Таблица 120 Урожай овса у в зависимости от дозы калийного удобрения х 1. Вегетационные опыты као (х), г у, г/сосуд к,о (*). г у, г/сосуд найдено вычислено найдено вычислено 0,00 4,6 ±0,2 4,6 3,0 126,1 ±0,7 128,3 0,10 48,1 ±4,8 37,7 5,0 121,7 ±1,3 122,5 0,25 85,5 ±1,1 84,9 8,0 116,2 ±1,7 118,5 0,60 110,9 ±0,2 110,1 12,0 105,5 ±2,4 105,4 1,50 123,8 ±0,3 128,2 20,0 72,8 ±0,7 72,8 2. Полевые опыты Удобрение в виде Количе¬ КС1 . KaS04 КС1 K*S04 КС1 K*S04 ство К90 (х), фа урожай ячменя, ц/га урожай картофеля» ц/сл зерно + солома зерно 0,00 52,9 ±4,1 48,2 ±1,7 25,2 ±2,0 23,5 ±0,9 193 ±2 194 ±7 0,80 55,8 ±2,2 49,6 ±1,4 26,3 ±0,9 24,6 ±0,7 203 ± 7 203 ± 6 1,60 58,8 ±1,7 54,3 ±1,7 28,6 ±0,4 26,0 ±1,1 205 ± 3 206 ± 1 3,20 59,1 ± 2,5 55,8 ± 1,7 28,3 ±0,7 26,2 ±0,4 205 ± 6 211 ±3 6,40 59,5 ±3,3 55,8 ±3,7 29,0 ±1,8 26,4 ±1,8 186 ±11 211 ±7 12,80 56,7 ±3,1 59,3 ±2,2 28,0 ±1,3 28,2 ±0,8 147 ±8 203 ±3 25,60 32,5 ±2,5 58,1 ± 2,5 15,5 ±1,1 28,3 ±1,2 66 ± 4 174 ±7 Рассмотрев влияние на урожай трех важнейших питательных веществ, в заключение следует вновь сослаться на тот. огромный материал, который получен в сельскохозяйственной практике в по¬ левых опытах с удобрениями. Посредством их были еще раз под¬ тверждены абсолютные величины коэффициентов действия пита¬ тельных веществ, что позволяет сделать соответствующие выводы для сельскохозяйственного производства. Мы ограничимся здесь рассмотрением многочисленных опытов с картофелем, в которых при внесении максимальных доз азот¬ ного удобрения был получен средний урожай, равный 277 ц/га (см. стр. 211); при внесении наивысших доз фосфорных и калий¬ ных удобрений получен урожай в 275 ц/га (см. стр. 272),
280 ГЛАВА IV Создается впечатление, что путем удобрения этими питательными веществами уже нельзя получить урожаи выше указанных. Но это является грубой ошибкой, которую легко обнаружить, определив в процентах от каждого максимального урожая урожаи карто¬ феля, достигнутые при возрастающих дозах удобрений (табл. 121). Таблица 121 Доза азота, ц/га Урожай, в о|0 от наи¬ высшего Доза Р.Оа, ц/га Урожай, в о/о от наи¬ высшего Доза калия, ц/га Урожай, в о'о от наи¬ высшего 0,00 38,2 0,00 83,7 0,00 88,2 0,40 44,7 0,30 89,4 0,80 94,3 0,60 47,8 0,60 92,9 1,20 96,1 0,80 50,5 0,90 95,4 1,60 97,3 1,20 96,8 Из всех этих опытов видно, что мы можем повысить урожаи картофеля за счет применения максимальных доз калия и фос¬ форной кислоты приблизительно на 10%. Достигнутый при этом урожай 275 ц1га примерно соответствует максимальному урожаю, который может быть получен благодаря действию этих питатель¬ ных веществ в данных условиях, а следовательно, и при данном количестве азотного удобрения. Совсем (иначе обстоит дело с по¬ вышением урожая в результате внесения азотного удобрения. При максимальной дозе его можно повысить урожаи с 38,2 до 50,5%, т. е. на 12%, но при этом будет получена лишь половина наивысшего урожая, который может быть достигнут благодаря действию азота. Если нам когда-либо удастся осуществить при¬ менение соответствующих азотных удобрений в значительно боль¬ шем масштабе, чем до сих пор, то, согласно приведенным в табл. 121 данным, только благодаря этому урожай даже в усло¬ виях широкой практики увеличится почти на 100%. Борьбу за поднятие урожая следует вести прежде всего в этом направлении. В массовых опытах при исследовании влияния на урожай одного из питательных веществ нельзя отделить влияние, которое оказывает на максимальный урожай и тем самым на прибавку урожая какой-либо другой фактор роста. Если такие массовые опыты распределить на несколько от¬ дельных групп по видам почвы, на которых их проводили, по кли¬ мату или по какому-либо другому признаку, то вряд ли можно строго отграничить эти группы друг от друга. Средняя величина, полученная для каждого такого подразделения, будет значительно менее точной, так как она явится результатом гораздо меньшего числа наблюдений. Эместе с тем теряется такое большое пре*
результаты аерофизиологическоео исследований почвы 281 имущество, которое получается благодаря «массовому резуль¬ тату», как выравнивание всех других факторов роста, которые в той или иной степени обусловливают каждый отдельный уро¬ жай растений. § 54. Повышение урожая под влиянием других питательных веществ Кроме азота, фосфора и калия, другие питательные вещества для растений практически не имеют значения, так как коэффи¬ циент их действия очень большой и поэтому потребность растений в них очень невысока и удовлетворяется почти каждой почвой. Все же привожу здесь опыты с овсом в песчаных культурах, проведенные при возрастающих дозах магния и серной кислоты 1 (табл. 122). Поливку вегетационных сосудов производили, ко¬ нечно, только дистиллированной водой. Таблица 122 Доза MgO (jf), г/сосуд Урожай, г/сосуд Доза H2SOj (*), г/сосуд Урожай, г/сосуд найдено вычислено найдено вычислено 0,00 9,5 ±0,4 8,8. 0,000 34,2 ±2,4 30,7 0,02 19,1 ±1,9 16,6 0,010 34.5 ±1,7 37,7 0,05 24,3 ±1,8 24,7 0,025 40,4 ±0,6 40,4 0,12 33,3 ±2,0 32,7 0,063 42,4 ±1,1 41,0 0,25 38,4 ± 1,4 38,3 0,313 40,8 ±0,3 41,0 Вычисленные в табл. 122 величины определены по уравне¬ ниям: Для окиси магния . . . lg (39 — у) = lg 39—6,5 (х -(- 0,017) Для серной кислоты . . Ig (41 —у) = lg41—50 (д:-|- 0,012) В течение последнего десятилетия нашли еще целый ряд эле¬ ментов, которые на отдельных почвах иногда давали значитель¬ ные прибавки урожая, как например железо, медь, марганец, бор, кремний и др. Их назвали микроэлементами, так как ничтожные количества их обеспечивали большой прирост урожая. Последую¬ щие исследования других авторов, проведенные на иных почвах, большей частью не подтвердили этих данных, и интерес к микро¬ элементам пропал, хотя время от времени в литературе появ¬ ляются новые материалы по этому вопросу (теперь радий) 2. 1 Mitscherlich Е. A., Landw. Jahrb., 51, 473—487, 1917. Mitscherlich Е. A., Wagner Н., Landw. Jahrb., 68, 645—653, 1923. 2 Lemmermann О. u. Mitarbeiter, Ztschr. f. Pflanzenernahrung, Diingung u. Bodenkunde, 38 (83), 185—195, 1947.
282 ГЛА6А IV Наблюдения, которые проводили с возбуждающими и стиму¬ лирующими веществами, были, безусловно, правильными; все эти элементы относятся к таким, которые нужны растениям в чрез¬ вычайно малых количествах для получения зависящего от них максимального урожая. И эти количества обычно имеются в каж¬ дой почве, поэтому удобрение этими элементами редко дает эф¬ фект; с другой стороны, может действительно встретиться почва, в которой недостает даже этого незначительного количества ка¬ кого-либо микроэлемента, и поэтому она сильно отзывается на удобрение им. К этим веществам и к получающемуся благодаря их действию повышению урожая, естественно, приложим закон совокупного действия факторов роста. Коэффициент действия этих «питательных веществ» исключи¬ тельно высок, поэтому обусловленный ими максимальный уро¬ жай обеспечивается весьма незначительными дозами их; с другой стороны, урожай очень быстро снижается, если эти незначитель¬ ные количества микроэлементов отсутствуют. В этом случае удоб¬ рение ими дает большую прибавку урожая. В настоящее время в широкой практике мы не можем ожидать от применения микроэлементов значительных результатов. Если же спустя десятки лет на различных почвах наступит истощение незначительных запасов тех или иных микроэлементов, то при изучении почв надо будет определять содержание и этих веществ, что целесообразнее всего проводить при помощи вегетационного метода *. § 55. Влияние органических удобрений на урожай растений В предыдущих разделах мы с большой точностью установили следующие коэффициенты действия основных . питательных ве¬ ществ: Для азота с = 0,20 ц/га, или 0,66 г/сосуд Для фосфорной кислоты ... с = 0,60 » » 2,00 » Для калия с = 0,40 » » 1,33 » Мы также убедились в том, что избыточное удобрение фос¬ форной кислотой и калием не оказывает отрицательного действия на высоту урожая растений. Эти два положения были необходимы прежде всего для уяснения влияния органического удобрения на урожай. Поскольку при внесении органического удобрения одновременно изменяется целый ряд факторов роста, то при про- 11 Утверждение А. Митчерлиха об отсутствии достаточного эффекта от применения микроэлементов в широкой практике неверно. Применение ряда микроэлементов является эффективным для многих сельскохозяйственных культур как за рубежом, так и в СССР. В настоящее время в практике особенно широко используются такие микроэлементы, как бор, медь, марга¬ нец, цинк, молибден, железо и др. — Прим. ред.
РЕЗУЛЬТАТЫ АГРОФИЗИОЛОГИЧЕСКОГО ИССЛЕДОВАНИЯ почвы 283 ведении опытов необходимо исключить или сделать неизменными все факторы, кроме одного, влияние которого изучается. Так как большие дозы питательных веществ не вызывают снижения уро¬ жая растений в вегетационных и полевых опытах с возрастаю¬ щими дозами навоза, то для определения действия органического удобрения как такового мы при вегетационных и полевых опытах давали полное удобрение из всех трех питательных веществ. В качестве примера в табл. 123 приведены результаты поле¬ вых опытов, проведенных в Гуделлене, а также результаты веге¬ тационных опытов с тем же навозом и той же почвой *. Таблица 123 Количе¬ ство навоза, фа Урожай овса, ц/га Количе¬ ство ' навоза, г/сосуд Урожай овса, г/сосуд найдено вычислено найдено вычислено 0 26,5 ±1,3 26,5 0 94,1 ±0,8 95,0 100 28,3 ±0,2 28,5 30 98,4 ±0,8 96,8 200 36,6 ± 2,1 30,2 60 97,6 ±0,4 98,3 300 31,5 ±1,5 31,5 90 98,1 ± 1,1 99,5 400 31,9 ±0,7 31,9 150 103,7 ±0,8 101,6 300 104,6 ± 0,5 104,6 Вычисленные величины определены по уравнению: Для полевых опытов Jg( 40 — у) — 1,1303—0,0007 х ц/га. Для вегетационных опытов . lg (107 — у)= 1,0792—0,0023 х г/сосуд. Если значение коэффициента действия с в вегетационном опыте 0,0023 перевести в ц1га, то получается величина, найденная в по¬ левых опытах — 0,0007. Величина коэффициента действия органи¬ ческого вещества навоза, таким образом, в обоих опытах одина¬ кова. Однако Чен1 2 по 36 кривым урожая, построенным по результатам вегетационных опытов с различными почвами, удо¬ бренными конским, коровьим и овечьим навозом, нашел, что коэффициент действия с = 0,012 на 100 г навоза.' Герике3 произвел подробные расчеты по результатам 60-лет- них опытов с внесением навоза, в которых были известны убыль гумуса и полученные прибавки урожая за счет гумуса, внесенного в навозе (х, ц1га). Зависимость урожая у от количества навозного удобрения х показана в табл. 124. 1 Mitscherlich Е. A., Ztschr. f. Bodenkunde u. Pflanzenernahrung, 2(47), 211—229, 1936—1937. * En Feng Chen., Landw., Jahrb., 86, 97—102, 1938. 3 Gericke S., «Die Probleme der Humuswirtschaft», Wissenschaftl. Edi- tionsgesellschaft m. b. H., Berlin, S. 167, 168, 1948.
284 ГЛАВА IV Таблица 124 X, Ц/га У* Ц/га х, ц/га У» - ц/га х, ц/га У> ц/га найдено вычис¬ лено найдено вычис¬ лено найдено вычис¬ лено 0 6,70 6,70 109 7,23 7,31 198 7,50 7,54 33 6,97 6,93 122 7,30 7,33 329 7,70 7,73 63 7,10 7,10 155 7,40 7,46 350 8,10 7,84 Вычисленные в табл. 124 урожаи определены по следующему уравнению: lg (7,85 — у) = Jg 7,85—0,003 (* + 278). Для изучения действия калия или фосфорной кислоты, содер¬ жащихся в навозе, надо одновременно с вышеприведенной серией опытов с полным минеральным удобрением поставить вторую се¬ рию опытов без внесения калия или фосфорной кислотц. Приме¬ ром этого могут служить два вегетационных опыта, проведенные в Мользене (табл. 125). Полевые опыты не дали 'бы удобных для обработки результатов. Таблица 125 Опыты с калием навоза Опыты с фосфорной кислотой навоза Доза навоза, г/сосуд урожай овса, г Ь, Ь', урожай овса, г б, 6', най¬ вычис¬ най¬ вычис¬ без К*0 с КаО дено лено без Ра05 сР,0, дено лено 0 39,1 ±0,4 86,7 ± 0,1 0,65 0,65 6,2 ±0,2 92,8 ±0,4 0,05 0,05 30 56,1 ±0,8 87,9 ± 0,3 1,Ю 1,13 20,8 ±0,4 99,4 ±0,4 0,17 0,21 ,60 72,2 ±0,4 88,1 ± 0,6 1,86 1,61 38,8 ±0,4 96,1 ± 0,3 0,37 0,37 90 79,3 ±0,3 91,8 ±0,4 2,11 2,09 52,4 ±0,6 91,5 ±0,6 0,61 0,53 150 87,2 ±0,4 93,4 ±0,5 2,97 3,05 70,1 ± 0,7 101,6 ±0,5 0,85 0,85 300 94,5 ± 0,5 90,4 ±0,2 4 — — 93,4± 1,1 96,6 ± 0,2 2,47 1,65 Подставляя величину коэффициента действия калия или фос¬ форной кислоты в уравнение закона совокупного действия фак¬ торов, можно теперь из двух параллельных опытов (с данным питательным веществом и без него) вычислить в каждом случае величину Ь и тем самым установить количество питательных ве¬ ществ, которое находилось в почве после внесения в нее соответ¬ ствующей дозы навоза. В таблице я привел это количество Ь в графе Ь'. Согласно этому, в каждых 30 г навоза на сосуд или соответственно в 100 ц/га навоза в поле содержалось 0,48 ц/га калия и 0,16 ц/га фосфорной кислоты. Химический анализ данного навоза показал, что в нем содер¬ жалось 0,69 + 0,00 % калия и 0,15 + 0,02%! фосфорной кислоты. Таким образом, вся фосфорная кислота, содержащаяся в этом
РЕЗУЛЬТАТЫ АГРОФИЗИОЛОГИЧЕСКОГО ИССЛЕДОВАНИЯ ПОЧВЫ 285 навозе, доступна растениям и полностью используется ими, тогда как калия использовалось только 70%. Степень использования растениями азота, навоза или зеленого удобрения может быть установлена только опытным путем. Если раньше мы предполагали '. что надо ставить опыты с воз¬ растающими дозами азота, то теперь мы, согласно точному поле¬ вому опыту с удобрениями, работаем с одной дозой, а именно 0,5 ц1га N для зерновых культур и 1,0 ц!га N для пропашных культур, благодаря чему проведение опытов значительно упро¬ стилось (см. схему). $ са 1 Mitscherlich Е. A., Sauerlandt W., Kuhnke A., Landw. Jahrb., 79, 941—975, 1934; 81, 623—654, 1935. X 4- / 1 f ц о + г 1 + + X 4- | 4- Г I 4- ’ар 1- > ^ I f 4 X С 'ис hp ап 7 , т Си де/. ?а/ 77 IV / щ 0 1 7 П1 ар V f ( Cut 1е[ юл 7 1 ч Си ’де/ oat m V / О 1 41 Пс у V 7 Си де/ oat 77 III Си ’де/ ОШ 77 VI X 4- t Па Р IV + | 4- + X + t I Пс 'Р 4- VII 7 + 4- X м 25 м м , 25м м
286 ГЛАВА IV Опыты с органическими удобрениями лучше всего проводить на картофельном участке. Размер делянок 2,5 X Ю м. Доза срав¬ ниваемого азотного удобрения должна быть 1,0 ц/га N. Испытуемые виды сидератов (см. схему I—VI) сразу же после уборки зерновых высевают на полосах шириной 10 м, причем между различными видами растений полосы такой же ширины оставляют под пар и следят, чтобы они сохранялись в чистом от сорняков состоянии. После запашки зеленого удобрения полосы разбивают на делянки шириной 2,5 м, из которых каждая вторая получает вышеуказанное азотное удобрение (+), а остальные остаются без него (—). Обработку картофельного участка, как и определение содержания азота в почве, производят согласно § 40. Чтобы навоз для этого опыта можно было равномерно рас¬ пределить в почве, его следует приготавливать на подстилке из резаной соломы. Для определения действия азота органических веществ срав¬ нивают содержание азота в почве на полосе с зеленым удобре¬ нием со средним содержанием его на двух соседних полосах, на¬ ходящихся под паром. Если в этих опытах на урожай картофеля могли влиять еще и другие факторы роста, то все же на полосах с органическим удобрением наивысший урожай, достижимый благодаря азотному удобрению будет выше, чем на соседних по¬ лосах под паром. Однако это не влияет на определение содержа¬ ния азота в почве данного опытного поля. Можно привести результаты нескольких подобных опытов. Чтобы не идти в разрез с предыдущим изданием этой книги, приводим здесь данные, которые былр получены еще с возра¬ стающими дозами азота; я лишь пересчитал коэффициент дей¬ ствия азота и получил с = 0,2 ц/га (прежде с = 0,122), в резуль¬ тате чего определенные в опытах количества азота (в ц/га) ока¬ зались соответственно ниже. Таблица 126 I и ш IV V Доза Урожай картофеля, ц/га азота х, ц/га найдено вычис¬ лено найдено вычис¬ лено найдено вычис¬ лено найдено вычис¬ лено найдено вычис¬ лено 0,00 210 ±8 210 239 ±7 245 246 ±7 256 252 ±2 256 228 ± 3 229 0,20 228 ±5 226 257 ±4 254 2б7±2 263 268 ± 3 263 243 ± 4 240 0,40 241 ±5 240 263 ±5 263 275 ±5 272 274 ± 2 272 251 ±6 252 0,80 266 ± 4 265 275 ± 7 277 284 ±4 284 283 ±3 284 271 ±5 272 1,20 285 ± 5 286 285 ± 5 290 295 ±5 295 294 ± 3 295 295 ± 5 288
результаты аррофизиологичёского исследования пдчвы 287 Опыт с удобрением картофеля был заложен по следующим предшественникам: I — ячмень, II — люпин на зеленое удобре¬ ние, III — люпин, убранный зрелым ранней осенью, IV — снова люпин на зеленое удобрение и V — опять ячмень. В табл. 126 показаны урожаи картофеля при внесении воз¬ растающих доз азота, как найденные, так и вычисленные. Вычисленные величины определены по следующим уравне¬ ниям: I серия lg (390 — у) = lg 390—0,2 (х + 1,68) II lg (350 — у) = lg 350-0,2 (jc + 2,61) III . lg (350 — у) = lg 350—0,2 (х + 2,86) IV . lg (350 — у) = lg 350—0,2 (x + 2,86) V . lg (370 - у) = lg 370-0,2 (x + 2,08) Количество азота b, определенное в опытах с ячменем, сле¬ дует вычесть из количества его, определенного в других сериях. Поскольку полосы с ячменем располагаются по обе стороны от трех других полос, то по найденной разнице значений Ь между обеими сериями с ячменем (2,08—1,68) путем линейного интерпо¬ лирования можно определить увеличение содержания в почве азота (в ц/га) в результате возделывания люпина (табл. 127). Таблица 127 Предшественник Ь, най¬ денное поправ¬ ка к Ь дополне¬ ние до Ь I. Ячмень 1,68 — 1,68 II. Люпин на зеле¬ ное удобрение 2,61 — 1,78 + 0,83 III. Люпин на зерно 2,68 — 1,88 + 0.98 IV. Люпин на зеле¬ ное 'удобрение 2,86 —1,98 + 0,88 V. Ячмень 2,08 — 2,08 — Согласно этим данным, после люпина, убранного в полной спелости, в почве остается столько же азота, сколько после за¬ пашки люпина на зеленое удобрение. В результате возделывания люпина количество чистого азота в почве увеличилось почти на 1 ц/га. То обстоятельство, что большая масса люпина, запаханного на зеленое удобрение, вызвала не большее обогащение почвы азотом, чем запаханные пожнивные остатки созревшего люпина, объясняется, с моей точки зрения, тем, что очень сочная зеленая масса люпина, будучи запахана, разлагается слишком быстро, что приводит к преждевременным значительным потерям азота.
288 ГЛАВА IV Сераделла, у которой к моменту запашки стебли значительно суше, чем у люпина, разлагается более медленно и оставляет для следующих за ней культурных растений большее количество азота. У нас еще недостаточно исследован вопрос о наилучшем времени запашки различных растений на зеленое удобрение (до или после зимы?), чтобы по возможности без остатка использо¬ вать азот, накопленный благодаря им в почве. Здесь мы можем только сослаться 1 на наши опыты, прове¬ денные в последние годы в Паулиненауэ и еще ни в коей мере не завершенные. Важнейшей составной частью навоза мы считаем азот, влияние которого на повышение урожая мы наблюдали в течение ряда лет в Паулиненауэ. Согласно нашим данным, действие азота глубокостойлового навоза и хорошо приготовлен¬ ного овечьего навоза сильнее, чем действие азота всех других видов навоза. Недостатком штабельного навоза является то, что горячее брожение обусловливает соответствующее уменьшение выхода навоза. • Относительно действия органического вещества этих есте¬ ственных удобрений как средства ускоряющего наступление спе¬ лости почвы, а также и созревание растений, уже говорилось выше. § 56. Взаимодействие питательных веществ в связи с их влиянием на урожай растений В 1940—1941 гг. в Кенигсберге мы проводили многочислен¬ ные опыты с возрастающими дозами фосфорной кислоты с са¬ мыми различными растениями и при этом обнаружили, что при удобрении трикальциевым фосфатом найденная нами ранее зако¬ номерность в повышении урожая никогда не проявлялась. Неко¬ торые растения, такие как красный клевер и вестервольдский райграс, развивались очень плохо, что мы объясняли мелкостью их семян и незначительным размером эндосперма. В Кутчлау мне удалось установить причину этого явления2. Она заключалась в дополнительном внесении 1,5 г/сосуд углекис¬ лого кальция, который мы всегда употребляли как основное удобрение при опытах с песчаными культурами. Это незначи¬ тельное количество извести не влияло на усвоение растениями моно- и дикальциевых фосфатов и в то же время столь прочно закрепляло труднорастворимую фосфорную кислоту трикальций- фосфата, что она становилась недоступной растениям. Это видно из приведенных в табл. 128 данных. 1 Mitscherlich Е. A., A t а па s i u N., Ztschr. f. Acker-u. Pf lanzen- bau, 94, 326—344, 1952. 2 Mitscherlich E. A., Schriften d. Konigsberger Gel. Ges. Nat Kl. 13 Jahrg., H. 1, 1936; Ztschr. f. Bodenkunde u. Pflanzenernahrung, 28 (73), 76—80, 1942; 34 (79). 209—213, 1944.
РЕЗУЛЬТАТЫ АГРОФИЗИОЛОГИЧЕСКОГО ИССЛЕДОВАНИЯ ПОЧВЫ 289 Таблица 128 Урожай овса, г/сосуд Урожай красного клевера, г/сосуд Доза Ра05, х, г/сосуд без извести без извести с известью найдено вычислено с известью найдено вычислено 0,000 6,6 ±0,1 6,6 ±0,0 6,6 0,1 ± 0,0 0,1 0,1 0,046 7,3 ±0,5 26,3 ±1,1 26,0 1,5 ± 0,4 13,3 18,2 0,115 6,6 ±0,6 48,3 ±1.1 48,3 2,8 ±1,4 40,7 38,2 0,276 15,2 ±0,1 81,0 ± 1,3 79,6 2,0 ±0,5 63,2 68,4 0,690 50,6 ± 2,1 97,9 103,8 2,0 ±1,0 91,0 91,1 2,000 77,7 107,9 ± 2,1 108,0 2,300 6.6 95,1 95,1 Отказавшись от дополнительного удобрения углекислым каль¬ цием, мы и при внесении трикальциевого фосфата получали у обоих этих растений нормальную прибавку урожая, которая соответствовала коэффициенту действия с = 2,0, установлен¬ ному нами для легкорастворимых фосфорнокислых удобрений. Максимальный урожай сухого вещества А в указанных опытах составлял 108 г!сосуд для овса и 95,1 г!сосуд для красного кле¬ вера. Этот результат убедительно показывает, что если в каком- нибудь опыте отсутствует закономерность в действии факторов роста, то это еще не опровергает закономерности и такой случай не следует использовать как доказательство против нее; наобо¬ рот, в каждом отдельном случае «адо исследовать причины, пре¬ пятствующие проявлению закономерности. Этих причин имеется много, хотя часть их до настоящего времени нам еще полностью неизвестна. Например, при использовании указанных фосфатов внесение гипса не вызывает снижения урожая, внесение же нитрата каль¬ ция значительно уменьшает его. Это видно из приведенных в табл. 129 результатов опытов с овсом в песчаных культурах ‘. Хлор, по-видимому, также отрицательно действует на урожай, независимо от того, вносится ли он в форме хлористого калия, хлористого аммония или какой-либо другой воднорастворимой солиа. Приведем еще один пример, подтверждающий это, а именно результаты опытов с овсом в песчаных культурах (табл. 130). 1 21 Mitscherlich Е. A., Landw. Jahrb., S3, 506—508, 1919. 2 Mitscherlich Е. A., Landw. Jahrb., 52, 292—293, 1918; 53, 501—506, 1919. 19 Зак. 2442. Почвоведение
т ГЛАВА IV Таблица 120 Доза трикаль- цийфосфата, ?! сосуд Урожай сухого вещества, 2/сосуд без кальцие¬ вого удобре¬ ния при 2,8 2 СаО в форме гипса при 2,44 г СаО в форме нитрата кальция 0,00 11,7 ±0,3 12,6 ±0,6 9,7 ±0,1 0,25 41.7 ±0,7 41,2 ±0,2 10,3 ±0,3 0,65 57,4 ±0,7 56,1 ±0,8 14,0 ±0,6 4,00 79,4 ±0,9 79,1 ± 1,3 28,3 ±1,0 Таблица 130 При хлористом калии При сернокислом калии Доза К*0, г/сосуд урожай, г/сосуд найдено найдено вычислено 0,00 13,1 ± 1,3 25,0 0,10 36,5 ±4,4 41,5 ±2,4 41,6 0,25 51,9 ±1,2 60,8 ±0,9 58,8 0,60 62,9 ±1,8 77,8 ±2,5 78,0 1,50 53,1 ±2,5 87,7 ±3,5* 87,4 Вычисленные в табл. 130 величины определены по уравнению ]g (88 — у) = ]g<(88—25) — 1,33* Хлористые удобрения, безусловно, способствуют подкислению почвы. В вегетационных опытах мы не наблюдаем вредного дей¬ ствия их, так как растения получают питательные вещества в те¬ чение всего вегетационного периода, но оно, несомненно, прояв¬ ляется в полевых условиях. § 57. Физиологические процессы в почве Химические процессы, которые возникают во время роста ра¬ стений при поглощении ими питательных веществ, относят к «фи¬ зиологическим процессам». Они особенно часто имеют место при внесении азотных удобрений. Чилийская, или натриевая, селитра является физиологически щелочным удобрением, так как после поглощения растениями азота в почве остается щелочь; серно¬ кислый аммоний, напротив, физиологически кислое удобрение.
РЕЗУЛЬТАТЫ АГРОФИЗИОЛОГИЧЕСКОГО ИССЛЕДОВАНИЯ ПОЧВЫ 291 Если физиологически кислая соль попадает в кислую почву, то усиление кислотности вызывает снижение урожая; то же са¬ мое произойдет, если физиологически щелочная соль будет вне- , сена в щелочную почву. Это подтверждают результаты опытов в песчаных культурах, приведенные в табл. 131'. Таблица 131 Урожай, г/сосуд внесено N, г/сосуд 0,0 0,5 1.1 2,4 При кислом основном удобрении Чилийская селитра 3,8 ±0,1 45,6 ±0,9 55,9 ±1,9 51,1 ±1,4 Сернокислый аммо¬ ний 3,8 ±0,1 34,9 ±0,5 43,8 ±2,4 19,0 ±0,9 При щелочном основ¬ ном удобрении Чилийская селитра 3,4 ±0,1 12,0 ±0,8 6,3 ±1,2 4,7 ±0,8 Сернокислый аммо¬ ний 3,4 ±-0,1 40,6 ±1,7 51,7 ±2,6 34,8 ±1,5 Несмотря на эти бесспорные данные, я бы хотел указать на то, что результаты опытов в песчаных культурах не следует пере¬ носить непосредственно в полевые условия, в которых вредное влияние физиологической щелочности или кислотности удобрения может быть полностью или частично устранено присутствием в почве окиси алюминия. Мы, например, обнаружили, что аммиачный азот во всех на¬ ших опытах в открытом грунте давал тот же эффект, что и чи¬ лийская селитра1 2, причем обе формы азота не оказывали физио¬ логически вредного действия. Благоприятное влияние физиологической реакции в первую очередь выражается в том, что благодаря физиологически кислой реакции питательные вещества, например фосфорная кислота, могут переходить в раствор. Наблюдений в этой области сделано вполне достаточно. Так, Д. Прянишников3 нашел, что примене¬ ние аммиачных солей в песчаных культурах значительно из¬ меняет условия поглощения фосфорной кислоты и что даже 1 Mitscherlich Е. A., Landw. Jahrb., 58, 139—158, 1923. 2 Там же, стр. 139—151. 3Prjanischnikow D. (Прянишников Д.), Landw. Vers. Stat., 65, 132, 1907. 19*
292 ГЛАВА IV наиболее трудно растворимые фосфаты становятся доступными для всех растений. Причиной этого он считает физиологическую кислотность солей. Зеельхорст 1 нашёл, что сульфат аммония зна¬ чительно лучше действует на использование фосфорной кислоты костяной муки, чем нитрат натрия. Пфейффер2 3 иллюстрирует эти явления очень хорошим поучительным примером. При удоб¬ рении костяной мукой и азотом в форме нитратов урожай овса составлял 33,0 г/сосуд-, при внесении того же количества азота в форме сернокислого аммония урожай овса повышался до 85,0 г, поскольку физиологически освобождающаяся серная кислота спо¬ собствовала лучшему поглощению фосфорной кислоты костяной муки. При добавлении углекислого кальция урожай опять сни¬ жался до 35,0 г, так как освобождающаяся серная кислота не¬ медленно связывалась кальцием. Кристенсен ? прекрасно доказал, что на щелочных почвах применять костяную муку не следует. С другой стороны, в наших опытах в Восточной Пруссии, где фосфорная кислота удобрений сильно закрепляется почвой, наилучшее действие оказывало удобрение аммонизированным суперфосфатом. Нельзя недооценивать значение потерь кальция из почвы. Ка¬ лийные удобрения обычно применяют в форме хлоридов. Расте¬ ния иоглощают из «их калий, а хлор обычно соединяется с угле¬ кислой или едкой известью, содержащейся в почве, и образует хлористый кальций, который является исключительно гигроско¬ пичной и легкорастворяющейся в воде солью, и в самое непродол¬ жительное время вымывается в подпочву. Эту потерю кальция и вызываемое ею подкисление почвы можно предотвратить, приме¬ няя в качестве удобрения сернокислый калий или сульфат калия- магния, так как образующийся при этом в результате физиоло¬ гических процессов гипс, как известно, чрезвычайно трудно рас¬ творяется в воде. Однако потери кальция проявляются в значительных масшта¬ бах в тех случаях, когда двойные силикаты, которые содержатся в почве и обычно абсорбируют аммоний, калий и кальций, уже насыщены щелочами и не могут ни закреплять кальций, ни обме¬ нивать на него, например, ионы натрия. Физиологически вредную реакцию можно соответствующим образом предотвратить; так, против подкисления почвы приме¬ няют известкование. Регулирующее действие углекислой извести по отношению к реакции почвы тем интенсивнее и быстрее, чем тоньше ее размол, ибо, как мы уже видели, с уменьшением раз¬ 1 Seelhorst С. V.. Journ. f. Landw,. 51, 212, 1903. 2 Pfeiffer Th., Simmermacher W., Spangenberg M., Landw. Vers. Stat., 210 u. f., Tafel III, 1916. 3 Christensen H. R., Frfihling’s Landw. Ztg., 62, 392—405, 1913.
РЕЗУЛЬТАТЫ АГРОФИЗИОЛОГИЧЕСКОГО ИССЛЕДОВАНИЯ ПОЧВЫ 293 мера частиц возрастает поверхность, на которой происходит про¬ цесс растворения *. Если же хотят, чтобы действие извести было более продолжи¬ тельным, то целесообразно вносить известь более крупного по¬ мола 1 2. Едкая и гашеная известь, согласно Лихти, как это и сле¬ довало ожидать, химически и физически действуют примерно так же, как и углекислая известь, но интенсивнее ее. Наиболее ин¬ тенсивно действует едкая известь, которую следует применять с большой осторожностью, ибо слишком большие дозы ее могут вызвать резко щелочную реакцию. Едкая известь наиболее под¬ ходит для тяжелых, связных и холодных глинистых и суглини¬ стых почв, у которых наряду с улучшением реакции одновременно предусматривается и улучшение их физических свойств. Га¬ шеная известь по силе действия занимает промежуточное место между едкой и углекислой известью. Мы уже раньше видели, что при усиленном известковании поглощение фосфорной кислоты растениями падает. Лихти и Трунингер показали, что это сниже¬ ние тем меньше, чем крупнее частицы вносимой извести. Кроме того, они отмечают, что различные растения ведут себя при этом по-разному. Овес переносил большие дозы извести исключи¬ тельно хорошо, тогда как урожаи моркови и клевера от слишком больших доз среднеизмельченной и особенно пылеобразной из¬ вести значительно снижались. Исследования Хильтнера 3 и в даль¬ нейшем Леммермана и его сотрудников4 показали, что в песча¬ ных культурах вредные влияния, вызываемые физиологической реакцией удобрений, можно устранить добавлением глинозема. Свойство извести вступать во взаимоотношения с другими пи¬ тательными веществами подтверждается работами Лёва об «известковом факторе» и «калиево-известковым законом» Зрен- берга5. Позднее Машхаупт6 установил, что хлористый калий, хлористый натрий, хлористый магний и сернокислый магний ток¬ сически действуют на растения, однако это вредное действие резко снижается, если к чистому раствору солей добавлять очень не¬ большие количества хлористого кальция. Сомнительно, чтобы и здесь играла роль только физиологическая реакция; с другой стороны, кальций в этом случае нельзя рассматривать как пита¬ тельное вещество. 1 Christensen Н. R., Tidsskrift for Planteavl., 25, 377—522, 1918. Hager G., Kern J., Journ. f. Landw., 64. 325—342. 1916. 2Liechti P., Truninger E., Mitt. d. D. L. G., 618, 1916; Landw. Jahrb. d. Schweiz., 481 u. f„ 1916; 571 u. f., 1918. 3 Hiltner L., Prakt. Blatter f. Pflanzepbau, 14, 101, 1916. 4 Lemmermann O., Einecke O., Wiessmann H., Landw. Jahrb., 50, 649—677, 1916. 5 Ehrenberg P., Landw. Jahrb., 54, 1—159, 1919. 1 Maschhaupt J. G., Verslag van Landbouwkundige Onderzoekingen d. Rijkslandbouwproefstations, 19, 1—60, 1916.
ГЛАВА V ВЛИЯНИЕ КЛИМАТА И ПОЧВЫ НА УРОЖАЙ РАСТЕНИЙ § 58. Общие понятия о влиянии физических факторов В агрономическом отношении различают макро- и микро¬ климат. Макроклимат обусловливает факторы роста, обеспечи¬ вающие развитие растений; он является климатом воздушного слоя, расположенного над растительностью. Микроклимат, наобо¬ рот, является климатом приземного слоя воздуха, расположенного под покровом растительности. В лесу можно различать два или даже три вида микроклимата, если рассматривать отдельно кли¬ мат под верхушками деревьев, под подлеском, под порослью и даже под лесной подстилкой. Всякий плотный растительный по¬ кров отделяет микроклимат от макроклимата, задерживая ветер, препятствуя проникновению света, тепла и влаги и мешая их отдаче в атмосферу. Благодаря этому в зоне микроклимата соз¬ даются иные условия, чем в зоне макроклимата, и эти условия оказывают определенное влияние на растения и их урожай. Од¬ нако в свою очередь микроклимат находится в определенной зависимости от вида растений и степени их развития. По этой причине климатические наблюдения прежде всего следует вести в зоне макроклимата. Однако мы еще не раз будем останавли¬ ваться и на явлениях микроклимата. Рассмотрим физическое влияние на почву и урожай растений отдельных климатических факторов, а именно давления воздуха, ветра, света, теплоты, количества осадков и испарения воды. Атмосферное давление и его изменения являются исходными данными для прогноза погоды, что особенно интере¬ сует сельского хозяина. Однако сами по себе колебания давле¬ ния не имеют агрофизиологического значения. Эти колебания обусловливают обмен почвенного воздуха, поскольку при более высоком давлении воздух вдавливается в поры почвы, при низ¬ ком же опять выделяется из них. Однако сравнительно незначи¬ тельный воздухообмен, вызываемый указанными явлениями, с агрономической точки зрения имеет столь же малое значение, как и воздухообмен в результате нагревания верхнего слоя земли или в результате вытеснения почвенного воздуха при выпадении дождей.
ВЛИЯНИЕ КЛИМАТА НА УРОЖАЙ РАСТЕНИИ 295 Согласно Янерту', растения давали одинаково высокие уро¬ жаи, росли ли они в условиях нормального давления воздуха или при полном удалении из воздуха азота, вследствие чего давление его составляло лишь одну пятую часть нормального. Отсюда сле¬ дует, что обычные колебания атмосферного давления не влияют на растения. Однако при снижении давления возможно столь сильное уменьшение содержания в воздухе кислорода и углекис¬ лоты, что растения не будут получать этих химических факторов роста в количествах, необходимых для получения максимальных урожаев. Мы исследуем этот вопрос несколько ниже. Ветер также вряд ли влияет на повышение урожая расте¬ ний. Совсем незначительные движения воздуха, например возни¬ кающие при нагревании поверхности земли й подъеме вследствие этого нижнего слоя воздуха, достаточны для создания нужного воздухообмена вокруг растений. Напротив, слишком сильный ве¬ тер может повлечь за собой повреждение растительности, лучшим доказательством чего служат деревья, поваленные бурей на мор¬ ском берегу. Пока почва не закрыта растительностью, ветер дей¬ ствует на нее иссушающим образом. При сухой почве он может засыпать песком молодые растения, а также вызвать более опас¬ ные явления эрозии, которые мы можем наблюдать на переме¬ щающихся дюнах. Они проявляются в совершенно опустошитель¬ ных размерах на больших безлесных пространствах как в Европе на Карсте, Балканах, Аппенинах и Пиренеях, так за последние десятилетия и в Соединенных Штатах Америки и других местах. Для агрономических целей длительные метеорологические на¬ блюдения над атмосферным давлением и ветром обычно не тре¬ буются, так как эти факторы не оказывают прямого влияния на повышение урожая; косвенное же действие их на почву и расте¬ ния учитывается при наблюдениях за нагреванием почвы и испа¬ рением из нее воды. § 59. Энергетические факторы: свет и тепло К энергетическим факторам климата, влияющим на почву и растения, помимо света и тепла, относится еще и электриче¬ ская энергия. То обстоятельство, что действие ее с агрономиче¬ ской точки зрения почти не изучено и что, по-видимому, она ока¬ зывает воздействие на растения лишь перейдя в световую или тепловую энергию, позволяет нам здесь не останавливаться на рассмотрении ее. Свет, падая на почву, превращается в тепловую энергию; при этом чем темнее цвет почвы, тем сильнее она нагревается, так как тем больше она поглощает световых и тепловых лучей 1 Janert Н., Inaug. Diss. Konigsberg, 1921; Botan. Arch., 1, 156—168, 1922.
Влияние интенсивности света (/) на урожай (у) сухого вещества °о <3 гг г* г £ ! ^ со ^ ГН (М ы Tf +i +i +i +i 5 +i +i СО ^н Ю рн ю рн Ь* рн СМ СМ СО СО О О О О О О ч о м О % См со со оо оО о ' СМ со со Tf о а cd S О- о Sf я С? CM р-« Tt« со г-1 +1 +1 +1 +1 +1 2 8 8 8 3 S ^ 05 ^ ^ lO Ю S о* о о о о йм о об <-• Ю СМ 00 о ю СО СО cd 05 см 05 о ад М 1-н р-| 1—i рн СМ +1 +1 +1 +1 -н СМ © ф СО 00 Ю 1—1 00 о ю 1-н (N СМ со со ад со со о о ад ад s ад о © © ©~ ©~ ~ Ъ о * а >> ад со 05 а ад о рн н fi со ад n g СМ СМ СМ со CM см 5 +1 +1 -Н +1 -Н -Н -Н аадмФФоооад pH гН М СО ^ N СО Г- СО ю N н ю (N и ^ гн СМ СМ СО О о" о о о о* о § а о ад ь. ад см о рн см со ю о о а >> 9К PH Tf (N PH А -н -н -н -н -н 2 ад ад ад О) см ^н см со со ю о> Е* 2 ^ N ад со см со . ад ад s oo о ^ о о о о 1-Г S8283 cd =Г К ВТ CL О К cd ч 0) £Q о н ад pH ад ад -Н +1 +1 +1 +1 ад ад ад s ад ад 05 рн см м* _ м* Tf ад со n ад N об 05 рн © © ©~ © рн~ г 05 ^ ОЗ ад PH s Tf PH PH см со со ^ о а см § ад рн см ад ад s О CM © Ч* р^ со rF ю к о ©Р-НР-НРНР-» РН»-Н 9S • РН н* Tt ад СМ и й) © ^ S Н S х §■ +1 +1 +1 +1 -Н -Н +1 cd +1 +1 +1 +1 +1 ш о +1 +1 +1 +1 +1 t-н 05 со оо ад о s ад рн рн см со со ^ * со оо рн ад со а см со ад ад n OOphCOQp- S pH со ^ ад см 2 Р-н РН Р-н 1 ^ ад рн к см см со со ^ ^ 8 о о о о о ю сГ р-Г 2 С? рн о ’-н 00 PH ад s оо оо рн О о“ о’ О* ~ d* Tf ад со S ад n ад 05 рн о" О о" О р^ в о СО Tf см со ад см ад рн s ^ ад s Ф о и 0) п О СМ рн см ю см см +1 +1 +1 +1 +1 +1 +1 N ад ад N ад со о см со ад s ф о n рн s ад s о СМ СО СО Tf ю о О О* О o' О О р-н~ со ад ад о ад о см со ^ ад ад о а >» « 1 со СО со со см «-н-н-н-н-н * см ад g. сн со =f я *=: Tf со ад ^ ю ю Ф Ф см СО S 05 о ©~ ©~ ю см со p-t Ь. 05 см рн см см см со X о со со см ^ г +1 +i -н -н -н Gh со СМ Ьр ф см рн CM CM CN СО ф Ф Ф см о ю ад n ф о см о О* О и И
ВЛИЯНИЕ КЛИМАТА НА УРОЖАИ РАСТЕНИИ 297 и меньше их отражает. Сама почва является для растений «акку¬ мулятором тепла». Она поглощает и распределяет тепло. Лучше всего это можно проследить по колебаниям темпера¬ туры на разных глубинах земли. Мюттрих (см. § 24) при наблю¬ дениях, проводившихся во второй половине июля через каждые 2 часа, установил, что, когда колебания температуры воздуха со¬ ставляли около +1,02°, колебания температуры на поверхности почвы были около +1,10°, на глубине 15 см около + 0,53°, на глубине 30 см около +0,14°, на глубине 60 см только около +0,01°, т. е. на глубине 60 см дневные колебания температуры были едва заметны. С влиянием цвета и температуры почвы на урожаи растений мы познакомились в § 50. Влияние температуры воздуха должно быть таким же. Раздельное определение влияния температуры воздуха и температуры почвы на высоту урожая эксперимен¬ тально невозможно. Влияние, которое оказывает на высоту урожая свет, можно наиболее хорошо изучить в вегетационных опытах, в которых растения, находящиеся в совершенно равных условиях, во все большей мере лишают света, покрывая, например, сосуды все большим количеством . сеток для ловли птиц. Вегетационные опыты проводились нами в глазурованных глиняных сосудах, ко¬ торые наполняли одинаковым количеством почвы с прибавлением одинакового количества полного удобрения; количество воды было также одинаковым, так как почва в сосудах содер¬ жалась в состоянии полной влагоемкое™ Каждый такой опыт проводился с 4-кратной повторностью. Первые четыре серии опытов ставились в исключительно светлой теплице, причем раз¬ личные сосуды (кроме контрольных) были покрыты 2, 4, 6, 8 и 10 сетками. Предшествующими культурами были овес и горох (1912 г.), последующими — гречиха и люпин. Поскольку мы уста¬ новили, что в этой теплице растения без затемнения лишались 43% дневного света, последующие серии опытов ставились на открытом воздухе. Мы приводим здесь опыт с люцерной, который длился в течение всего вегетационного периода, причем произво¬ дилось 4 укоса люцерны, затем опыт с редисом, который длился до первого укоса люцерны, опыты с овсом и горчицей и, наконец, такой же опыт с ольхой, который проводился в течение всего ве¬ гетационного периода. Затемнения в этой серии опытов достигали при помощи 2, 4 и 8 сеток. Набивка сосудов производилась так же, как и в предыдущих опытах. Результаты этих 12 серий опы¬ тов, проведенных с совершенно несходными растениями, объеди¬ нены в табл. 132 *. • Mitscherlich Е. A., Landw. Jahrb., 43, 655—659, 1913; 56, 77—78, 1921; Ztschr. f. Pffanzenerqahrung, u. Diingung, A. H 1, 5, 1—8, 1922- L a rq-
298 ГЛАВА V Вычисленные в табл. 132 величины определены по следую¬ щим уравнениям: Вегетационный период 1. Овес ig(110 — у) = Ig 110—2 (/ — 0,19) ЗОЛV —30.VII 2. Горох lg( 45 — y) = lg 45—2 (l — 0,19) ЗОЛУ—18.VII 3. Гречиха lg( 80 — y) = lg 80—2(1 — 0,11) 8.VII — 12.VIII 4. Люпины lg( 44 — у) = Ig 44—2(1 — 0,11) 3.VIII — 15.Х 5. Люцерна, 1-й укос Ig( 58 — у) = Ig 58—2 (I — 0,58) 15.1 V — 17.VI 6. Люцерна, 2-й укос lg( 77 — y) = lg 77—2 (l — 0,54) 17.VI — 19.VII 7. Люцерна, 3-й укос lg( 55 — y) = lg 55—2 (l — 0,50) 19.VII — 16.VIII 8. Люцерна, 4-й укос Ig( 58 — y) = lg 58—2 (1 — 0,36) 16.VIII — 19.IX 9. Редис Ig (33,5— у) = lg 33,5—2 (l — 0,58) 2.V — 17.VI 10. Овес Ig (161—у) = lg 161—2 (l — 0,49) 4.V —26.VII 11. Белая горчица . . Ig (150 — у) = Ig 150—2 (1 — 0,52) 2.V — 26.VII 12. Ольха Ig (380 — у) = lg 380—2 (/ — 0,44) 23.IV —5.Х Из приведенных уравнений видно, что у всех этих несходных растений урожай совершенно одинаково зависит от интенсивности света. Во всех случаях для всех растений в разные годы коэффи¬ циент действия света один и тот же, а именно с — 2,0. Это поло¬ жение аналогично положению с коэффициентами действия всех ранее рассмотренных факторов роста. С другой стороны, коэффи¬ циент действия света в этих опытах был постоянен лишь потому, что содержание углекислоты в воздухе во всех случаях было оди¬ наково и равно 0,03% объема воздуха. При изменении содержания углекислоты в почвенном воздухе изменяется и коэффициент действия света, поскольку оба эти фактора роста, как мы еще увидим в § 62, при ассимиляции, а следовательно, при образо¬ вании урожая, зависят друг от друга. Согласно уравнениям, образование урожая во всех случаях имеет место только при наличии определенной интенсивности света Ь, которая может быть тем меньше, чем меньшее количество света будет предоставлено растениям в течение всего вегетацион¬ ного периода. Так, для опытов в вегетационном домике, стенки которого вызывают большую потерю света, летом Ь равно только 0,19, а к осени еще меньше — только 0,11. Наибольшее значение Ь (0,58) было получено на открытом воздухе при пер¬ вом укосе люцерны и в одновременно проведенных опытах с редисом; к осени значение Ь вместе с уменьшением интенсив¬ ности света снижается. В опытах с ольхой, которые проводились на открытом воздухе до октября, Ь равнялось 0,44. Количество света (b), которое растение не может использо¬ вать для образования урожая, различно в зависимости от световых berg G., Inaug. Diss. Konigsberg, 1922; Botan. Archiv, 4, 221 u. f.,. 1923; Schmidt W., Inaug. Diss. Konigsberg, 1923; Ztschr. f. Jagd- and Forstwe- sen, 56, 461—472, 1923.
ВЛИЯНИЕ КЛИМАТА НА УРОЖАЙ РАСТЕНИЙ 299 условий; так, у овса в тепличных культурах 6 — 0,19, у него же в открытом грунте 6 = 0,49. На открытом воздухе в каждом опыте без затемнения полу¬ чается урожай, приближающийся к наивысшему. Это говорит о том, что различные культурные растения приспособились к ко¬ личеству света, имеющемуся в их распоряжении в условиях на¬ шего климата, т. е. что они акклиматизировались. Однако по¬ скольку растения не получают избытка световой энергии по сравнению с тем количеством ее, которое требуется для получе¬ ния урожая, то всякий расход ее растениями, как например на рост корней в почве в длину и ширину, является ненужной тра¬ той, снижающей урожай. Устранение этого излишнего расхода является задачей обработки почвы. Подтверждением этого слу¬ жат наши опыты (см. § 49), в которых песчаные культуры поли¬ вались питательным раствором Толленса, коэффициент действия которого снижали с 0,02 до 0,01 тем, что приливали его не непо¬ средственно к корням растений, а распределяли в большем объеме песка, так что растения были вынуждены образовывать значительное число более длинных корней, чтобы посредством их усваивать равное количество питательных веществ. Для измерения температуры лучше всего пользоваться само¬ регистрирующим термометром, т. е. термографом, поскольку он одновременно отмечает величину и время наступления минималь¬ ной и максимальной температуры. По его показаниям, среднесу¬ точная температура определяется более точно, чем по результа¬ там трех разовых наблюдений в сутки. Среднесуточную темпера¬ туру, например с 8 час. утра до 8 час. утра, легко определить по температурной кривой, для чего на отрезок кривой, соответствую¬ щий этому интервалу времени, параллельно основной линии следует положить прозрачную линейку и передвигать ее до тех пор, пока площадь ленты, лежащая между нижней основной ли¬ нией и кривой, соответствующей по длине 24 час., не окажется равной по величине площади, лежащей между верхней основной линией ленты и кривой. Обычно с агрономической точки зрения достаточна точность в 0,5°. Термограф, как и все другие метеорологические приборы, ис¬ пользуемые при наблюдениях с агрономической целью, лучше всего помещать не в английскую будку, а непосредственно над растительностью, без какого-либо прикрытия. Тогда, если защит¬ ный колпак над термометром покрасить черным шероховатым лаком, при помощи термографа можно одновременно учитывать продолжительность и интенсивность солнечной радиации, кото¬ рая отмечается на регистрационной ленте острыми непрерывными штрихами. Благодаря этому становится излишней установка гелио¬ графа.
300 ГЛАВА V Интенсивность света можно измерять и химичеоким путем. В мерную колбу емкостью 100 см3 вливают 50 см3 0,1 н. раствора азотнокислого калия и 2 см3 нормального раствора едкого нат¬ рия и ставят на 24 часа на свет; при этом нитрат в количествах, соответствующих интенсивности падающего на колбу света, вос¬ станавливается в нитрит. До производства анализа колбочки хра¬ нят в темноте. Для определения нитрита содержимое колбочки доводят до 100 см3 дистиллированной водой и хорошо встряхи¬ вают. При незначительной интенсивности света от этого количе¬ ства жидкости берут все 100 см3, в противном случае 50 или 25 см3, которые опять доводят до 100 см3 и добавляют 1 см3 спир¬ тового раствора индола и 2 см3 разбавленной 1 :1 серной кис¬ лоты. Появляющуюся при этом окраску не раньше, чем через 5 мин., сравнивают с соответствующим стандартным образцовым раствором. Для приготовления образцового раствора в колбу емкостью 100 см3 берут 4 см3 раствора нитрита натрия (см. Таблица 133 X, см8 N, мг X, см3 N, мг *, СМ8 N, мг х% см8 N, мг 10 40,0 60 6,7 82—84 4,8 132—135 3,0 20 20,0 61 6,6 85—86 4,7 136—140 2,9 30 13,3 62 6,5 87 4,6 141—145 2,8 40 10,0 63 6,4 88—89 4,5 146—150 2,7 42 9,5 64 6,3 90—91 4,4 151—156 2,6 46 8,7 65 6,2 92—94 4.3 157—163 2,5 47 8,5 66 6,1 95—96 4,2 164—170 2,4 48 8,3 67 6,0 97—98 4,1 171—177 2,3 49 8,2 68 5,9 99—101 4.0 178—186 2,2 50 8,0 69 5,8 102—104 3,9 187—195 2.1 51 7,8 70 5,7 105—106 3,8 196—205 2,0 52 7,7 71—72 5,6 107—109 3,7 206—216 1,9 53 7,5 73 5,5 110—112 3,6 217—228 1.8 54 7,4 74 5,4 113—115 3,5 229-242 1,7 55 7,3 75—76 5,3 116—119 3,4 243—258 1,6 56 7,1 77 5,2 120—123 3,3 259—275 1.5 57 7,0 78—79 5,1 124—127 3,2 276—296 1,4 58 6,9 80 5,0 128—131 3,1 297—320 1,3 59 6,8 81 4,9 132—135 3,0 321—347 1,2 Примечание. В настоящее время еще отсутствуют наблюдения о влиянии различ¬ ной длины волн света на эту реакцию; также еще не определено соотношение 0,01 мг N и силы света в 1 свечу, так что мы здесь имеем дело только с относительными численными величи- нами. Как видно из новейших исследований моего сотрудника д-ра Н. Атаназиу, этот метод дает реакцию преимущественно на ультрафиолетовые лучи. Поэтому для агрономических целей его следует еще усовершенствовать. Актинограф Робитча может дать более правильные величины, соответствующие общему излучению.
ВЛИЯНИЕ КЛИМАТА НА УРОЖАЙ РАСТЕНИЙ 301 ниже) и столько куб. сантиметров исходного раствора нитрата калия, сколько будет взято исследуемого раствора (соответ¬ ственно 50, 25 или 12,5 см3), затем смешивают с соответствую¬ щим количеством едкого натрия (2,1 или 0,5 см3), дополняют во¬ дой до 100 см3 и хорошо встряхивают. После добавления 1 см3 спиртового раствора индола и 2 см3 раствора серной кислоты по¬ лучают соответствующее окрашивание. При сравнении обоих растворов в колориметрических цилинд¬ рах, по Дюбоску, получается, что х см3 освещенного раствора соответствуют 100 см3 стандартного раствора. Это количество х, в зависимости от количества испытуемого раствора, умножают на 1, 2 или 4 и тогда получают количество азота, восстановлен¬ ного в результате действия света на щелочной раствор нитрата (табл. 133) *. Для измерения силы света применяются следующие растворы: KNO3: 102,2 г соли растворяют в J л воды, затем 100 см3 этого раствора разбавляют до 1 л, при этом получают количество рас¬ твора, необходимое на один день работы. NaOH: 40,1 г соли на 1 л воды. H2SO4, разведенная 1:1. Раствор индола: 0,15 г соли в 100 см3 спирта. Стандартный раствор NaNC^: 0,493 г соли на 1 л соответствует 0,1 г N; 100 см3 данного раствора разбавляют до 1 л, тогда 1 см3 соответствует 0,01 мг N. § 60. Факторы водного режима: атмосферные осадки и испарение Осадки целесообразно измерять дождемером Гельмана. Коли¬ чество их, выпадающее в зоне'макроклимата, иное, чем в зоне микроклимата, так как лиственный покров задерживает некото¬ рую массу воды и, кроме того, образование тумана в зоне микро¬ климата увеличивает количество осадков. Согласно Мюттриху, количество осадков в лиственном лесу на 4,2%', а в хвойном на 9,4% больше, чем на открытом месте; с другой стороны, в густом лесу в ясные дни осадки составляют только 68%, в туманные же дни, наоборот, 223%, а в среднем 166% от количества осадков* на соседнем безлесном пространстве. К сожалению, выпадение осад¬ ков происходит весьма неравномерно как по количеству, так и во времени. Почва в каждом случае выпадения осадков служит местом накопления их. Чтобы выяснить влияние длительности периодов без осадков на высоту урожая растений, я провел следующие две серии 1 Beutelspacher Н., Methodе гит Bestimmung geringer Kalimengen in Bodenlosungen, Inaug. Diss. Hohenheim.
302 ШЁЛ V опытов. В первой серии опыты проводились в закрытых снизу со¬ судах с овсом в песчаной культуре. При поливе количество воды в различных сосудах доводилось до одной и той же величины в 1300 см3. Но полив производился только тогда, когда в резуль¬ тате потребления воды растениями и испарения ее в почве недог ставало до указанной нормы (1300 см3) в зависимости от ва¬ рианта опыта 1000, 800, 600, 400 или 200 см3 воды. Во второй серии опытов овес выращивался в больших глиняных сосудах, заполненных садовой почвой. Поливка этих сосудов производи¬ лась до полного насыщения почвы водой, при этом опыт был построен так, что одни сосуды поливались ежедневно, а другие через один, два, три, четыре, шесть и, наконец, семь дней. Таким образом, в этой серии опытов растения за вегетационный период получали осадки соответственно 50, 33, 25, 20, 17 или 14 раз (табл. 134). Таблица 134 I серия опытов II серия опытов количество воды перед поливом, недостающее до нормы (1300 сма), см3 число дней полива Т урожай овса у, г/сосуд число дней, через которые производились поливы число дней полива Т урожай овса у, г/сосуд найдено вычис- ' лено найдено вычис¬ лено 1000 5 6,8 ±0,9 12,2 7 14 88± 4 88 800 21 43,7 ±2,6 43,6 6 17 113±5 104 600 40 69,2 ±3,5 69,9 5 20 112 ± 2 119 400 53 82,7 ±1,7 82,7 4 25 130 ±9 142 200 65 92,2 ±0,7 91,8 3 33 165 ±6 173 / 2 50 235 ±1 226 1 100 284 ±13 306 Вычисленные в табл. 134 величины определены по уравнениям: Для I серии опытов . . . . Ig (124 — у) — lg 124—0,009 Т Для II , „ ... . Ig (350 — у) = Ig350—0,009 Т Эти опыты показывают, что коэффициент действия периодич¬ ности осадков Т оставался без изменений (=0,009), несмотря на то, что во второй серии опытов растениям овса было дано значительно больше воды, чем в первой, в результате чего мак¬ симальный урожай повысился со 124 до 350 г/сосуд. Опыты были проведены хотя и с различными почвами, но одновременно, и сосуды располагались рядом, поэтому климатические условия, определяющие испарение, были одинаковыми. Только в первом опыте в I серии растения иногда страдали от явного недостатка воды, поэтому вычисленная величина урожая практически не была получена из-за нарушения роста.
ВЛИЯНИЕ КЛИМАТА НА УРОЖАЯ РАСТЕНИИ 303 Шульц1 также нашел, что урожай растений по мере увеличе¬ ния количества равномерно распределенных во времени осадков повышается согласно закону совокупного действия факторов роста, причем в одинаковых климатических и почвенных, условиях коэффициент действия осадков для всех растений одинаков. Спо¬ собность же к усвоению воды у различных растений неодинакова и, несмотря на то, что урожай растений при более равномерном распределении осадков повышается согласно закону совокупного действия факторов роста, коэффициент действия равномерности распределения осадков для разных растений различен, что видно из табл. 135. Таблица 135 Урожай растений, г/сосуд Число поли¬ вов за вегета- ЦИ (ЭН¬ НЫЙ период Красный клевер Вика мохнатая Овес • Белая горчица Овсяница луговая найде¬ но вычис¬ лено найде¬ но вычис¬ лено найде¬ но вычис¬ лено найде¬ но вычис¬ лено найде¬ но вычис¬ лено 24 5,2 ± 0,1 5,2 15,8 ± 0,4 16,2 50,9 ± 1,2 50,9 15,2 ± 0,1 16,5 20,9 ± 0,2 20,7 30 8,3 ± 0,2 8,2 25,1 ± 1,7 25,1 85,5 ± 1,7 85,5 27,1 ± 0,5 27,4 38,4 ± 1,0 38,3 40 13,0 ± 0,2 12,8 33,7 ± 1,7 33,8 100,1 ± 1,3 100,3 30,7 ± 1,0 30,6 41,5 ± 0,6 40,9 60 22,3 ± 1,5 20,4 40,4 ± 1,2 40,0 100,3 ± 1,1 102,9 30,7 ± 0,4 31,0 40,5 ± 1,2 41,0 120 33,4 ± 1,8 35,1 41,7 ± 1,0 42,0 1Q5,3 ± 1,0 103,0 29,8 ± 1,5 31,0 41,6 ± 1,0 41,0 А 44 42 103 31 41 с 0,006 0,031 0,03 0,10 0,145 Ь —15,0 -17,2 -20,3 -21,4 -21,9 В табл. 135 приведены результаты опытов, в которых расте¬ ниям в течение вегетационного периода за каждый полив давали равные количества воды, но число поливов х менялось от 24 до 120. При этом урожаи повышались у различных растений со¬ гласно уравнению: lg (А — У) = lg А—■с (х + Ь). Чем меньше коэффициент действия равномерности распреде¬ ления осадков для какого-либо растения, тем равномернее дол¬ жно распределяться в течение вегетационного периода равное количество осадков для получения такого же прироста урожая, как и у других растений, для которых этот коэффициент больше2. 1 Schulz G., Landw. Jahrb., 65, 837—858, 1927. 2Gehrmann E., Landw. Jahrb., 69, 893—941, 1927. Mitscher- 1 i c h E. A., В e u t e 1 s p a c h e r H., Ztschr. f. Pflanzenernahrung u. Bodeq- Huqde, 9/10, 371—376, 1938, •
304 ГЛАВА V Поскольку в течение длительного вегетационного периода почва не может сохранить достаточно воды, чтобы обеспечить развитие растений от посева до уборки урожая, то растения за¬ висят от .осадков, которые должны постоянно пополнять водные запасы почвы. Если осадков выпадает недостаточно, то для полу¬ чения возможно более высоких урожаев прибегают к поливу, искусственному орошению или дождеванию. Коэффициент действия каждого миллиметра водяного столба осадков является постоянным (с = 0,003); величина его не зави¬ сит от того, поступает ли вода в виде атмосферных осадков или дается искусственным путем. Он совершенно не зависит от вида растения, климата, свойств почвы и содержания в ней питатель¬ ных веществ. Приведем несколько фактов, подтверждающих это положение'. Предварительно сделаем замечание по поводу приводимых ниже полевых опытов. Может обратить на себя внимание то об¬ стоятельство, что в противоположность вегетационным опытам (§ 49), коэффициент действия воды как на удобренной, так и на неудобренной почве один и тот же. Это объясняется тем, что в сосудах ежедневно 20—40 мм воды просачивалось через слой почвы высотой только 15 см, так что почва была постоянно насы¬ щена водой; в поле же более глубокие слои почвы оказываются обеспеченными водой только в дни выпадения дождя, вследствие чего скорость рас¬ творения питательных ве¬ ществ, внесенных в пахотный слой, весьма незначительна. В сосудах слой почвы мощ¬ ностью 15 см получал за ве¬ гетационный период 3000 мм осадков, тогда как при поле¬ вых опытах на вдвое более мощный пахотный слой в лучшем случае приходилось 300 мм. Наиболее точные опыты с дождеванием, которые были прове¬ дены до настоящего времени, мы рассмотрели в § 36; результаты их приведены в табл. 1361 2. Вычисленные величины определены по уравнению: lg (384 —у) = lg 384—0,003 (х+ 115). Таблица 136 Урожай картофеля у в зависимости от интенсивности дождевания (Далем, 1946) Оросительная норма x, мм Урожай у, ц(2а найдено вычислено 0 210 ±3 210 60 269 ±4 269 120 308 ±3 308 1 Mitscherlich Е. A., Ztschr. f. Pflanzenernahrung u. Bodenkunde, 42 (87), 5—11, 1948. 2 M i t s c h e г 1 i c.h E. A., Ztschr. f. Pflanzerernahrune u. Bodenkunde, 37 (82), 259-264, 1947,
ВЛИЯНИЕ КЛИМАТА НА УРОЖАИ РАСТЕНИИ 305 Следует также указать на опыты Герлаха и Крюгера 1 (Бром¬ берг, 1906—1907). Полученные в результате этих опытов урожаи у как функция высоты слоя осадков х приведены в табл. 137—139. Таблица 137 Урожай кукурузы X, MM Почва неудобренная Почва удобренная урожай у, ц/га урожай у, ц/га найдено вычислено найдено вычислено 0 383 ± 19 383 467 ±18 423 150 441 ± 12 439 601 ±9 634 300 454 ±9 459 733 ± 12 709 Уравнения для кукурузы: Неудобренная почва . . . Ig (470 — у) = Jg 470—0,003 (х + 244). Удобренная почва . . . . lg (750 — у) = Ig 750—0,003 (х + 120). Урожай овса у, ц/га Таблица 138 X, мм Почва неудобренная Почва удобренная зерно солома зерно солома найдено вычис¬ лено найдено вычис¬ лено найдено вычис¬ лено найдено вычис¬ лено 0 20,7 ± 0,8 19,5 24,9 ±1,3 25,0 34,7 ±1,1 34,2 45,7 ±2,0 45,2 150 23,0 ±1,0 23,4 30,2 ±1,3 29,5 48,3 ±1,3 46,3 61,2 ± 1,5 61,2 300 20,5 ± 2,3 24,3 28,1 ± 2,4 31,1 47,6 ± 0,8 50,6 66,0 ±1,8 66,9 Уравнения для овса: Урожай зерна без удобрения Ig (25 —у) = lg 25—0,003 (х+ 220) » » с удобрением lg (53 — у) = lg53—0,003 (х + 150) Урожай соломы без удобрения . . . . lg (32 — у) = lg32—0,003 (х + 220) » » с удобрением lg (70 — у) = lg70—0,003 (х + 150) 1 Gerlach, Kruger, Arbeiten der D. L. G., H. 141, 1908. Kruger E., Die Feldberegnung, Landw., H. 37/38, Berlin, Verlag P. Parey, 19{9, 29 3a#. 2442. n<W9PCWW
306 ГЛАВА V Таблица 139 Урожай пшеницы у, ц/га X, мм Почва неудобренная Почва удобренная зерно солома зерно солома найдено вычис¬ лено найдено вычис¬ лено найдено вычис¬ лено найдено вычис¬ лено 0 17,2 ±0,8 18,6 28,8 ±0,9 28,7 20,3 ±1,0 20,1 40,1 ± 1,6 38,4 150 21,3 ±0,5 20,8 33,5 ±0,6 32,1 28,1 ±0,7 28,1 54,3 ±1,3 53,6 300 21,2 ± 1,1 21,6 33,2 ±1,3 33,3 31,1 ±1,4 30,9 52,7 ±4,1 59,0 Уравнения для пшеницы: Урожай зерна без удобрения lg (22,0— у) = lg 22,0—0,003 (х ± 270 » » с удобрением Ig(32,5 — у) = lg 32,5—0,003 (х +140) Урожай соломы без удобрения .... lg (34,0 — y) = Ig34,0—0,003 (х ± 270) » » с удобрением lg (62,0 — у) = lg 62,0—0,003 (х ±140) Константа Ь, прибавляемая к величинам х, показывает, какое количество воды находилось в данной почве в распоряжении рас¬ тений перед дождеванием, именно в тот момент, когда начинался полив. Чем меньше находящаяся в почве масса воды Ь, тем, согласно закону действия, должен быть выше прирост урожая, который достигается при определенном количестве осадков. С другой сто¬ роны, этот прирост урожая тем больше, чем выше максимальный урожай А, обусловленный всеми другими факторами роста, чем сами по себе выше урожаи данной культуры, чем лучше почва и чем больше содержится в ней необходимых питательных веществ Таблица 140 Ороси¬ тельная норма, мм Кукуруза на корм Овес Пшеница без удоб¬ рения удоб¬ ренная зерно солома зерно солома без удоб¬ рения удоб¬ ренная без удоб¬ рения удоб¬ ренная без удоб¬ рения удоб¬ ренная без удоб¬ рения удоб¬ ренная 0—150 56 211 3,9 12,1 4,5 16,0 2,2 8,0 3,4 15,2 150—300 20 75 0,9 4,3 1,6 5,7 0,8 2,8 1,2 5,4 0—300 76 286 4,8 16,4 6,1 21,7 3,0 10,8 4,6 20,6 Ь 244 120 *220 115 220 115 270 140 270 140 А 470 750 “ 25,0 53,0 32,0 70,0 22,0 32,5 34,0 62,0
ВЛИЯНИЕ КЛИМАТА НА УРОЖАЙ РАСТЕНИЙ 30? для образования максимального урожая, чем лучше была обра¬ ботка и уход за почвой и чем теплее и суше 'климат. Последнее важно потому, что недостающая вода будет здесь восполнена дождеванием или орошением. В табл. 140 приведена абсолютная прибавка урожая (в ц/га) для различных культур при дождевании на неудобренной и удоб¬ ренной почве. Приведенные наблюдения показывают, как ве¬ лико влияние дождя на урожаи растений и сколь сильно можно повысить урожаи, применяя при от¬ сутствии атмосферных осадков искусственное дож¬ девание. В литературе по сельскому хозяйству и лесовод¬ ству уделяется слишком мало внимания испарению воды из почвы, хотя оно имеет столь же важное значение, как и атмосферные осадки. Испарение воды, т. е. испарение с свободной водной поверхно¬ сти, зависит от относительной влажности воздуха и соответствующего данной температуре дефицита влажности, а также от ветра. Что касается относи¬ тельной влажности воздуха, то Вольни 1 пришел к выводу, что, чем больше воздух насыщен водяными парами, тем выше урожай растений. В климате с высокой относительной влажностью воздуха испарение воды из почвы незначительно и растения нуждаются в сравнительно небольшом ко¬ личестве осадков. Иначе обстоит дело в климате с низкой относительной влажностью воздуха; чтобы урожай растений не снижался от недостатка воды, требуется исключительно большое количество осад¬ ков, так как испарение воды из почвы и транспира¬ ция ее растениями чрезвычайно велики. Для измерения испарения воды из почвы я скон¬ струировал прибор, который тарируется по испаре¬ нию со свободной водной поверхности (в защищен¬ ном от ветра помещении) и дает показания в милли¬ метрах испарившегося слоя воды. Приводим краткое описание этого прибора, изображенного на рис. 322. Пористый глиняный сосуд а поставлен вверх дном; обращенное книзу отверстие герметически закрыто латунной крышкой б, с впаянной также латунной трубкой в, верхний обрез которой находится на одном уровне с крышкой. При помощи этой трубки 1 W о 11 п у W., Forsch. a. d. Gebiete der Agrikulturphysik, 20, 397—434, 1897/1898. 2 Mitscherlich E. A., Landw. Vers, stat., 60, 63—72, 1904, a Рис. 32. Прибор для измерения испарения.
сосуд наполняется дистиллированной водой, в которую во избе¬ жание образования плесени добавляют несколько капель хлоро¬ форма. Затем трубку камеры пропускают через другую латунную крышку г в мерный цилиндр е, наполненный дистиллированной водой. Латунная крышка закрывает этот цилиндр плотно, но не герметически. Через крышку в цилиндр вставлена изогнутая латунная трубочка д, к которой прикреплен резиновый шланг. По мере испарения в течение дня уровень воды в стеклянном цилиндре понижается. После дневных измерений стеклянный цилиндр через резиновый шланг, соединенный с наконечником промывалки, вновь наполняют дистиллированной водой до нуле¬ вой точки шкалы. Трубочка д действует при этом как сифон и при наклоне промывалки автоматически устанавливает нулевую точку. Тарировку прибора проводят ежегодно. Понятно, что прибор отмечает и испарение, вызываемое ветром, причем поскольку действию ветра всегда подвержена одинаковая поверхность, не играет роли, с какой стороны и с какой высоты он дует. Для производства измерений в течение очень короткого про¬ межутка времени я изменил этот прибор таким образом: малень¬ кий глиняный сосуд устанавливал на доске и прямо соединял с лежащим стеклянным капилляром, в который в любое время могла поступать вода из стеклянного резервуара, снабженного краном. Испарение можно было прекратить, покрыв сосуд латун¬ ным колпаком. Для более точных измерений Кунке1 видоизменил этот при¬ бор, соединив латунную трубку в, ведущую к глиняному сосуду, толстостенной (вакуумной) резиновой трубкой с калиброванной, бюреткой или с калиброванной капиллярной трубкой, что позво¬ лило производить отсчеты с большей точностью. Благодаря этому прибор мог отмечать весьма незначительное испарение, вызывае¬ мое малейшим излучением или турбулентным движением воздуха. Кроме того, стало возможным устанавливать прибор прямо на земле или на высоте 3—4 м над землей на высоких шестах, при¬ чем шкала для. отсчетов всегда оставалась в поле зрения наблю¬ дателя. При наблюдениях у самой почвы отсчеты следует прово¬ дить по капиллярной трубке, лежащей на земле, так как уровень воды в ней во избежание выливания воды из глиняного сосуда не должен быть выше края последнего. Связь между относительной влажностью воздуха г и испаре¬ нием воды V в защищенном от ветра месте отчетливо видна из приведенных, в табл. 141 данных суточных наблюдений (темпера¬ туру и относительную влажность воздуха измеряли самопишу¬ щими приборами). 1 К u h n k е A., «Die Abhangigkeit des Pflanzenertrages von der Wasser- verdunstung», Schriften d. Konigsberger Gel. Ges. Nat. Kl., 13, 1—100, 1936.
МИЯМкЁ КЛИМАТА ИА УРОЖАЙ РАСТЁЙИЙ 309 Таблица 141 Относительная влажность воздуха г, °1 о Средняя тем¬ пература воздуха, °С Абсолютная влажность воздуха т, 2 Дефицит влаж¬ ности М — т, 2 Испарение V, 0,1 мм водя¬ ного столба Отношение (М—т): V 59,5 11Д 5,95 4,05 3,44 1,18 58,2 12,5 6,37 4,57 3,59 1,27 55,0 12,6 6,05 4,95 3,90 1,27 55,0 12,3 5,94 4,86 3,85 1,26 55,9 12,0 5,93 4,67 3,53 1,32 35,2 18,9 5,66 10,42 8,69 1,20 32,5 19,6 5,45 11,31 9,67 1,17 32,6 17,5 4,83 9,98 8,67 1,15 55,5 12,3 6,00 4,80 3,78 1,25 61,0 12,5 6,67 4,26 3,41 1,25 68,8 11,5 7,07 3,21 2,79 1,15 Испарение воды зависит от относительной влажности воздуха, или от отношения' количества водяного пара в воздухе' в дан¬ ный момент m (абсолютная влажность) к количеству его, кото¬ рое насыщало бы воздух при данной температуре М (влажность насыщения), следовательно: 'Нг 100%. Испарение воды V прямо пропорционально дефициту влаж¬ ности (М—т), так как чем больше влаги способен еще погло¬ тить воздух, тем сильнее испарение. Я нашел между этими двумя величинами в среднем за 24 часа следующее отношение: (М — т) :V= 1,22±0,02. Таблица 142 Скорость ветра, м!сек Желтый кварцевый песок Глина комко¬ ватой струк¬ туры Порошкообраз¬ ная глина 0 0,48 0,43 0,53 3 3,47 3,03 3,47 6 4,93 5,10 5,23 9 6,00 6,60 6,90 12 8,48 8,17 8,57 В вышеприведенных наблюдениях влияние ветра было почти полностью исключено. То обстоятельство, что ветер значительно
aid NtAbA V увеличивает испарение воды, показал еще Хейзеле'. В табл. 142 приведены его наблюдения над испарением воды (в г/час) из слоя почвы толщиной 10 см и поверхностью в 100 см1 2 в зависи¬ мости от скорости ветра. Испарение со свободной водной поверхности при возрастаю¬ щей скорости ветра характеризуют следующие наблюдения, про¬ веденные Богуславским и мною2 (табл. 143). Вычисленные величины определены по уравнению: lg (2,85 — у) = lg (2,85 — 0,39) — 0,18 х. Кунке в очень обстоятельной работе проверил эти данные, которые показывают, как велико влияние ветра на испарение воды. Он нашел при этом, Таблица 143 что испарение воды на от¬ крытом воздухе V при сред¬ ней скорости ветра w до 4 м]сек для практических ме¬ теорологических целей мож¬ но вычислить по следующему уравнению: V = 0,00601 Т (М—ш) • .(1+1,881»), где Т — время в часах и М— — пг — дефицит влажности. Если ветер почему-либо не оказывает полного дей¬ ствия, то, согласно этому, ис¬ парение воды должно умень¬ шиться. Кунке нашел, что . испарение воды в верхних слоях воздуха происходит интенсивнее, чем в нижних, и что сама растительность оказывает особенно сильное влияние на испаре¬ ние. Об этом говорят некоторые результаты, полученные Кунке при наблюдениях на пшеничном поле и в воздухе над ним в тече¬ ние вегетационного периода (5 июня — 31 июля) и после уборки пшеницы (1—10 августа). Я вывел из этих результатов средне¬ суточную величину испарения (табл. 144). Количество осадков и величина испарения воды в значитель¬ ной степени характеризуют климатические зоны. Это видно из того, что соотношение между указанными величинами за период вегетации в приморском климате (Киль) составляло 1 :5, в то Скорость ветра x, м/сек Испарение воды yt мм найдено вычислено 0,00 0,39 ±0,01 0,39 0,50 0,92 ±0,03 0,85 0,70 0,95 ±0,03 1,01 0,83 1,09 ±0,03 1,11 1,33 1,49 ±0,02 1,43 1,58 1,55 ±0,03 1,57 2,95 2,13 ±0,03 • 2,13 3,97 2,32 ±0,05 2,40 5,00 2,54 ±0,01 2,54 7,42 2,74 ±0,06 2,74 1 Hensele J. A., Forsch. Agrikulturphysik, 16, 311—364, 1893. 2Boguslawski Е. v., Mitscherlich E. A., Ann. d. Hydrographie u. maritimen Meteorologie, 191—196, Juli 1933. 4
ВЛИЯНИЕ КЛИМАТА НА УРОЖАИ РАСТЕНИИ 311 Высота точки наблюдения над землей, м Среднесуточное испарение, мм на пшеничном поле после уборки пшеницы 0,05 1,0 2,5 0,40 1.3 2.6 0,70 1,7 2,6 1,00 2,2 2,7 1,80 2,9 2,9 2,50 3,1 3,1 время как за тот же период в континентальном климате (Кутчлау под Швибусом) оно было 1 : 1. Но и в одной и той же местности в зависимости от погодных условий года это Таблица 144 отношение может сильно ме¬ няться. Так, в Кутчлау это отношение было: 1941 г 2,05:2,50 1942 г 1,75:2,15 1943 г 2,25:1,25 1944 г 2,10:1,85 Приведенные числа яв¬ ляются средними дневными величинами за весь вегета¬ ционный период (1 мая — 30 сентября). Стремясь объединить на¬ блюдения над осадками и испарением воды, Кунке определял ч<климатический водный ба¬ ланс». За исходную точку он брал количество осадков, выпавших за зимне-весенний период (окру¬ гленно). Из этого количества он вычитал испарение за от¬ дельные дни и прибавлял осад¬ ки за те дни, когда они выпа¬ дали. Мы еще вернемся к этому вопросу при рассмотрении ме¬ теорологических наблюдений. Постоянные наблюдения над влажностью почвы и количе¬ ством выпавших осадков дают наиболее полное представле¬ ние о накоплении воды в почве и расходе ее культурными рас¬ тениями. Наблюдения над влажно¬ стью почвы мы проводили при помощи нашего бура (см. рис. 3). Если при построении гра¬ фика взять за нулевое значение содержание воды в почве в на¬ чале вегетационного периода (рис. 33) и прибавлять к нему в соответствующие дни величину выпавших осадков в миллиметрах, то линия, соединяющая полу¬ Рис. 33. Потребление воды ниями. расте- 1 — люпин; 2 — картофель; 3— кукуруза; 4 — овес.
312 ГЛАВА V ченные на графике точки, покажет количество воды, которым рас¬ полагали растения в течение всего вегетационного периода. От этого количества воды следует отнять гигроскопическую воду, вы¬ раженную в миллиметрах. Однако, как известно, растения на¬ чинают увядать уже при тройном содержании гигроскопической воды в почве. Кроме того, на глубине 100 см, до которой мы дол¬ жны вести наши наблюдения, залегают и более сухие слои. По¬ этому я отделил количество воды, равное тройной гигроскопиче¬ ской воде, как бесполезное, и получившуюся между двумя ли¬ ниями площадь заштриховал (см. рис. 33). Если от общего коли¬ чества воды, имеющегося в распоряжении растений (соответ¬ ствующего верхней линии на рисунке), отнять определенное за отдельные дни содержание воды в миллиметрах в метровом слое почвы, то останется количество воды, использованное данным культурным растением в течение вегетационного периода. В табл. 145 приведено несколько примеров, дающих представле¬ ние о количестве воды в миллиметрах, используемом культур¬ ными растениями за вегетационный период1. Таблица 145 Расход воды w (мм) как функция длины вегетационного периода Т г Овес» урожай 46,4 ц/га Люпин, урожай 66,9 ц/га Кук^уза, урожай Картофель, урожай 78,1 ц/га найде¬ но вычис¬ лено Г найде¬ но вычис¬ лено Т найде¬ но вычис¬ лено найде¬ но вычис¬ лено 27 87 96 23 73 73 28 75 62 84 78 43 154 156 39 137 148 43 119 114 148 139 62 214 204 58 225 222 62 168 176 219 209 86 239 234 82 293 ' 287 89 264 225 284 284 111 333 331 117 307 297 335 332 151 341 334 364 366 А . . 260 375 380 400 с . . 0,015 0,011 0,008 0,009 Вычисленные величины получены путем подстановки соответ¬ ствующих значений Лиев уравнение lg (У А — Vw) = lg 1ГА—сТ. Отсюда видно, что расход воды растением подчиняется уста¬ новленному мною ранее закону совокупного действия факторов 1 Mitscherlich Е. A., BeUtelspacher Н., Ztschr. f. Bodenkunde ц. Pflanzenernahrung, 9/10 (54/55), 337—395. 1938.
ЁЛИЯНИЕ КЛИМАТА НА УРОЖАЙ РАСТЕНИЙ 313 роста 1 как функция длины вегетационного периода. Судя по ве¬ личинам с овес требует вдвое больше воды, чем кукуруза. Расход воды растениями в начале и конце вегетации незначителен и уве¬ личивается во время основного роста растений. Табл. 145 дает представление о расходе воды различными сельскохозяйственными растениями при разной степени их раз¬ вития2. Из приведенных в ней данных видно, что расход воды у овса меньше, чем у других полевых культур, что объясняется его более коротким вегетационным периодом. В общем же расход воды отдельными растениями мало зависит от степени их разви¬ тия и от высоты урожая. Культурные растения тем лучше используют почвенную воду, чем пышнее они развиваются и чем, следовательно, выше их урожай. Этот вывод, кажется мне, имеет особенно важное значение для водного баланса почвы. Одновременно этим вновь подтверждаются наши выводы, сде¬ ланные на основе вегетационных опытов (§ 49), о том, что коэф¬ фициент действия воды тем больше, чем больше в воде растворено питательных веществ, поскольку из опытов следует, что расход воды растениями на создание 1 г сухого вещества ниже, если растения лучше удобрены (табл. 146). Фрекман и Бауман3 тоже пришли к выводу, что количество воды, которое потребляют одинаковые растения на различных почвах, лишь в незначительной степени зависит от урожая. Усло¬ вия водоснабжения растений в значительной мере определяются влагоемкостью почвы. При этом на содержание воды в почве особенно большое влияние оказывает предшествующая культура. Так, например, ячмень после ячменя, а озимая пшеница и ози¬ мая рожь после люпина находят в почве меньше влаги, чем после картофеля. Бракен4, продолживший наши опыты, нашел для четырех раз¬ личных культурных растений, что на удобренной почве не суще¬ ствует явной зависимости менаду расходом воды и образованием урожая, так как при одинаковых урожаях расход воды на сильно удобренных участках с изреженным травостоем был на 60% выше, чем на столь же сильно удобренных нормально засеянных участках. Соответственно этому редкий посев в нашем климате должен производиться с осторожностью, чтобы не нарушить обеспечения растений водой. 1 Mitscherlich Е. A., Landw. Jahrb., 53, 167—182, 1919; Ffihling’s Landw. Ztg., 68, 130—133, 1919. 2 Mitscherlich E. A., Beutelspacher H., Ztschr. f. Bodenkunde u. Pflanzenemahrung, 9/10 (54/55), 376, 1938. 8 Freckmann W., Baumann H., Ztschr. f. Bodenkunde u. Pflanzen- ernahrung, 7 (52), 129—161, 1938. 4 Bracken R. v., Ztschr f. Bodenkunde u. Pflanzenemahrung, 25 (70), 193—219, 1941.
314 ГЛАВА V Таблица 146 Культура и удобрение Расход воды, кг/м9 (1) Урожай сухого вещества, кг/м3 (2) Отношение (1) s (2) Овес без удобрения 240 0,256 937 Овес при редком посеве 220 0,312 705 Овес по 1 ц/га сернокислого аммо¬ ния 242 0,330 733 Овес после полного минерального удобрения и навоза 265 0,398 666 Овес по полному минеральному удобрению 238 0,464 513 Сладкий люпин при нормальном посеве 330 0,669 490 Сладкий люпин при редком посеве 336 0,739 450 Картофель без удобрения после пара 303 0,373 810 Картофель по навозу после навозного удобрения 326 0,523 620 Картофель по навозу ....... 316 0,561 560 Картофель по овечьему навозу . . 312 0,781 400 Кукуруза без удобрения после пара 307 1,076 285 Кукуруза по навозу 330 1,374 240 Кукуруза по навозу после навозного удобрения 342 1,680 203 Кукуруза по овечьему навозу . . „ 333 2,759 120 Важно, чтобы в почве имелись запасы воды, достаточные для обеспечения растений в период наибольшего водопотребления. Согласно рис. 33, в августе на глубине 100 см на поле под люпи¬ ном запас воды был еще около 20 мм, однако в год проведения опыта не было засухи. Для периода засухи характерны наблюдения, проведенные мною в 1943 г. в Кутчлау (табл. 147). Из приведенных данных видно, что даже после десятидневных осадков в почве имеются слои, из которых растения все же не могут получать воду; естественно, что толща сухой почвы была еще больше в июне перед выпадением дождей. Согласно Фрекману и Бауману', наиболее подходящим вре¬ менем для определения аккумулируемого объема дождевых вод, т. е. влагоемкости естественного грунта, является весна (апрель — май), причем пробу почвы следует брать непосредственно после ! Freckmann W., Baumann Н., Ztschr. f. Bodenkunde u. PHanzen- emahrung, 2 (47), 127—166, 1936/1937.
ВЛИЯНИЕ КЛИМАТА НА УРОЖАИ РАСТЕНИЙ 315 Таблица 147 Глубина почвЫ) СМ Содержание капиллярной воды, мм I/V 6/V 4/VI 20/VI 1/IX 20/IX 0—20 20,4 24,5 16,8 35,9 17,4 22,8 20—40 19,1 25,2 17,2 8,2 6,2 10,2 40—60 19,5 28,5 10,9 11,6 ’ 11,6" 15*0 60-80 20,5 15,4 2,7 9,7 11,5 15,0 80—100 17,7 16,1 7,6 0,0 11,1 16,3 100—120 20,1 23,4 — 5,0 13,7 28,1 0—120 117,3 133,1 55,2 70,4 71,5 107,4 Сумма осадков за 10 дней до взя¬ тия пробы, мм 15,5 4,5 24,0 18,0 25,5 7,5 дождя, насытившего почву водой; «границу обеднения» водой, т. е. наименьший запас воды в корнеобитаемом слое, лучше всего определять после засухи и ко времени наибольшего развития корневой массы. На рис. 33 эта «граница обеднения», например, в соответствии с климатом и почвой наступает у люпина1, карто¬ феля и кукурузы в период с 14 по 20 августа. § 61. Метеорологические наблюдения при рассмотрении почвы как аккумулирующего органа С агрофизиологической точки зрения при рассмотрении почвы как аккумулирующего органа требуется проведение метеороло¬ гических наблюдений над температурой воздуха, освещенностью, осадками, испарением. Поскольку растения испытывают действие метеорологических факторов в течение всего вегетационного периода, указанные наблюдения следует вести непрерывно при помощи самопишущих приборов (термограф), или определяя сумму ежедневных их измерений (величина освещенности, осадков и испарения). Часто наблюдаемые величины в течение короткого отрезка времени подвергаются значительным колебаниям, которые почва, как аккумулирующий орган, выравнивает. Так, почва в течение довольно длительного времени удерживает соответствующие дан¬ ному климату количества тепла, а также неравномерно выпа¬ дающие осадки, и этим выравнивает те крайности, которые встре¬ чаются в природе. С агрономической точки зрения важно выявиТь по непрерывным записям такие крайние явления, как ночные за¬ морозки или сильные грозовые дожди. Но так как полученные
316 ГЛАВА V в результате этих записей данные характеризуются весьма зна¬ чительными колебаниями, то, учитывая природу почвы, их не¬ обходимо выравнять. Поэтому я предложил при графической обработке объединять данные ежедневных записей и ввести пере¬ ходящие средние величины за 10 дней, которые находят, опреде¬ ляя среднюю величину за период с 1-го по 10-Й день и относя ее на 6-й день, затем среднюю за период с 2-го по 11-й день и относя ее на 7-й день, и так далее, причем на графике дни нано¬ сят на оси х, а- найденные средние величины на оси у. Если, на¬ пример, в течение 10 дней не выпадают осадки, то без выше¬ описанной обработки на графике следовало бы отложить нуле¬ вую величину. Но в течение такого отрезка времени каждая почва содержит еще достаточный запас ранее выпавших осадков, по¬ этому не обнаруживается недостатка воды для растительности. Следовательно, подобная обработка не только выравнивает данные ежедневных наблюдений, благодаря чему возможно более ясное представление о происходящих климатических явлениях, но и отчетливее выявляет действительно засушли¬ вые периоды. Наблюдения, проведенные мною в Кутчлау в тече¬ ние вегетационного периода в нормальном в климатическом от¬ ношении 1942 г. и в засушливом 1943 г., доказывают вышеска¬ занное (рис. 34). Как видно из графиков, ход интенсивности света и дневной температуры примерно одинаков, так что вполне возможно, что от измерения интенсивности света можно вообще отказаться. Это должны показать дальнейшие исследования. Наличие на кривой хода температуры значительных пиков объясняется взятым здесь масштабом и поэтому может не приниматься во внимание. Из наблюдений в засушливом 1943 г. видно, что периоды за¬ сухи совпадают с периодами повышенной температуры воздуха. Однако это необязательно, так как в 1942 г. в периоды с высо¬ кой температурой воздуха выпадало значительное количество осадков. Между величиной испарения и количеством осадков имеется обратная корреляционная связь, так как испарение воды не может происходить во время дождя, пока воздух насыщен водяными парами; однако и здесь нет полной согласованности. Обе кривые построены в одинаковом масштабе, так что их можно непосредственно сравнивать друг с другом. Из этого сравнения видно, что отношение величины испарения к величине осадков (обе величины получены как средние из ежедневных наблюдений в течение вегетационного периода) в нормальном 1942 г. состав¬ ляло 1,72:2,14, а в засушливом 1943 г. 2,25:1,28. На графике периоды засухи в этом году отчетливо видны в конце июля и во второй половине августа. Особенно наглядными становятся при¬ веденные наблюдения при составлении водного баланса по Кунке, когда на графике осадки за каждый день наносят как
Рис. 34. Метеорологические наблюдения в Кутчлау в 1942—1943 гг.
318 ГЛАВА V положительную, а испарение как отрицательную величину, или строят кривую, соответствующую разности этих величин (рис. 35). При построении графика водного баланса я брал за основу не величину зимних осадков, как предлагал Кунке (к тому же материалы были утеряны при моем отъезде из Кутчлау), а в каж¬ дом случае нулевую линию. Это весьма облегчает сравнение мм обеих кривых и оправдывается тем, что почва ежегодно в начале мая насыщена водой примерно до ее полной влагоемкости. Кри¬ вые показывают, что оба года климатический водный баланс до середины мая был отрицательным, но в 1942 г. в результате выпавших с 15 по 17 мая осадков, в количестве 55 мм, баланс стал положительным и, за исключением очень короткого периода, оставался таким в течение всего времени наблюдений. Если бы график строился не по результатам ежедневных наблюдений, что я намеренно делал, а как .показано на рис. 34, по средним вели¬ чинам за десять дней, то и за этот период не были бы получены отрицательные величины. В засушливом 1943 г. кривая, соответ¬ ствующая климатическому водному балансу, наоборот, в тече¬ ние вегетационного периода все больше снижалась; баланс по-
ВЛИЯНИЕ КЛИМАТА НА УРОЖАЙ РАСТЕНИЙ 319 стоянно был отрицательным, что привело в этом году к боль¬ шому снижению урожая. Вычисление климатического водного баланса может принести практическую пользу, если располагают установкой для дождевания или другого вида орошения. В этом случае следует ежедневно подводить климатический водный ба¬ ланс и следить за тем, чтобы он не стал отрицательным, воспол¬ няя недостающее количество осадков орошением. Поскольку расход воды растениями во время стеблевания (в основной период роста) значительно больше, чем испарение со свободной водной поверхности, то при искусственном дождева¬ нии следовало бы в это время для кривой водного баланса в ка¬ честве нулевой линии брать линии, соответствующие примерно +30 мм ‘. Учитывая, что измерение испарения на метеорологи¬ ческих станциях еще не практикуется и поэтому необходимые данные чаще всего отсутствуют, Рихард Ланг1 2 пытался разре¬ шить этот вопрос, определяя соотношение между количеством осадков и температурой воздуха, которое он назвал «фактором дождя». Значения, его в зависимости от климата и почвы приве¬ дены в табл. 148. Таблица 148 Фактор дождя Климат Почва 0—20 Пустынный Желтоземы 20—40 Полупустынный Красноземы 40—60 Латериты 60—100 * Степной Буроземы 100—160 Черноземы Свыше 160 Почвы, содержащие сырой гумус Вигнер и Майер3 подошли ближе к этому вопросу, находя отношение количества осадков к дефициту влажности воздуха. Величина последнего в значительной мере определяет интенсив¬ ность испарения, поэтому необходимо прежде всего учитывать влажность насыщения воздуха (табл. 149). Другой фактор, влияющий на испарение — ветер, может быть принят в расчет только в случае, если сила его измеряется одно¬ временно с измерением величины испарения. Лишь при учете 1 A t a n a s i и N.. Ztschr. f. Pflanzenemahrung, Diingung, Bodenkunde, 42 (87), 103—123, 1948. 2 Roemer Th., Scheffer F., «Ackerbaulehre», Berlin, Verlag P. Pa- rey, S. 32, 85, 1938.
320 ГЛАВА V Таблица 149 Влажность насыщения воздуха при различной температуре Температура воздуха, вС Влажность насыщения, г/м9 Температура воздуха, °С Влажность насыщения, г/м3 + 40 55,3 ± 0 4,6 + 30 31,8 — 10 2,4 + 20 17,5 — 20 1,0 + 10 9,2 действия ветра можно отойти от обычно несколько произвольного построения соотношений и непосредственно сопоставить количе¬ ство осадков и величину испарения воды, выраженные в милли¬ метрах, т. е. раздельно определить их физиологическое действие на растения. § 62. Химические влияния климатических факторов. Кислород и углекислый газ. Азот воздуха Для изучения влияния атмосферных химических факторов роста на высоту урожая мы выращивали растения в водной Q4 1,0 %5 6,0 15,0 %0 Рис. 36. Повышение урожая за счет увеличения со¬ держания кислорода в воздухе. культуре в высоких стеклянных сосудах (рис. 36). Янерт устано¬ вил", что в таких сосудах можно значительно уменьшить давление воздуха путем удаления из него азота, <не вызывая этим снижение
ВЛИЯНИЕ КЛИМАТА НА УРОЖАИ РАСТЕНИИ 321 урожая. Выкачивая азот из сосудов, можно достичь столь высо¬ кой степени разрежения, что в распоряжении растений от нор¬ мального воздуха останется только углекислый газ и кислород. Из ряда сосудов удаляли еще дополнительно некоторое количе¬ ство кислорода и заменяли его азотом, чтобы затем путем увели¬ чения содержания кислорода определить зависимость от него Рис. 37. Повышение урожая за счет увеличения содержания в воздухе углекислого газа. урожая. Как это видно из рис. 36, Янерт установил, что урожай растений у возрастал с повышением содержания кислорода в воз¬ духе х, согласно следующему уравнению: 1g(A—y) = lgA—0,lx, причем в каждом случае он получал для количества кислорода, выраженного в объемных процентах, одинаковый коэффициент действия с = 0,1. Согласно этому уравнению, при содержании кислорода в воз¬ духе, равном 20,77% объема, урожай растения достигает 99,2% наивысшего урожая, т. е., учитывая ошибку опыта, полу¬ чается наивысший урожай. Следовательно, указанное количество кислорода в воздухе вполне достаточно для дыхания растений; наши растения приспособились к этому климатическому усло¬ вию, т. е. акклиматизировались. Тем же способом, что и Янерт', * 211 Janert Н., Inaug. Diss. Konigsberg, 1921; Botan. Archiv, 1, 156—168, 1922. 21 Зак. 2442. Почвоведение
322 ГЛАВА V а после него Спиргатис *, мы могли изменять и содержание в воз¬ духе углекислого газа. При этом обнаружилось, что содержание углекислого газа не всегда оказывало одинаковое влияние на высоту урожая растений, так как действие его зависело от интен¬ сивности света. И свет и углекислый газ необходимы для про¬ цесса ассимиляции. Чем больше интенсивность света, тем быст¬ рее протекает процесс ассимиляции и тем скорее углекислый газ наружного воздуха проникает в интермицеллярные промежутки. При падении интенсивности света мы можем усилить ассимиля¬ цию путем повышения содержания углекислоты в воздухе, так как при этом вновь увеличится приток ее в' интермицеллярные поры листа. Следовательно, при повышенной интенсивности света коэффициент действия углекислого газа больше, т. е. для получе¬ ния одинакового прироста урожая требуется меньшее количество углекислоты в воздухе. Коэффициент действия углекислого газа w в объемных про¬ центах возрастает с увеличением интенсивности света I, согласно следующему уравнению: ]g w = 2i — 0,3447. Тогда при i= 1,15 w = 90,0 i = 0,95 w = 41,2 i = 0,53 w = 5,2 i = 0,43 w = 3,3 i -— 0,23 *w — 1,3 Кривые зависимости прироста урожая от содержания угле¬ кислоты в воздухе при различной интенсивности света показаны на рис. 37. При нормальной интенсивности света I— 1, согласно этому уравнению, w = 45,22; если эту величину подставить в уравнение, определяющее урожай lg (100—у) — lg 100—45,22л:, то получим, что при содержании углекислого газа х == 0,03 % уро¬ жай равен 95,6%, т. е., учитывая допустимые пределы ошибки, достигнут наивысший урожай. Следовательно, наши растения акклиматизировались и в отношении содержания углекислого газа в воздухе1 2. При уменьшении интенсивности света (а мы убедились, что даже в очень светлой теплице его интенсивность примерно вдвое 1 S р i г g a t i s Р„ Inaug. Diss. Konigsberg, 1922. Botan. Archiv. 4, 201 210 381 400 1923 2Mitscherlich Ё. A., Ztschr. f. angewandte Botanik, 7, 24—60, 1925.
ВЛИЯНИЕ КЛИМАТА ИА УРОЖАИ РАСТЕНИИ 323 меньше, чем на открытом воздухе) можно существенно повысить урожаи растений путем повышения содержания углекислого газа в воздухе. Успешное выращивание парниковых культур мы должны, очевидно, отнести не только за счет развития их в более теплых условиях, но и за счет углекислого газа, выделяющегося из конского навоза. В нормальных условиях содержание кислорода и углекислоты в воздухе достаточно для-получения максимальных урожаев, по¬ этому незначительные изменения воздуха в химическом отноше¬ нии не должны оказывать существенного влияния на высоту урожаев. Поэтому наблюдения над этими факторами роста излишни. Рейнау1 считает, что 90% всего ассимилируемого растениями углекислого газа происходит из почвенного воздуха, следова¬ тельно, «образовано почвой», что в основном правильно. При сомкнутом растительном покрове все нижние листья, находя¬ щиеся в условиях так называемого микроклимата, страдают от недостатка света, но повышенное содержание углекислого газа в воздухе, которое свойственно зоне микроклимата вследствие воздухообмена между почвой и атмосферой, увеличивает асси¬ миляцию и тем самым высоту урожая растений. Поэтому с по¬ мощью удобрения углекислотой можно было бы бороться с буй¬ ным ростом растений, происходящим в результате самозатемнения, и с полеганием хлебов. Азот воздуха не может быть непосредственно использо¬ ван растениями как питательное вещество, но благодаря постоян¬ ному обмену его с азотом почвы он является косвенным источни¬ ком азотного питания. Хольдефлейс2 нашел, что осадки, вы¬ падающие в окрестностях Галле, содержали 0,00045% по весу аммиачного азота и 0,00015% нитратного и нитритного азота. Если пересчитать это количество на 500 мм осадков (правиль¬ ность этих расчетов мне кажется сомнительной), то оно соответ¬ ствовало бы внесению 30 кг азота на 1 га. При этом нужно учесть, что воздух вокруг большого города более богат азотсодер¬ жащими соединениями. В Ротамстеде же нашли, что. в грозовом дожде содержалось всего 5 кг/га азота. Если считать, что это количество соответствует потерям азота из почвы и навоза в форме аммиака и вследствие процесса денитрификации сво¬ бодно живущими бактериями, то окажется, что осадки не способ¬ ствуют обогащению почвы азотом. Однако клубеньковыми бакте¬ риями бобовых культур и микоризой лесных деревьев в почве связывается исключительно большое количество азота воздуха. * S.1 Rоеmег Th., Scheffer F., «Ackerbaulehre», Berlin, Verlag P. Parey, S. 21, 1933. s Там же, стр. 22. 21*
324 ГЛАВА V Связывание азота воздуха в почве происходит и благодаря дея¬ тельности целого ряда свободноживущих бактерий, в первую оче¬ редь Azotobacter chroococcum. Естественно, что при этом тре¬ буется достаточный доступ воздуха в почву. Сизести.1 на своем опытном полё в Бухаресте установил, что при вспашке почвы сразу после уборки гороха на глубину 10 см и при повторной осенней вспашке в сентябре под посев пшеницы урожаи послед¬ ней в среднем за 7 лет возросли с 22,4 + 0,34 до 28,7 + 0,26 ц/га; более глубокая пахота, проведенная как летом (23.VI), так и осенью (21.IX), не способствовала дальнейшему повышению урожаев. Его ученик Стайку проследил причины этого явления и нашел, что в результате летней вспашки в октябре, ко времени посева пшеницы содержание воды в почве было на 26% выше, чем при одной лишь осенней вспашке, однако и содержание се¬ литры в почве было на 161% выше, чем в первом случае, когда воздух не мог столь интенсивно проникать в почву. Особое значение для нас имеют результаты столетнего поле¬ вого опыта, который был в свое время заложен в Ротамстеде Лоозом и Гилбертом, и опытов Кона и Рёмера в Галле2, которые показали, что при монокультуре без 'удобрения почвы азотом через 50 лет содержание в почве азота было таким же, как и при ежегодном азотном удобрении. Следовательно, количество азота, ежегодно извлекаемое из почвы урожаем ржи при ее монокультуре, примерно равно ежегодному пополнению почвы азотом благодаря жизнедеятельности свободно живущих бакте¬ рий. Согласно опытам в Ротамстеде, это пополнение равно 22,4 кг/га азота, по опытам Карон-Элленбаха — 27,5 кг/га и по опытам в Галле—29,2 кг/га. При этом, как удалось установить Дояренко3 и было подтверждено опытами в Буха¬ ресте, оно может быть значительно больше в пару, особенно в черном. Лёнис4 считает, что количество азота воздуха, связываемое бобовыми растениями, почти равно количеству его, которое мы вносим в среднем с минеральными удобрениями. Количество азота воздуха, связываемого свободно живущими азотсобираю- щими бактериями, согласно Лёнису, приближается к этой же величине. Количество азота, поступающего в почву из навоза и навоз¬ ной жижи, лишь на 50% больше количества его, поступающего 1 Staicu J„ Ann. d. Landw. Fakultat Bukarest, vol. II, 1941, Atana- s i u N.. Ztschr. f. Pflanzenernahrung, Diingung, Bodenkunde, 29 (84), 132—137, 1947. 2 Rоemeг Th„ Scheffer F., «Ackerbaulehre», Berlin, Verlag P. Parey, S. 6, 98, 184, 1933. 3 Там же, стр. 319. 4 Там же, стр. 99.
ВЛИЯНИЕ КЛИМАТА НА УРОЖАИ РАСТЕНИИ 325 из воздуха; поэтому, согласно этим расчетам, примерно 4/э всего азота, потребляемого растениями, должно происходить из воз¬ духа. К счастью, воздух является неисчерпаемым источником, который мы можем с ббльшим успехом использовать и для полу¬ чения искусственных азотных удобрений. Но поскольку у нас имеется еще значительный недостаток искусственных азотных удобрений, то сельские хозяева должны возможно больше расширять возделывание бобовых культур, а также всемерно содействовать деятельности свободно живущих в почве азотфиксирующих бактерий.
Г Л А В А VI НЕКОТОРЫЕ ПРАКТИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ В практике сельского хозяйства и лесоводства следует раз¬ личать физическую и химическую области почвоведения. Первая трактует об оценке почвы и ее обработке, вторая — о содержа¬ нии в почве питательных веществ и об ее удобрении. § 63. Оценка почвы Как мы уже видели, почва является аккумулятором тепла и осадков. Вообще, наиболее плодородной должна бы быть та почва, которая способна удержать наибольшее количество воды, так как в нашем климате растительность страдает главным обра¬ зом от чрезмерной сухости. Однако при этом всегда следует учитывать обусловленное данным климатом испарение воды из почвы и потребление ее культурными растениями. Чем большее ко¬ личество осадков выпадает в каком-либо месте до и во время вегетационного периода и чем меньше испарение со свободной водной поверхности, тем вероятнее, что в почве сможет нако¬ питься количество воды, необходимое на оставшееся короткое время вегетации, что позволяет и на более легких почвах полу¬ чать достаточно высокие урожаи. Накапливающаяся в почве вода обязательно должна быть «здоровой», т. е. не должна быть кислой, не должна застаиваться, а при наличии обильных осадков должна иметь свободный сток в подпочву. Если стока нет, следует первым делом позаботиться о его создании. Для пахотного слоя как такового отвод воды не требуется. При обработке почвы мы все время создаем в ней более крупные поры, через которые излишние количества воды могут уйти в нижние слои. В подпочве дрены должны быть рас¬ положены тем чаще, чем больше трение воды о почву, т. е. чем больше поверхность почвы или поверхность почвенных пор, о ко¬ торые происходит трение (§ 20). При застаивании воды в почве в результате анаэробного разложения гумусовых веществ воз¬ можно образование" кислот и других вредных ингредиентов, унич¬ тожающих любые культурные растения. В таком случае первым делом следует позаботиться об осушении почвы с последующим сильным известкованием ее.
НЕКОТОРЫЕ ПРАКТИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ 327 При наличии хорошего дренажа орошение может существенно повысить плодородие физиологически плохой почвы; применение искусственного дождевания компенсирует ее недостаточную водо¬ удерживающую способность (§ 20). Подобного рода мероприятия существенно повышают ценность почвы. С этой точки зрения торфяную почву можно поставить на¬ равне с нашими лучшими культурными почвами, так как, обладая максимальной скважностью, она в состоянии удержать наиболь¬ шее количество воды. С другой стороны, она состоит из более крупных частиц и поэтому при наличии естественного стока легко освобождается от излишнего количества воды. Затем самой плодо¬ родной считается почва, содержащая наибольшее количество гу¬ мусовых веществ, которой легко придать хорошую комковатую структуру с не слишком плотными комками. Действительно, как мы видели выше (§15), структурная почва способна удержать значительно больше влаги, чем порошкообразная или сильно за¬ плывшая почва. Почвенные агрегаты действуют в данном случае как отдельные твердые частицы почвы и удерживают столько же воды, сколько и они. Однако поскольку в самих агрегатах имеются поры, также способные задерживать воду, то при образовании структурных агрегатов влагоемкость почвы, а тем самым и пло¬ дородие ее повышаются. При этом чем рыхлее комки, тем больше воды они способны задержать. Однако, с другой стороны, комки должны быть достаточно прочными, чтобы долгое время не распадаться. В этом отношении рыхлая гумусная суглинистая почва является, пожалуй, лучшей культурной почвой. В глини¬ стых почвах, и особенно в тяжелых глинах, комки слишком плотные, поэтому поры внутри агрегатов очень малы и водоудер¬ живающая способность почвы недостаточна; кроме того, комки в этих почвах расположены столь тесно, что растениям при росте корней в длину и в толщину приходится затрачивать большое ко¬ личество энергии, которая теряется для создания урожая. С дру¬ гой стороны, чем больше почва содержит песка, тем рыхлее сло¬ жены комки и тем меньше такйя почва способна сохранять свою структуру и служить хранилищем воды на весь вегетационный период. Почва, не способная к образованию более или менее устойчивых агрегатов, как например чистый песок, является са¬ мой неплодородной. Чем больше мощность пахотного слоя почвы, тем легче при¬ дать ему комковатую структуру и тем больше должна быть его водоудерживающая способность. Однако при некоторых обстоя¬ тельства??, связанных с геологическим происхождением, подпочва может быть плодороднее пахотного слоя; поскольку это может играть существенную роль для полевых и древесных культурных растений, при оценке почвы следует учитывать и подпочву, хотя сама по себе, ввиду ее меньшей доступности для корней растений,
328 ГЛАВА VI она является менее ценной, чем пахотный слой (§ 5). В подоб¬ ных случаях многие растения добывают необходимую для них воду и питательные вещества не из пахотного слоя, а из под¬ почвы. Однако все же ценность почвы в основном определяется ее физическими свойствами. По чисто материальным причинам фи¬ зические свойства почвы почти никогда не изменяют. Мероприя¬ тия по осушению или орошению почвы или покрытию ее слоем другой, лучшей почвы связаны с такими большими расходами, что уже сами по себе обусловливают повышение стоимости земли (§ 22). Постоянство физических свойств почвы позволяет нанести по¬ казатели их на карты и тем самым дать наглядное представление о распределении различных по плодородию почв в отдельных общинах, округах, провинциях или землях. Для того чтобы подобное картографирование почвы имело смысл для отдельных хозяев, карты должны быть составлены в достаточно крупном масштабе, позволяющем различать не¬ однородность свойств почвы на каждом поле. Поскольку в Се¬ веро-Германской низменности, как мы видели выше, уже на рас¬ стоянии 10 м наблюдаются большие различия в свойствах почвы, то следует пользоваться масштабом 1 :1000 или 1 :2000. При этом отдельные пробы почвы, на основании которых состав¬ ляются карты, следует брать соответственно на небольших рас¬ стояниях друг от друга и результаты исследования их наносить на карту. Первая попытка составить точные почвенные карты была произведена для це'лей таксации почв. К сожалению, эти карты были составлены исключительно для определения налогов и не могут быть использованы отдельными сельскими хозяевами. Если отдельные пробы почвы взяты на большем расстоянии друг от друга, можно использовать карты меньшего масштаба. Однако, поскольку из-за неоднородности почвы взятые образцы являются случайными, ценность такой карты для сельского хо¬ зяина весьма сомнительна. К^рты, например составленные Штремме для Данцига, поэтому имеют значение лишь для весьма больших участков земли, в частности для крупных, впервые осваиваемых районов. При этом, конечно, предполагается, что положенные в основу этих карт показатели физических свойств почвы являются в агрономическом отношении полезными и цен¬ ными. Однако совершенно бессмысленно картографирование кис¬ лотности почвы или содержания в ней какого-либо питательного вещества'. Такие карты могут оказаться совершенно неправиль¬ ными уже на следующий год, если поля, для которых они состав- 11 Mitscherlich Е. A., Deutsche landw. Presse, No. 33. 1934.
НЕКОТОРЫЕ ПРАКТИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ 329 лены, были удобрены известью или соответствующим питатель¬ ным веществом. Как мы увидим ниже, такого рода исследования имеют большое значение, но их результаты не следует картогра¬ фировать для будущего: они должны помочь сельскому хозяину немедленно принять соответствующие меры в своем хозяйстве (§ 26). В сельском хозяйстве и лесоводстве почва и климат, или, короче говоря, место произрастания, обусловливают возделыва¬ ние совершенно определенных культурных растений, которые дают достаточные урожаи на легких и тем более на хороших почвах. Так, Хазард 1 различает по степени пригодности к возделыва¬ нию сельскохозяйственных растений следующие типы почв: а) почва для картофеля (картофель, люпин, отчасти рожь); б) почва для ржи (картофель и рожь при нормальном разви¬ тии); в) почва для овса (вышеупомянутые растения, затем овес); г) почва для клевера (вышеупомянутые растения, затем крас¬ ный клевер и ячмень); д) легкая почва для пшеницы и сахарной свеклы (вышеупо¬ мянутые растения, кроме того, сахарная свекла и лишь частично пшеница); е) почва для пшеницы и ржи (пригодна для произрастания всех сельскохозяйственных растений); ж) тяжелая почва для пшеницы (пригодна для всех расте¬ ний, за исключением ржи); з) почва для конских бобов (пригодна для всех растений, за исключением ржи и корнеплодов); и) луговая почва. Из наших исследований вытекает, что почва, оказавшаяся наиболее благоприятной для одного вида растений, должна обес¬ печить наивысшие урожаи и всех других культурных растений. При этом высокоурожайные культурные растения на более хороших почвах дают больший прирост урожая. Растения, даю¬ щие меньший урожай, являются как бы менее требовательными к почве. Одно растение может быть менее чувствительно к кис¬ лотности почвы, другое — к щелочной реакции почвы. На более легкой почве, особенно пригодной для произрастания картофеля, ржи и овса, растения переносят более кислую реакцию, чем на тяжелой почве (§ 32). При этом, как мы видели выше, кислот¬ ность до той степени ее, которую можно устранить известкова¬ нием, при оценке почвы не следует принимать во внимание. Если тяжелой и бедной гумусом глинистой почве не удается придать рыхлую комковатую структуру (что очень трудно), то ^Hazard J., Landw. Jahrb., XXIX, 825, 1900.
330 ГЛАВА VI растения произрастают плохо, так как не имеют достаточно энер¬ гии для раздавливания комков почвы при росте корней в длину и ширину. При этом различные культурные растения обладают различной энергией; так, на тяжелой пшеничной почве можно успешно выращивать пшеницу, но нельзя сеять рожь. Если ме¬ теорологические условия или чрезмерный уклон поверхности участка с тяжелыми почвами не позволяют производись обра¬ ботку поля, то такие участки обычно используют для лесоразве¬ дения. Слишком легкие для земледелия песчаные почвы, как правило, вводят в культуру тоже путем лесопосадок. При лесо¬ разведении посев или посадка растений производится не каждый год заново, а едва ли не раз в столетие, и, следовательно, лес сам служит изолирующим слоем, предотвращая в течение всего года испарение воды из почвы. Использование легких почв для лесоразведения возможно и потому, что корни древесных расте¬ ний гораздо глубже проникают в землю и легче добывают необ¬ ходимые для их произрастания количества воды и питательных веществ. Почвы с высоким уровнем стояния «здоровой» грунтовой воды пригодны для любых культур. Особенно хорошо можно исполь¬ зовать торфяную почву при условии, что вода стоит на уровне примерно 60—100 см от поверхности земли (§ 18). Плодород¬ ность торфяников для всех видов растений подтверждает необы¬ чайно пышное развитие на них сорняков. § 64. Предшествующая культура и севооборот На различного вида почвах можно возделывать целый ряд разнообразных растений, и поэтому возникает вопрос: следует ли ограничиваться возделыванием всегда одной и той же куль¬ туры, или возделывать множество культур и выращивать ли их одновременно, или одну за другой и в каком порядке? Длительное возделывание одной и той же культуры на одном участке возможно и рентабельно только при совершенно опреде¬ ленных условиях, а именно: 1. Соответствующее культурное растение не оставляет в почве вредителей, животных или растительных паразитов, которые на следующий год могут привести к снижению урожая и вызвать «утомление» почвы по отношению к этому растению. 2. Почва должна быть свободной от сорняков или возделывае¬ мая культура должна подавлять сорняки во время своего роста, или они должны быть уничтожены соответствующей обработкой почвы в течение вегетационного периода. Если йи то, ни другое невозможно, следует выращивать культуры, обладающие весьма коротким вегетационным периодом, чтобы перед следующим по¬ севом можно было бы уничтожить сорняки путем обработки почвы.
НЕКОТОРЫЕ ПРАКТИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ 331 3. Монокультура какого-либо растения возможна лишь до тех пор, пока специфические условия возделывания его не вызывают ухудшения физических и химических свойств почвы. Из растений, возделываемых в условиях монокультуры, при¬ годны в первую очередь те, которые дают высокие урожаи на легких почвах, как например рожь и картофель. «Система вечнозеленого», как называют монокультуру ржи, целесообразна лишь на легкой незасоренной почве, особенно если между уборкой и следующим посевом ржи удается ввести в качестве промежуточной культуры бобовые, например сера¬ деллу. Длительное возделывание на одном и том же поле карто¬ феля оправдывается лишь при частой смене посадочного мате¬ риала и наличии в хозяйстве достаточного количества навоза. Вообще же целесообразнее вести хозяйство с севооборотом. При организации севооборота, учитывая свойства почвы, следует придерживаться следующих основных правил. 1. Нельзя последовательно выращивать на одном и том же поле две культуры, страдающие от одних и тех же вредителей и оставляющие их после себя в почве. Это относится, например, к нематодам, являющимся одновременно вредителями овса и кормовой свеклы. 2. Между уборкой предшествующей и посевом последующей культуры должно быть достаточно времени для уничтожения сор¬ няков и придания почве соответствующей комковатой структуры. 3. По возможности следует чередовать «лиственные» и «стеб¬ левые» культуры, так как лиственные культуры затеняют почву, и после них она остается более рыхлой, комковатой и поэтому более богатой водой, что полезно для последующих стеблевых культур. 4. По возможности следует чередовать культуры с глубоко и мелко расположенными корнями, так как первые добывают пи¬ тательные вещества и из нижних слоев почвы, которые вторым недоступны. 5. Использование навоза и зеленого удобрения на протяжении ряда лет севооборота следует чередовать таким образом, чтобы по возможности каждый год обеспечить создание хорошей спе¬ лости почвы. При этом всегда желательно возможно большее поступление органических веществ, так как благодаря им увели¬ чивается как рыхлость почвы вследствие лучшей спелости, так и содержание в ней воды. На свежеунавоженной почве следует возделывать те растения, которые для своего наилучшего разви¬ тия требуют наибольшей рыхлости почвы. 6. Посев азотфиксирующих бобовых растений, так же как и внесение навоза, следует правильно распределить на все время ротации севооборота, так как, во-первых, бобовые, являясь лист¬ венными растениями, оставляют после себя почву чрезвычайно
332 ГЛАВА VI рыхлой и, во-вторых, для последующих культур в почве остаются значительные количества азота, содержащиеся в корнях и по¬ жнивных остатках. ' 7. На тяжелых почвах требуется больший перерыв между уборкой одной и посевом другой культуры, чем на всех осталь¬ ных видах почв. Это объясняется как более медленным оседа¬ нием этих почв после обработки, так и тем, что для более пол¬ ного разложения органических веществ и предотвращения под¬ кисления почвы при процессах гниения они нуждаются в более основательной обработке, которая именно на этих почвах вслед¬ ствие погодных условий часто чрезвычайно затруднена. Обычно считают, что одновременное возделывание смеси раз¬ личных культурных растений на одном поле способствует повы¬ шению производительности почвы. Преимуществом смесей яв¬ ляется лучшее использование света, запасов воды* и питательных веществ почвы. При посеве смеси злаковых и бобовых растений, что принято для получения зеленого корма, злаковые растения могут использовать азот, получающийся при разложении корней бобовых растений. По наблюдении Линдхарда 1 и согласно нашим опытам V по¬ сев смеси различных злаковых растений дает урожай, превышаю¬ щий средний урожай каждого компонента смеси при чистом посеве его. Следовательно, урожай смеси выше урожая той куль¬ туры, которая при чистом посеве в тех же условиях дает наи¬ меньший урожай, и поэтому более надежен. Иногда смешанный посев применяется с целью дать опору стелющимся растениям. Число опорных растений в этом случае должно быть значительно меньше, чем основных. По Теттау-Тольксу, такого рода смесями являются горох с горчицей при соотношении их норм высева 20:1 и сераделла с китайской редькой. Наконец, иногда досев или подсев производят с целью созда¬ ния лучших условий для прорастания чувствительных к внешним условиям семян, например люцерны или клевера. Озимый посев культур, легко вымерзающих в нашем климате, как например инкарнатный клевер, рекомендуется производить в смеси с не¬ большим количеством белой горчицы, которая хотя сама и по¬ гибает, но защищает клевер от вымерзания, образуя над ним теплоизолирующий слой. При весеннем посеве люцерны хорошо подсевать к ней ячмень или какую-либо другую яровую культуру, так как более быстро развивающиеся молодые растения ячменя, затеняя почву, защищают верхний слой ее от высыхания и пре¬ пятствуют образованию корки. Подсев клевера к яровым или озимым зерновым культурам вначале производили с той же * 31 Lindhard Е., Tidsskrift for Planteavl.. 24, 579 u. f„ 1917. 3Mitscherlich E. A. Landw. Jahrb., 53. 354 u. f., 1919.
НЕКОТОРЫЕ ПРАКТИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ 333 целью; однако медленное развитие затененного клевера позволяет получить при этом также полный урожай покровного растения. Обычно чем интенсивнее ведется хозяйство, тем большее время в течение года почва занята посевами. Это обусловлено тем, что, как правило, растения и сорта их с длинным вегетацион¬ ным периодом являются наиболее урожайными. При этом часто отходят от первоначально установленного для данного хозяйства севооборота и выбирают «вольный севооборот», при котором спе¬ циально учитывается потребность различных культур в воде и водный режим почвы данного года (запасы зимней влаги). Согласно работам моих учеников Пиласки и Вундерлиха, для создания 1 г сухого вещества требуется следующее количество воды (в см3): Травы 699—471 Зерновые 520—411 Клевер . . . 514—403 Бобовые 424—289 Корнеплоды 314—298 Кукуруза и сахарное сорго .... 192 и 142 Эти данные сравнимы только между собой. Они показывают, что травы для их полного созревания требуют наибольшего коли¬ чества воды, корнеплоды же, и особенно кукуруза и сахарное сорго, являются по отношению к воде наименее требовательными. С другой стороны, полевые опыты показали, что потребность культурных растений в воде почти не зависит от степени их раз¬ вития и абсолютной высоты урожая, однако она, естественно, весьма сильно колеблется при' пересчете на 1 г сухого вещества (см. табл. 146). При скашивании или стравливании трав и клевера потребле¬ ние ими воды резко сокращается, так как растения при этом как бы заново развиваются. Поэтому должны быть построены новые кривые роста растений и транспирации ими воды. Сказанное лучше всего иллюстрирует нижеприведенный гра¬ фик (рис. 38) *. Таким образом, возможно выращивание трав и клевера и использования их в качестве пастбища па сравнительно сухой почве. Однако, если допустить созревание трав, то они израсхо¬ дуют большие количества воды. Так, на легких почвах одним из худших предшественников является ландсбергская смесь, если второй укос ее производят для получения семян. Чем больше ис¬ сушена почва предшествующей культурой и чем меньше в ней накопилось воды за зимний период, тем осторожнее надо быть 11 Gehrntann Е.. Landw. Jahrb., 66, 893—941 (speziell S. 922. 928), 1927.
334 ГЛАВА VI при выборе последующей культуры. Основная потребность расте¬ ний в воде приходится примерно на середину их вегетационного периода, т. е. на фазу стеблевания, которую должно закономерно пройти каждое растение. При незначительных запасах зимней воды для культур с коротким вегетационным периодом суще¬ ствует опасность неурожая, так как к моменту их стеблевания в почве может не оказаться достаточного количества воды. Для культур с длинным вегетационным периодом можно этого не Рис. 38. Потребление воды травами и клевером. — расход воды при уборке в полной сиелости; — расход воды при одном укосе; расход воды при трех укосах. опасаться, так как за время, которое пройдет от момента их по¬ сева до стеблевания, обязательно выпадут осадки. Поэтому в та¬ ких случаях при «вольном» севообороте в качестве последующей за травами культуры следует высевать не овес, а позднйй карто¬ фель, кормовую свеклу или кукурузу на зерно. В каждом отдельном случае при выборе возделываемых куль¬ тур и составлении севооборота нельзя пользоваться едиными общими правилами, тем более, что для каждого отдельного хозяйства большую роль играют эрудиция руководителя, вели¬ чина оборотного капитала и, что весьма существенно, наличие рабочей и тяговой силы, т. е. хозяйственные элементы, выходя¬ щие за рамки нашего исследования'. 1 Aereboe F„ Die Beurteilung yon Landgfltern und Grundstficken, 2. Aufl., Verlag P. Parey, 1921.
НЕКОТОРЫЕ ПРАКТИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ 335 § 65. Обработка почвы Обработка почвы преследует две цели: во-первых, разрых¬ лить почву, чтобы уменьшить затрату энергии корнями расте¬ ний, и, во-вторых, придать почве состояние, в котором она может воспринять максимальное количество воды, причем вода не должна бесцельно испаряться в атмосферу, а в возможно боль¬ шем количестве должна быть использована сельскохозяйствен¬ ными растениями. Запасы энергии у растений пополняются прежде всего благо¬ даря свету и теплоте, причем теплота поступает как из атмо¬ сферы и внутренних слоев земли, так и в результате разложения органических веществ и, наконец, в результате дыхания самих растений'. Количества энергии, имеющиеся в распоряжении рас¬ тений, отнюдь не велики, и всякая потеря энергии может пони¬ зить урожай. Растения затрачивают некоторое количество энер¬ гии для роста в длину и в толщину-их корней. Обработка почвы должна эту потерю энергии ограничить. В противном случае раз¬ витие растений происходит ненормально. Это можно видеть, нат пример, при росте картофеля на необработанной компостной куче. 'Питательные вещества и воду картофель имеет в избытке, но так как почва недостаточно рыхла, то образуются очень пышно развитые растения сочно-зеленого цвета с крупными цветками. Однако при созревании они дают лишь мелкие, не¬ взрачные клубни. Следовательно, растение смогло проникнуть корнями в почву, но у него уже не хватило энергии, чтобы раз¬ двинуть твердые частицы почвы при росте клубней. Почве должна быть придана комковатая структура; поч¬ венные агрегаты благодаря спелости почвы и действию мороза должны приобрести рыхлое строение, чтобы корни растений могли раздавливать их и вдвигать в соседние промежутки (§ 14). Растения, отличающиеся особенно сильным ростом корней в толщину, как например картофель и кормовая свекла, следует окучивать. Особенно полезно окучивание для картофеля, о чем можно судить по растрескиванию гребней в период созревания. Для увеличения водоудерживающей, способности почвы также следует прежде всего разрыхлить ее, а затем придать комкова¬ тую структуру рыхлого сложения; таким образом, для достиже¬ ния обеих целей необходимо провести примерно одинаковые работы. Хотя разрыхленная почва содержит в единице объема примерно такое же количество воды, как и плотная заплывшая 1 Растения, как и животные, не могут использовать тепловую энергию для совершения работы. Все виды физиологической работы совершаются за счет свободной химической энергии, накопляющейся в так называемых макроэрги- ческих продуктах дыхания. — Прим. ред.
336 ГЛАВА VI почва, но рыхление значительно увеличивает общий объем пахот¬ ного слоя (иногда на 20%), и поэтому в почве удерживается гораздо больше воды. Обработка почвы должна способствовать сохранению накопленных запасов воды, поэтому она должна, во-первых, обеспечить поддержание комковатой структуры (§ 13) и, во-вторых, ограничить потери воды вследствие испарения ее в атмосферу (§ 20). Этим вкратце органичиваются задачи обра¬ ботки почвы. Перейдем к описанию способов обработки. Ранней весной, как только начнут обсыхать выступающие из земли комки и поверхность почвы приобретает серый цвет, сле¬ дует произвести шлейфование. Комки должны сохранить ту же влажность, что и остальная почва. Если они высохнут, то при первом ливне могут распасться, и тогда в этих местах почва за¬ плывет и потеряет хорошую структуру. С другой стороны, поверх¬ ность поля не должна быть приглаженной, так как тогда вода вследствие капиллярности будет подниматься до самой поверх¬ ности земли и испаряться. Чтобы избежать потерь воды, поверх¬ ность почвы слегка взрыхляют бороной, создавая тем самым изо¬ лирующий слой между более глубоким слоем земли, до которого происходит капиллярный подъем воды, и атмосферой. Поверхност¬ ное рыхление очень важно после уборки зерновых, когда почва обычно сильно заплывает. В этом случае вслед за жаткой сле¬ дует сразу же пустить лущильник. Наоборот, весной, особенно на легких почвах, лущения следует избегать, так как выворачивае¬ мая на поверхность влажная почва теряет при этом накопленную за зиму воду; следовательно, весеннее лущение может снизить плодородие легкой почвы. Поэтому весной, особенно на лесных почвах, рыхление следует производить, избегая оборачивания пласта, обычно при помощи культиватора или бороны. Для разрыхления верхнего слоя почвы и полного уничто¬ жения сорняков лучше всего применять .борону Нотзона. Изолирующий слой между почвой и атмосферой можно создать покрывая почву каким-либо материалом. Этот способ особенно удобно применять на пастбищах, которые покрывают измельчен¬ ным навозом. Весной оставшуюся солому сгребают и снова упо¬ требляют в качестве подстилки для скота. Для покрытия почвы можно использовать и створки люпинов, картофельную ботву, мякину и т. п. В течение всего вегетационного периода следует сохранять рыхлость верхнего слоя почвы и удалять все сорняки, которые расходуют большое количество почвенной воды. Как известно, в результате повторного рыхления и окучивания картофеля по¬ лучают не только наиболее чйстые поля, но благодаря лучшему водному режиму почвы и наивысшие урожаи. Как только растительный покров смыкается, всякая работа на поле прекращается. Растительный покров сам защищает почву
НЕКОТОРЫЕ ПРАКТИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ 337 от потерь воды путем испарения. Так как агрегаты почвы, осо¬ бенно под лиственными растениями, до конца вегетационного периода остаются влажными, то они не разрушаются дождями. Поэтому почва сохраняет свое первоначальное рыхлое строение. Это состояние почвы в практике часто называют «теневой спе¬ лостью», хотя для достижения ее новых процессов не требуется. После уборки зерновых культур почва обычно находится в уплотненном состоянии. Солнце и дождь, от которых зеле¬ ные хлеба так долго защищали почву, при созревании зер¬ новых могут непосредственно действовать на нее. При вспашке такой почвы получают комки столь же, если не еще более плот¬ ной структуры, чем до вспашки, потому что они образуются при разламывании почвы в наименее уплотненных местах. Комки подобной уплотненной структуры могут быть использованы рас¬ тениями только после значительного разрыхления их, для чего требуется действие мороза и достижение спелости (§ 14). Для использования действия мороза почву следует до насту¬ пления зимы перепахать. Хотя мороз глубже проникает в невспа¬ ханную землю, обладающую большей теплопроводностью, однако в ней не проявляется его разрыхляющее действие, так как плот¬ ные частицы почвы расположены слишком близко друг к другу и между ними нет достаточно крупных промежутков, в которые под действием мороза могут быть втиснуты или накрошены от¬ дельные почвенные частицы. Последнее, однако, необходимо, так как действие мороза в основном как раз и заключается в расши¬ рении этих узких промежутков почвы, определяющих ее уплот¬ ненную структуру. Таким образом, во всех отношениях зябле¬ вую вспашку следует предпочитать весновспашке. Только она обеспечивает полное использование влияния мороза. Для достижения хорошей спелости почва должна прежде всего содержать органическое вещество в форме навоза или зеленого удобрения. Тогда, при достаточной влажности и температуре почвы, после каждой глубокой обработки ее насту¬ пает состояние спелости. Процессы, вызывающие состояние спе¬ лости, также обеспечивают расширение узких пор почвы, разрых¬ ление агрегатов и повышение водоудерживающей способности почвы. Для достижения хорошей спелости никогда не следует пахать почву глубже существующего пахотного слоя. Мертвую, бедную гумусом почву никогда нельзя выворачивать на поверх¬ ность земли. В зависимости от метеорологических условий состоя¬ ние спелости почвы наступает через большее или меньшее число дней после ее вспашки. Признаком спелости является ощущение упругости при ходьбе по пашне. Нога немного погружается в землю и вокруг следов образуются концентрически расположен¬ ные узкие трещины, указывающие на места разрыва сцепленных структурных элементов. 2222 Зак. 2442. Почвоведение
338 ГЛАВА VI Полное использование действия мороза и процессов, приво¬ дящих к спелости, зависит от времени обработки полей. При зяб¬ левой и весенней вопашке оба эти фактора широко используются; при ограничении же только весновспашкой использование дей¬ ствия мороза почти полностью исключается. Для исследования этого вопроса Вольни1 поставил ряд опытов с возделыванием различных растений на тяжелой почве. Результаты, опытов приве¬ дены в табл. 150. Таблица 150 Культура Средний урожай) фа Урожай (в о/0 от среднего) при проведении зяблевой и весен¬ ней вспашки зяблевой вспашки весно¬ вспашки Яровая рожь . . 14,4 118 101 81 Рыжик посевной 12,5 105 101 94 Горох 11,6 108 103 89 Кукуруза .... 45,0 110 101 89 Картофель. . . . .200,2 110 103 87 Кормовая свекла 419,6 120 ПО 70 В среднем ... 112 ± 2 103 ±1 85 ±3 Средний урожай, характерный для каждого вида обработки почвы, был принят за 100, и урожай, полученный в каждом из трех случаев, вычислялся в процентах от него. Хотя, согласно данным этой таблицы, сочетание зяблевой пахоты и весновспашки существенно повышает урожай, не сле¬ дует обобщать эти результаты. На сухой почве необходимо пол¬ ностью отказаться от весновспашки, так как при этом нижние влажные слои почвы выворачиваются на поверхность, где из них испаряется вода. Уже по этой причине зяблевая вспашка имеет безусловное преимущество перед Весновспашкой. Однако часто зяблевая вспашка невозможна, так как у сель¬ ского хозяина осенью не хватает навоза, значительная часть ко¬ торого накапливается только в течение зимы. При возможности внесения весной хорошего навозного удобрения отказ от зяблевой вспашки никак нельзя считать ошибочным, поскольку навоз спо¬ собствует увеличению рыхлости почвы и повышению ее влагоем- кости. Он обеспечивает хорошую спелость почвы, и при выра¬ щивании пропашных культур почва способна в течение вегета¬ ционного периода снова запасти достаточное количество воды. •• Wollny Е., Forsch. Agrikulturphysik, 20, 250 u. f., 1897/1898.
НЕКОТОРЫЕ ПРАКТИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ 339 При этом чрезвычайно важно не допускать, чтобы разбросанный з поле навоз долгое время лежал на поверхности почвы и высыхал. От вспашки под озимую рожь можно вообще отказаться, если после предшествующей культуры, например картофеля, поле осталось в хорошем агрегатном состоянии. В этом случае доста¬ точно провести культивацию или боронование. Рожь требует плотного. нижнего слоя почвы, так что обычно непосредственно после вопашки поле обрабатывают кольчатым катком, который уплотняет нижние слои почвы, и рыхлят верхние слои ее бороной Нотзона. Если же предшественником ржи был картофель и имеет место «теневая спелость» верхнего слоя почвы, то нижние слои можно оставлять уплотненными. Следует только заметить, что это относится исключительно ко ржи, но не пшенице. Хотя предшествующая и последующая культуры определяют время обработки данного поля в пределах месяца или даже недели, никогда нельзя точно установить день обработки его, так как этот день зависит исключительно от состояния самой почвы, обусловленного в свою очередь предшествовавшими погодными условиями. Никогда не следует обрабатывать почву, если она еще слишком влажна, мажется и образует нераспадающиеся глыбы. В этом случае при обработке получаются агрегаты с уплотненной структурой, затвердевающие при высыхании, в ко¬ торые с трудом проникают микроорганизмы, способствующие своей жизнедеятельностью спелости почвы. При этом следует учесть, что нельзя ни боронить, ни пахать, а также взрыхлять подпочву, если нижний слой ее, который подвергается обра¬ ботке, чрезмерно увлажнен. Однако почву нельзя обрабатывать и в слишком сухом состоянии, так как результаты будут также отрицательными, а работа потребует больших тяговых усилий. Почву всегда следует обрабатывать в том состоянии влажности, при котором она легче всего поддается обработке, т. е. когда она насыщена гигроскопической водой (§ 15); тогда при вспашке она распадается на рыхлые агрегаты; частицы почвы скользят по по¬ верхности сельскохозяйственных орудий и друг по другу. Вода при этом действует как смазочное средство. Сельские хозяева- практики по опыту знают, когда почва достигает такого состоя¬ ния. Согласно Вольни, урожаи растений повышаются при увеличе¬ нии глубины обработки почвы. Это само по себе вполне понятно, так как длина корней однолетних сельскохозяйственных культур¬ ных растений доходит до 1—2 м, а обработка почвы, конечно, ни¬ когда не может достигнуть такой глубины (§ 47). Следует еще учесть, что корни растений растут в почве не только вертикально, но часто распространяются и вдоль тех слоев почвы, в которые они не могут проникнуть и которые поэтому надо разрушать. Все 22*
340 ГЛАВА VI же следует обрабатывать почву как можно глубже, но отнюдь не путем вспашки, которая никогда не должна производиться на глубину большую, чем пахотный слой. Чтобы сделать почву про¬ ходимой для корней растений и создать лучший сток воде, осо¬ бенно если есть основания опасаться ее застаивания, следует раз¬ рыхлять ее какими-либо иными способами. Наибольшее количество воды сохраняется в почве и может быть предоставлено культурным растениям благодаря своевре¬ менному уничтожению сорняков, так как сорняки для своего развития, так же как и культурные растения, требуют воды и питательных веществ. С полным правом можно сказать: «где растут сорняки, могут расти и полезные растения». Сами культурные растения также могут отнимать воду друг у друга. Для устранения этого производят мотыжение (например, свеклы) и прореживание слишком густых посевов. Хотя, со¬ гласно нашим опытам, на густозасеянном поле потери воды на транспирацию и испарение были лишь немногим больше, чем при редком посеве, все же, когда растения расположены не слиш¬ ком близко друг к другу, на каждое отдельное растение, есте¬ ственно, приходится большее количество воды и питательных веществ. Однако это не означает, что следует отдавать предпо¬ чтение редкому посеву; наоборот, исходя из физиологии растений, следует предпочитать более густой посев. Так, например, у люпина при густом посеве растения мало ветвятся, поэтому весь посев созревает более равномерно и уменьшается осыпание зерна. В остальных случаях, как мы уже видели, сразу же вслед за уборкой должна следовать вспашка. Лущение можно произво¬ дить даже тогда, когда снопы еще стоят в поле, чтобы по возможности успеть засеять поле промежуточной бобовой куль¬ турой. Чем раньше эта культура будет посеяна, тем больше *пользы она принесет в качестве зеленого корма или зеленого удобрения. На наших легких почвах даже одна неделя может оказаться решающей. После того как жнивье вспахано и тем самым прекращен подъем воды из более глубоких слоев земли на поверхность и посеяны азотфиксирующие лиственные рас¬ тения, затеняющие почву, обработку почвы, предшествующую зяблевой вспашке, можно считать законченной. Если затем из-за недостатка навоза приходится отказаться от подъема зяби, то лучше всего бобовые, предназначенные на зеленое удобрение, оставить стоять в поле. Погибнув от мороза или по другой при¬ чине, они покроют почву и явятся изолирующим слоем, сохра¬ няющим почвенную воду. Люпины, запаханные весной, оставляют в почве для последующей культуры большое количество азота; то же можно оказать и об озимой вике с подсевом озимого рапса, причем обе культуры хорошо перезимовывают.
НЕКОТОРЫЕ ПРАКТИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ 341 ОСОБЫЕ МЕТОДЫ ОБРАБОТКИ ПОЧВЫ При некоторых условиях климата и почвы требуются особые методы обработки почвы, которые мы рассмотрим здесь по¬ дробнее. ОБРАБОТКА НАИБОЛЕЕ ЛЕГКИХ ПОЧВ. МЕТОД ЖАНА Иногда вследствие климатических условий почва является особенно сухой, так что в период между уборкой основной куль¬ туры и обработкой поля под озимые необходимо по возможности экономить находящуюся в ней воду. Жан 1 предлагает в этих случаях отказаться от вспашки, чтобы не выносить более влаж¬ ную почву на поверхность, где из нее испарятся последние остатки воды. Рыхление же почвы он рекомендует производить при помощи бороны, культиватора и груббера, причем при каж¬ дом проходе орудия несколько увеличивать глубину захвата почвы. Этот способ, однако, пригоден лишь для самых легких песчаных почв, у которых таким образом удается разрыхлить более глубокие слои. Кроме того, он применим исключительно в таком климате, в котором в период между уборкой яровых хлебов и посевом озимой ржи нельзя ожидать выпадения осад¬ ков. Если же в этот период дожди выпадают, то почва для луч¬ шего обогащения ее водой должна быть предварительно вспа¬ хана. С другой стороны, в сухом климате и при сухой почве метод Жана имеет то неоспоримое преимущество, что много¬ кратная обработка почвы наилучшим образом уничтожает сор¬ няки. Правда, следует учесть, что при этих климатических и почвенных условиях они не особенно сильно развиваются. ОБРАБОТКА НАИБОЛЕЕ ТЯЖЕЛЫХ ПОЧВ Наиболее тяжелой почвой, которую я когда-либо встречал, является тяжелая глинистая почва на Яве (вулканического про¬ исхождения). Она содержит 92% глинистых веществ и гигро¬ скопичность ее доходит до 25% . ! Сведения об ее обработке были получены мной от безвре¬ менно скончавшегося директора сельскохозяйственной опытной станции в Пазореане Д. Д. Кобуса. Благодаря этой обработке и новым селекционным сортам ему удалось невиданно повысить урожай сахарного тростника. Эта почва делается пригодной для обработки исключительно благодаря ее орошению. Севооборот применяется следующий: 1 Aschenbach-Mauryssatis F., «Der Ackerbau ohne Bodenwen- dung zur Sicherstellung der Ernteertrage», Neudamm — Verlag J. Neumann, 1921.
342 ГЛАВА VI '///у//,'/////"' Сентябрь 1) сахарный тростник; 2) кукуруза; 3) рис; 4) земляной орех; 5) рис; 6) сахарный тростник. Иногда между земляным орехом в 4-м поле и рисом в 5-м поле вводят еще одно поле кукурузы. Для культуры риса почву на четыре с половиной месяца за¬ топляют водой, затем воду спускают и проводят поверхностную вспашку и боронование. Для посадки кукурузы острой палкой делают лунки и приливают в них немного воды. Иногда почву неглубоко (на 10— 15 см) вспахивают. Также обрабатывают ев и для зем¬ ляного ореха. При культуре сахарного тростника почву прежде всего осушают с по¬ мощью сети канав, затем проводят посадочные бороз¬ ды (рис. 39, а) глубиной 30 см и шириной 30—60 см. Вынутую из борозд почву рассыпают между борозда¬ ми, находящимися на рас¬ стоянии 60—90 см друг от друга, и предоставляют дей¬ ствию атмосферы и главным образом тропического солн¬ ца. При этом почва высы¬ хает, покрывается сетью мел¬ ких щелей и трещин и, так как она была положена рыхло, то приобретает комковатую структуру. Однако для этого необходимо, чтобы почва очень сильно высохла. Почву на дне борозд дополнительно разрыхляют на глубину 10 а и в июле в борозды высаживают саженцы сахарного тростника' (рис. 39, а). Растения понемногу засыпают лежащей между бороздами землей, так что борозды постепенно заполняются (рис. 39, б), и, наконец, яа их месте образуются холмики (рис. 39, в). При такой обработке в стеблевых узлах растений, засыпанных све¬ жей землей, все время образуются новые корни. Почва для за¬ сыпки должна быть совершенно сухой, так как влажная почва слипается, при этом теряется ее комковатая структура и разви¬ тие растений прекращается. В Восточной Яве в период муссонных дождей стебли сахар¬ ного тростника толщиной 3—5 см часто растут в высоту очень быстро; Кобус наблюдал недельный прирост в 35 см. Урожаи, полученные им в 1906 г. от двух наиболее урожайных разновид¬ Январь Р и с. 39. Возделывание сахарного трост¬ ника на Яве.
НЕКОТОРЫЕ ПРАКТИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ 343 ностей сахарного тростника, составляли в среднем свыше 1400 ц/га стеблей. К этому следует еще прибавить вес листьев и верхушек стеблей, которые не учитывались, однако составляют примерно 30% от учтенного веса стеблей, так что общий уро¬ жай растительной массы достигал 1800 ц/га. В качестве удобре¬ ния вносили 3,5 ц/га сернокислого аммония. обработка болотных почв Болотная почва пригодна для земледелия только после осу¬ шения (§ 20) и устранения избыточной кислотности. Однако если в ней находятся остатки ракушек, то ее известкование совер¬ шенна излишне, так как если б в почве были кислоты, они растворили бы эти ракушки. Осушение следует производить таким 'образом, чтобы удаляемая вода в любое время могла быть снова использована для увлажнения почвы. После осуше¬ ния болотную почву можно отнести к наиболее плодородным видам почвы. Под термином «культура болот» обычно понимали засыпку торфяников песком с целью сделать их пригодными для сельско¬ хозяйственного использования. У торфяников при засухе верхний слой высыхает так сильно, что лишь с трудом может снова впи¬ тывать воду. Он становится «вспученным». Растения, корни которых не успели пройти через этот верхний слой, при этом неминуемо погибают. Римпау-Кунрау и Вангенхейм-Клейн-Шпигель предложили предотвращать это явление, засыпая торфяник песком. Песок служит изолирующим слоем между почвой и атмосферой. По¬ скольку песок имеет крупные поры, капиллярный подъем в него воды из торфяника невозможен, вода доходит лишь до располо¬ женного над торфяником песчаного слоя, поэтому испарение ее в атмосферу сводится к минимуму и торфяник не вспучивается. Песчаный слой при этом насыщается влажным воздухом и ста¬ новится идеальным ложем для прорастания семян всех растений. Этому способствует и то, что находящийся на торфянике., слой песка, не содержащий капиллярной воды, прогревается сильнее и скорее, чем влажная торфяная почва, которая из-за охлажде¬ ния при испарении, большой теплоемкости и большой теплопро¬ водности во влажном состоянии является одной из наиболее холодных почв. Для создания такого идеального семенного ложа при посеве трав на лугах и пастбищах достаточен песчаный слой толщиной 3—5 см. Мелкие корешки быстро проникают через него в лежа¬ щий под ним влажный торфяник, где они в изобилии находят необходимую для них воду и питательные вещества. С полевыми культурами положение более сложно, так как для них почву нужно ежегодно обрабатывать и засевать заново.
344 ГЛАВА VI При этом, чтобы сохранить действие песчаного слоя, ни в коем случае нельзя допускать смешивания песка и лежащей под ним торфяной почвы. Упомянутые выше сельские хозяева и исследо¬ ватели нашли выход в том, что разбрасывали по торфянику вынутый со дна дренажных канав песок слоем в 10—12 см (на¬ сыпная культура на торфянике), что дало превосходные резуль¬ таты. Совершенно очевидно, что при такой малой толщине слоя песка допустима лишь очень мелкая вспашка или лущение; однако на торфяной почве более глубокое рыхление и не тре¬ буется, поскольку она сама по себе достаточно рыхла для про¬ никновения в нее как поверхностных вод, так и корней расте¬ ний. Нечего и говорить, что такой способ, естественно, требует больших затрат. Пожалуй, этим и следует объяснить, что в на¬ стоящее время все больше отходят от насыпной культуры на торфянике, тем более, что научились использовать торфяные почвы и иначе. I Современная культура на торфяных землях заключается в том, что и не применяя песка, мы не позволяем верхнему слою вспучиваться. Сразу после рыхления этот верхний слой снова приводят в тесное соприкосновение с лежащей под ним влажной торфяной почвой. Тогда капиллярное поднятие воды из нижних слоев к поверхности происходит быстрее, чем испарение, благо¬ даря чему вспучивание самого верхнего слоя торфяника пред¬ отвращается. Таким образом, на насыщенной водой торфяной почве мы сознательно должны добиваться поднятия грунтовых вод и испарения их с поверхности земли, чего мы всячески ста¬ раемся избежать на минеральных почвах. Для этой цели мы прежде всего используем кольчатые катки, уплотняющие под¬ почву, а при умеренной влажности почвы, — самые тяжелые катки. Естественно, что такая обработка обеспечивает хорошие всходы посевов. Поскольку торфяник, осушенный на правильную глубину и благодаря этому не имеющий чрезмерно кислой реак¬ ции, относится к наилучшим культурным почвам, на нем пре¬ красно развиваются не только все культурные растения, но и все сорняки и зачастую бывает очень трудно освободить от них поля. Наиболее верный способ удаления корневищных сорняков, как например пырея, заключается в измельчении их корней дисковой бороной с последующей, как можно более глубокой за¬ пашкой. Ни в коем случае нельзя допускать созревания сорняков, размножающихся семенами. Сорняки предъявляют такие же требования к воде и питательным веществам почвы, как и наши культурные растения. Даже если не принимать во внимание эти почвенные факторы роста, сорняки все же отнимают у культурных растений площадь питания и тем самым свет, в ко¬ тором последние для создания наивысших урожаев остро ну¬ ждаются.
НЕКОТОРЫЕ ПРАКТИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ 345 Вообще, торфяные почвы одинаково пригодны для всех куль¬ турных растений; однако при посеве озимых рекомендуется не¬ которая осмотрительность, так как при большой влажности почвы легко может случиться, что молодые растеньица, еще не образующие сплошного покрова, при заморозках будут выперты из почвы, причем корешки их обнажатся и они погибнут. Этого не следует опасаться при посеве озимой пшеницы, так как она начинает куститься только весной, при этом пускает новые корни и, таким образом, сама защищает себя от вымерзания. Вымер¬ зание при весенних заморозках представляет опасность лишь до тех пор, пока почва сравнительно сильно увлажнена и расти¬ тельный покров недостаточно густ. Кроме того, на неполностью осушенных торфяниках возможно также вымерзание ранних яровых посевов. При ясной погоде излучение тепла в мировое пространство (температура —273°) чрезвычайно велико, поэтому при добавочном охлаждении вследствие испарения почва может* промерзнуть, даже если температура лежащего над ней воздуш¬ ного слоя не опускается ниже нуля. Поэтому торфяники, распо¬ ложенные в низинах, особенно сильно страдают при поздних заморозках. Лесоводу рекомендуется в ясные ночи с подветрен¬ ной стороны сжигать сырой хворост, чтобы создать над моло¬ дыми растениями дымовую завесу, препятствующую излучению тепла. Сельским хозяевам следует на таких торфяниках во из¬ бежание повреждения заморозками производить более поздние посевы. Особо ценным растением для возделывания на торфяниках является конопля. Она допускает поздний посев и развивается на торфяной почве столь пышно, что подавляет все сорняки. Как правило, торфяная почва залегает довольно глубоко, нижние слои ее рыхлы и благодаря этому доступны корням растений, поэтому при отсутствии сорняков глубокая вспашка ее не требуется. МОТЫЖЕНИЕ И ОКУЧИВАНИЕ При мотыжении растений во время вегетации, во-первых, разрыхляют почву между растениями и тем самым уменьшают испарение воды из почвы, пока поле еще не покрыто сплошным растительным покровом; во-вторых, уничтожают сорняки, по¬ явившиеся между культурными растениями. Передовые сельские хозяева в окрестностях Мемеля уже около 30 лет постоянно про¬ изводят мотыжение, причем не только озимой пшеницы, но и овса и ячменя. При этом посевы последних до жатвы снова хо¬ рошо смыкались, так что весь ячмень созревал одновременно и давал пивоваренное зерно лучшего качества. От мотыжения ржи, требующей, как известно, более плотной почвы, следует воздержаться.
346 ГЛАВА VI Мотыжение клубне- и корнеплодов часто объединяют с оку¬ чиванием растений. Последнее производят с целью облегчить рост растений в толщину, поскольку на значительное утолщение корней и клубней в плотной почве потребовалась бы затрата большого количества энергии. Только в очень рыхлой почве, на¬ пример 'на торфянике, можно в крайнем случае обойтись без окучивания этих растений, в остальных случаях оно настоя¬ тельно рекомендуется. Однако окучивание рекомендуется и на торфяниках, если без него растения будут находиться в избы¬ точно влажной почве. На большом моховом болоте в Восточной Пруссии (торфяник) по этой причине на гребнях сажают так называемые «беляки». Беляками там называют картофель, по¬ тому что под действием торфяной почвы его кожица становится очень тонкой и белой, и он сильно отличается от картофеля, выросшего на минеральной почве. Для растений, корни которых очень сильно растут в толщину, одного окучивания недоста¬ точно; поэтому при помощи селекции выводят такие сорта, у ко¬ торых основное утолщение корня происходит на поверхности земли, как например у кормовой свеклы. Однако это не всегда целесообразно. Сахарная свекла обязательно должна вся си¬ деть в земле и ее следует окучивать. Конечно, урожай ее будет меньше, чем урожай кормовой свеклы. У многих растений, особенно у хлебных злаков, так же как у сахарного тростника, нижний стеблевой узел, оказавшись под землей, образует новые корни и придаточные почки, поэтому при окучивании в стеблевых узлах этих растений происходит- до¬ полнительное кущение. В Китае используют это свойство при подсадке культурных растений для заполнения плешин в посе¬ вах. При этом подсаживаемые растения сажают глубже, чем те, которые уже растут на поле, и тем самым получают особенно крепкие экземпляры.. Аналогичный способ применяется и у нас в садоводстве при пикировке рассады и лесоразведении. Однако древесные растения не следует сажать глубже, чем они стояли раньше. Другие же растения, как например огурцы, наоборот, при высоком окучивании стеблей пускают все новые корни, про¬ никающие в рыхлую, насыпанную вокруг почву, чтобы получить из нее воду и питательные вещества. Н. А. и Б. Н. Демчинские1, а также другие авторы много¬ кратно описывали в литературе различные способы окучивания. В крупных сельскохозяйственных предприятиях следует при¬ менять исключительно способ окучивания Демчинских, весьма 1 Demtschinsky N. A., Demtschinsky В. N.. «Die Vervielfachung und Sicherstellung der Ernteertrage». Verlag P. Parey, Berlin, 1909; «Die Ackerkultur, ihre Grundlagen, Methoden und neuesten praktischen Ergebnisse», Verlag P. Parey, 1911. Demtschinsky N. A., Rosenkrantz K., Deutsche Landw. Presse, 35, 675, 688, 800, 904, 1908.
НЕКОТОРЫЕ ПРАКТИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ 347 схожий с окучиванием, которое производили в течение десяти¬ летий ’ при выращивании сахарного сорго и других культурных растений. По этому способу при посеве рядки сближаются по два (ленточный посев) и остающаяся по обеим сторонам сво¬ бодная полоса земли служит для окучивания растений, которое проводится через 3—4 недели после посева. Этот способ особенно хорошо применим на сильно увлажненных почвах, так как рас¬ тения оказываются здесь как бы на насыпи; однако при этом надо следить, чтобы окучивание производилось осторожно и по¬ степенно и чтобы почва не была бы слишком влажной, так как в противном случае растения легко могут задохнуться. Егер-Кёнкендорф1 2 предлагает после окучивания прикатывать поле тяжелым, многозвеньевым (до семи звеньев) гладким кат¬ ком. Однако подобное прикатывание нельзя применять повсе¬ местно: оно оправдывается только при особых климатических и почвенных условиях. Для сухих почв чаще рекомендуется бороздной посев по спо¬ собу Шёнера и Демчинского, при котором семена высевают в предварительно проведенные лемехом окучника борозды, после чего поле выравнивают3. К сожалению, опыты с применением этого способа, проведенные нами на экспериментальной базе в Кенигсберге, не увенчались успехом. В результате окучивания время кущения овса настолько растянулось, что совпало с пе¬ риодом появления нового поколения шведской мухи, полностью уничтожившей значительную часть посевов. Конечно, это явле¬ ние было обусловлено сугубо местными обстоятельствами и ни в коем случае не может говорить против самого способа, однако оно призывает к некоторой осторожности. Предложенные раз¬ личными авторами способы «глубокого посева ржи» тоже в большинстве случаев оказались несостоятельными4. РЫХЛЕНИЕ ПОДПОЧВЫ Рыхление подпочвы не требуется на хорошо водопроницаемых песчаных и торфяных почвах. На всех суглинистых и глинистых почвах разрыхление подпочвы в первую очередь производят с целью разрушения «плужной подошвы». Плужная подошва образуется непосредственно под пахотным слоем вследствие того, что коллоидальные (глинистые) частицы пахотного слоя через созданные при обработке почвы более крупные поры 1 St rebel (in von der Goltz), Handbuch d. gesamten Landwirtschaft, 2 Bd., Tubingen, S. 529, 1889. 2Jager-Konkendorf, Illustr. Landw. Ztg., 120—122, 1918; Deutsche Landw. Presse, 45, 183—184 1918. 3 Rem у Th., Kreplin E., Landw. Jahrb., 42, 627, 1912. 4 Opitz, Ztschr. J. Pflanzenernahrung, Dfingung, Bodenkunde, 39 (84), 114—125, 1947.
348 ГЛАВА VI проникают в подпахотный слой и, осаждаясь в нем, уплотняют его. Более крупные поры должны обеспечить свободный сток из¬ лишней поверхностной воды (желательно в дренажную систему), для чего, естественно, совершенно не требуется проводить рыхле¬ ние на значительную глубину. В каждом отдельном случае глу¬ бину рыхления лучше всего определять по длине корней возде¬ лываемых культур. Для этого на толщину пахотного слоя или даже несколько глубже вырезают вертикальный столб почвы. Если при рассмотрении его некоторые слои оказываются нерав¬ номерно пронизаны корнями или при сдвигании не сохраняют комковатой структуры и распадаются, то в этих слоях почва «больна». Ей не хватает насущно необходимой спелости и по¬ этому ее нужно смешать с выше или ниже лежащей спелой почвой. При этом следует мелко оборачивать, но обязательно глубоко рыхлить почву, чтобы обеспечить захват больного слоя. Во всяком случае, никогда не следует "Пахать на глубину, пре¬ вышающую глубину пахотного слоя. «Мертвая» почва не должна попадать на поверхность, так как это причиняет растениям вред больший, чем польза от углубления пахотного слоя. Следова¬ тельно, подпочву нельзя распахивать, но ее следует перемеши¬ вать или рыхлить на месте. Эту работу можно объединить с глу¬ бокой вспашкой, применяя в одном сцепе с плугом почвоуглу¬ битель или же пуская прямо между рядами растений пропашной культуры, например между гребнями картофеля, глубокорыхля- щее орудие. Наиболее целесообразно при разрыхлении подпочвы одновре¬ менно со вспашкой применять специально для этой цели скон¬ струированные плуги, например плуг Клаузинга (заводы Рабе), и другие двухъярусные плуги. На почвах, особо склонных к образованию плужной подошвы, необходимо производить рыхление подпочвы при каждом случае возделывания пропашных культур, т. е. каждые 3—4 года. На других, менее заплывающих почвах обычно достаточно прово¬ дить эту работу не чаще чем каждые 6—8 лет, но по возмож¬ ности регулярно. В течение этого срока рыхлость подпочвы, не подверженной прямому воздействию атмосферы, обычно сохра¬ няется. ЧЕРНЫЙ ПАР Если обработка почвы не была своевременно проведена, то может случиться, что участок придется оставить необработанным, «под паром». Это, например, может иметь место на очень тяже¬ лых почвах в Восточной Пруссии. Здесь промежуток времени между уборкой яровых культур и обработкой под озимый посев часто весьма короток и в дождливый год обработка соответствую¬ щего поля может оказаться невозможной.
НЕКОТОРЫЕ ПРАКТИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ 349 Во время парования, естественно, возможна значительно луч¬ шая обработка почвы, так как ее можно проводить при соответ¬ ствующем состоянии почвы, не будучи связанным со временем. Однако не следует затягивать период черного пара сверх необхо¬ димого. Во всяком случае, за это время можно обогатить почву водой, так как культурные растения, потребляющие большое ко¬ личество воды, отсутствуют, сорняки уничтожаются соответ¬ ствующей обработкой, а поддержание верхнего слоя почвы в рых¬ лом состоянии позволяет свести к минимуму испарение воды с поверхности самой почвы. Однако с хозяйственной точки зре¬ ния оставление земли под паром является все же крайним сред¬ ством, к которому следует прибегать лишь в том случае, если иным способом нельзя сохранить хорошие качества почвы, что чаще всего и случается на наших самых тяжелых почвах. Если в связи с неблагоприятными климатическими условиями это яв¬ ление будет регулярно повторяться, следует подумать, не будет ли более выгодным использовать такого рода почвы под паст¬ бища или даже для лесоразведения. Здесь надо указать на обстоятельные опыты Ротмистрова', проводившиеся им в течение многих лет. Он показал, что в исклю¬ чительно засушливых областях путем составления соответствую¬ щего севооборота, подбора сортов и, особенно благодаря отдыху почвы под паром, можно надежно защитить урожай от засухи и что, следовательно, в этих случаях оставление поля под паром является уместным. Дояренко и особенно Стайку установили, что в условиях па¬ рования почва благодаря свободноживущим бактериям, а именно Azotobacter chroococcum, особенно сильно обогащается азотом. § 66. Удобрение почвы Говоря об удобрении почвы, следует прежде всего' различать органические и минеральные или искусственные удобрения. Орга¬ нические удобрения имеют исключительно важное значение для жизни грибов, способствующих спелости почвы. Органические удобрения содействуют разрыхлению почвы вследствие не только механических, но и физиологических процессов. Поэтому важно вносить их в почву в вирулентном, т. е. в свежем, состоянии. Нельзя допускать, чтобы они долго лежали на поле в разбросан¬ ном виде, так как при этом нарушается, если не полностью унич¬ тожается, жизнедеятельность низших организмов. Если навоз долго лежит на поле разбросанным, он выщелачивается, и в почву, в конце концов, запахивается лишь оставшаяся солома. В таких •Rotmistroff W. G. (Ротмистров В. Г.}, «Das Wesen der Diirrc». Dresden/Leipzig, Verlag Th, Steinkopff, 1926..
350 ГЛАВА VI случаях следует опасаться, что денитрифицирующие бактерии, поглощая имеющийся азот, уменьшат содержание его в почве и внесение навоза вместо повышения урожая приведет к пониже¬ нию его. Подобного рода «солома» не должна запахиваться в почву, ей место либо снова в стойле, либо в навозохранилище. Весьма важно также получение хорошего навоза. В навозохрани¬ лище он всегда должен быть уплотнен и увлажнен, чего можно достигнуть при хранении его в глубоких стойлах, в стойлах для молодняка или, наконец, при вывозке и укладке в штабели. В самом навозе, до вывозки его в поле, происходит процесс со¬ зревания (брожение); после вывозки в поле этот же процесс дол¬ жен продолжаться в почве. Поэтому вывезенный в поле и раз¬ бросанный по нему навоз следует как можно скорее запахать. В этом случае в удобрении наиболее полно сохраняется азот, который иначе при высыхании навоза улетучивается в виде аммиака. При запашке в качестве зеленого удобрения бобовых растений дело обстоит несколько иначе. Прежде всего микроорганизмы, разлагающие эти органические удобрения, находятся не в запа¬ хиваемых растениях и, следовательно, не в удобрении, а в почве, в которой и протекает их первоначальная деятельность. Вообще, по-видимому, разложение растений, запаханных на зеленое удо¬ брение, происходит тем быстрее, чем больше они содержат воды. В люпине количество воды так велико, что процесс разложения органического вещества и вследствие этого выделение органиче¬ ски связанного азота происходит столь бурно, что часть его уже не может быть использована последующими культурными расте¬ ниями (§ 52).. Поэтому может быть целесообразно столь соч¬ ные растения перед запашкой на зеленое удобрение скаши¬ вать и давать им подвянуть. Опыты такого рода пока еще не были проведены. Другие растения, служащие зеленым удобре¬ нием, например сераделлу, подсушивать перед запашкой не тре¬ буется. Количество азота, ассимилируемое бобовыми растениями из воздуха, весьма значительно. Даже не учитывая азота, содержа¬ щегося в корнях бобовых, и принимая, что он взят ими из почвы, можно рассчитывать, что благодаря бобовым почва получит сле¬ дующие количества азота (табл. 151). Мы нашли, что картофель, посаженный после желтого люпина, использовал 1,0 ц/га накопленного люпином азота (§ 56), что соответствует, например, 5 ц/га сернокислого аммония. Другие необходимые растениям питательные вещества, в ча¬ стности калий и фосфорная кислота, которые также переходят в почву из зеленого удобрения, учитывать не следует, поскольку эти вещества были ранее поглощены из этой же почвы бобовыми растениями.
НЕКОТОРЫЕ ПРАКТИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ 351 Таблица 151 Культура Урожай сена, ц/га Содержание азота, о/о Обогащение почвы азотом, фа Сераделла .... 24—60 2,2 0,53—1,32 Желтый люпин 32—40 2,7 0,86—1,06 Белый „ 30—60 2,7 0,81—1,62 Синий „ 30—60 2,7 0,81—1,62 Вика 32—64 2,3 0,74-1,47 Горох 30—50 2,3 0,69—1,15 Однако Опитц и Маурманн 1 показали, что после запашки зе¬ леного удобрения содержащиеся в нем калий и фосфорная кис¬ лота снова могут быть использованы последующими культурами. С навозом дело обстоит иначе. Одна тысяча частей навоза содержит следующее, указанное в табл. 152, количество частей питательных веществ: Таблица 152 Вид навоза Азот Калий Фосфорная кислота Навоз свежий 4,5 4,5 2,0 Навоз че]эез 3—5 мес., хорошо сохранившийся 5,4 7,0 2,5 То же, но при крытом навозохранилище .... 5,8 7,5 3,0 Навоз из глубокого стойла 7,0 8,0 3,5 Согласно нашим опытам (§ 55), растения способны воспри¬ нять до 100% содержащейся в навозе фосфорной кислоты и до 70% имеющегося в нем калия. Переходим к вопросу о потребности почвы в основных пита¬ тельных веществах для получения наиболее высоких урожаев растений. Эта потребность удовлетворяется внесением в почву или навоза, или искусственных удобрений. Азотные удобрения. Среди питательных веществ азот занимает особое место. Это объясняется тем, что для обеспечения максимальных урожаев почва должна содержать не менее 10 ц/га чистого азота, т. е. в два раза больше, чем калия, и в три раза 1 Opitz, Maurmann, Ztschr. f. Pflanzenemahrung u. Bodenkunde, 33, 133 u. f., 1943.
352 ГЛАВА VI больше, чем фосфорной кислоты. Это количество соответствует примерно 50 ц/га сернокислого аммония. Столь большие количе¬ ства азота, пожалуй, можно обнаружить в низинных торфяных почвах; в минеральных почвах таких запасов азота быть не мо¬ жет. К тому же восполнить недостающее в почвё количество азота не представляется возможным. В искусственных удобре¬ ниях азот находится в воднорастворимой форме и может даваться растениям лишь в очень небольших дозах, так как в противном случае растения будут страдать от плазмолитических явлений, что вызовет снижение урожая. Поэтому в почву можно вносить максимум шестую часть азота, необходимого для создания наи¬ высшего урожая (около 1,6 ц/га N). Почти ни одна почва не содержит азот в количестве, необходимом для получения наивыс¬ ших урожаев, и поэтому почти всякая почва хорошо отзывается на азотные удобрения. Следовательно, почва не нуждается в ис¬ следовании на содержание азота; мы заранее знаем, что ее надо удобрить азотом, и внесение в нее таких доз азота, какие только переносят культурные растения, всегда эффективно. Эти дозы можно определить по данным полевых опытов (§ 36). Имеется ряд признаков, указывающих на недостаток азота в почве; на¬ пример, весной следует обратить внимание на поля с яровыми; на месте, где стояли лошади, растения имеют более темно-зеле¬ ную окраску, чем на остальном поле. На посевах яровых, удоб¬ ренных весной азотом, выделяются темно-зеленые полосы, вы¬ званные неравномерным разбрасыванием удобрений. Эти при¬ знаки говорят о том, что наши растения могли бы использовать значительно большие количества азота. Однако во избежание полегания мы можем вносить под зерновые культуры не больше 3 ц/га 20-процентных минеральных удобрений. Причем под ози¬ мые осенью следует вносить не более ’/4 этого количества, так как потребность молодых растений в азоте еще не велика, и сле- дут опасаться вымывания внесенного азота зимними водами; остальные 3/4 этой дозы вносят весной в виде поверхностного удобрения. Наоборот, под растения, не склонные к полеганию, например пропашные культуры, кукурузу, коноплю и т. д. и под культуры, уборка которых производится раньше, чем может на¬ ступить полегание (например, рожь на зеленый корм), можно с успехом вносить азот по крайней мере в двойном количестве. Но этим приходится ограничиться, и, по-видимому, дальнейшее обогащение почвы азотом при помощи искусственных удобрений невозможно. Однако такое обогащение возможно при внесении в почву азота в органической форме. Органически связанный азот в той форме, в которой он находится в навозе или в зеленом удоб¬ рении, усваивается растениями не столь быстро, так что нет осно¬ ваний опасаться снижения урожая. Органические соединения медленно разлагаются в почве, и азот лишь постепенно исполь¬
НЕКОТОРЫЕ ПРАКТИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ 353 зуется культурными растениями. Это позволяет без ущерба вно¬ сить в почву весьма значительные его количества. Поэтому мы должны стремиться по возможности использовать все имеющиеся органические удобрения, чтобы хоть в какой-то мере обогатить почву азотом и благодаря этому получать более высокие и устой¬ чивые урожаи. Повышение урожая благодаря органическим азотным соеди¬ нениям будет тем больше, чем большее время в течение вегета¬ ционного периода от этих соединений будут отщепляться все новые количества селитры. Это явление мы наблюдали при вне¬ сении чистого овечьего помета, в результате чего урожаи вы¬ росли почти вдвое (§ 51). При этом определенную роль играют микробиологические процессы в почве, которые требуют еще до¬ полнительного исследования. Чтобы достичь таких результатов при внесении других видов навоза, целесообразно переслаивать их овечьим пометом. Калийные и фосфорные удобрения. При интен¬ сивной системе удобрения, когда стремятся получить наивысшие урожаи, какие только может дать почва, если страна обеспечена достаточным количеством минеральных удобрений и отдельные хозяева тоже в состоянии обеспечить свои хозяйства нужными количествами их, следует стараться достигнуть по крайней мере 95% наивысшего урожая, которого можно достигнуть благодаря калийным и фосфорным удобрениям. Это возможно, если данная почва содержит 3,3 ц!га чистого калия и 2,2 ц/га чистой фосфор¬ ной кислоты, что соответствует примерно 8 ц/га 40-процентной калийной соли и 13 ц/га томасшлака. Такие количества указан¬ ных питательных веществ и сейчас еще имеются во многих наших почвах; если же в почве запас этих веществ меньше, то его сле¬ дует восполнить до указанной величины путем внесения удобре¬ ний. Поскольку и в этом случае нельзя беспланово разбрасывать удобрения, хотя от избыточного удобрения посевы и не постра¬ дают, и так как из экономических соображений, безусловно, сле¬ дует избегать удобрения всех тех полей, на которых оно не вызы¬ вает повышения урожайности, необходимо знать содержание калия и фосфорной кислоты в почве. Внесение удобрений там, где они не обусловливают повышения урожайности, следует рас¬ сматривать не только как грубую ошибку сельского хозяина, при¬ чиняющую ущерб его собственному хозяйству, но одновременно как расточение всенародного достояния, применение которого в другом месте принесло бы соответствующее увеличение урожая. Если же содержание фосфорной кислоты и калия в почве изве¬ стно, то можно определить количество, которого не хватает до 3,3 ц/га чистого калия и 2,2 ц/га чистой фосфорной кислоты, и тем самым установить необходимое количество удобрекий. Точ¬ ное определение* содержания питательных веществ в почве 23 Зак. 2442. Почвоведение
354 ГЛАВА Vt возможно только путем ее анализа. С этой целью в 1923 г. в Восточной Пруссии было организовано Общество Митчерлиха, которое в последнее время перед войной на четырех больших опытных станциях в Кёнигсберге, Инстербурге, Алленштейне и Мариенбурге производило определение содержания питательных веществ в почве. Ежегодно в 23 200 вегетационных сосудах опре¬ делялось содержание питательных веществ в присылаемых образ¬ цах почвы, и на основании этого отдельным сельским хозяевам давались советы по удобрению полей. Эти исследования принесли в свое время большую пользу. Теперь, когда в сельскохозяйственной практике нельзя еще в прежних масштабах использовать метод вегетационных опытов, каждый сельский хозяин для определения необходимых доз удо¬ брения должен сам на своем поле проводить точные опыты с удо¬ брением. Поскольку подобного рода данные справедливы для соответ¬ ствующего поля в течение нескольких лет, то целесообразно одно¬ временно составлять баланс питательных веществ, учитывая для каждого поля количество питательных веществ, вынесенное из почвы урожаем растений, и количество питательных веществ, внесенное в почву с удобрениями. Делается это примерно сле¬ дующим образом. Прежде всего, если известен урожай только зерна или только корней или клубней, устанавливают урожай соломы или ботвы, пользуясь приведенными в табл. 153 соотношениями. Таблица 153 Культура Соотноше¬ ние зерна и соломы Культура Соотноше¬ ние зерна и соломы Культура Соотноше¬ ние корней и листьев или клуб¬ ней и ботвы Пшеница . . . 1 :2,0 Вика 1:1,6 Кормовая Рожь 1:2,5 Люпин .... 1 :1,8 свекла . . 1 :0,25 Озимый ячмень 1 :1,8 Озимый рапс . 1 :1,8 Сахарная Яровой ячмень 1:1,5 Белая горчица 1 :2,0 свекла . . . 1 :0,60 Овес 1 :2,0 Красный клевер 1 :5,0 Брюква . . . 1 :0,20 Гречиха . . . 1:1,5 Люцерна . . . 1 :4,5 Турнепс . . . 1 :0,20 Г орох .... 1 :1,6 Морковь . . 1:0,25 Картофель 1 :0,30 Эта таблица, а также табл. 155 взяты из календаря Менцеля и Ленгерке на 1929 г., ч. I. Приведем здесь пример определения баланса для калия и фосфорной кислоты (табл. 154).
НЕКОТОРЫЕ ПРАКТИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ 355 Таблица 154 Баланс питательных веществ, ц/га калий фосфорная кислота В почве должно быть 5,00 3.33 I. Внесено под картофель 300 ц/га навоза . . 1,35 0,60 Наличие ... 6,35 3,93 При уборке картофеля вынесено из почвы: в 200 ц/га клубней картофеля 1,20 0,28 в 60 ц/га картофельной ботвы 0,51 0,10 Итого . . . 1,71 0,38 II. Остается в наличии на 2-й год: 4,64 3,55 Внесено в 2 ц/га 40-процентной калийной соли 0,80 Общее наличие . . . 5,44 3,55 При уборке овса из почвы вынесено: в 25 ц/га зерна 0,13 0,21 в 50 ц/га соломы * 0,80 0,18 Итого . . . 0,93 0,39 III. Остается в наличии на 3-й год: 4,51 3,16 Внесено в 2 ц/га 40-процентной калийной соли 0,80 в 2 ц/га суперфосфата 0,36 Общее наличие . . . 5,13 3,52 При уборке ржи вынесено из почвы: в 22 ц/га зерна 0,13 0,19 в 55 ц/га соломы 0,55 0,14 Итого . . . 0,68 0,33 IV. Остается в наличии на 4-й год 4,63 3,19 и т. д. 23*
356 ГЛАВА VI Содержание питательных веществ в урожае растений .опреде¬ ляют по табл. 155, в которой приведена доля питательных ве¬ ществ в 1000 частях соответствующей продукции растений. Если в какой-либо год был получен наивысший урожай, то, используя баланс питательных веществ, следует создавать усло¬ вия для получения его ежегодно. При этом, однако, надо следить, чтобы в конце вегетационного периода содержание питательных веществ в почве не было значительно ниже 3,3 ц/га чистого калия и 2,2 ц/га чистой фосфорной кислоты; поэтому, особенно для корнеплодов, рекомендуется заранее вносить в почву 1—2 ц!га 40-процентной калийной соли *. Количество удобрений, необходимое почве, можно определять, исходя только из баланса питательных веществ и не исследуя содержание этих веществ в почве, как это обычно и делается в сельскохозяйственной практике. В этом случае в почве никогда не будет недостатка в соответствующем питательном веществе. Однако при определении потребного количества удобрения, исходя только из баланса, нельзя учесть наличие в почве излишка питательных веществ, и часто удобрения будут вноситься и на те поля, на которых они не требуются. С другой стороны, если в почве к моменту начала составления баланса не окажется достаточного количества питательных ве¬ ществ, на ней никогда нельзя будет получить наивысший урожай. Так, например, если в первый год урожай составит лишь 70% от наивысшего урожая, то затем каждый год мы будем получать лишь эти 70% и никогда не получим 100% урожая, который мо¬ жет дать эта почва. Иногда в хозяйстве нет нужных средств для осуществления всех тех мероприятий по удобрению, какие требуются ддя дан¬ ной почвы. Бывает и так, что необходимых удобрений нет в про¬ даже или, как это было вскоре после войны, во всей стране имеется недостаток искусственных удобрений и приходится пере¬ ходить к экстенсивной системе удобрений. В этом случае не мо¬ жет быть и речи о получении в каждом случае наивысших уро¬ жаев; наоборот, имеющиеся незначительные количества калийных и фосфорных удобрений следует вносить только на те поля, на которых они могут дать наибольший прирост урожая. Наивысшие урожаи, а тем самым и наибольший прирост урожая благодаря удобрению дают в первую очередь поля с наи¬ более плодородной почвой, находящиеся в хороших климатиче¬ ских условиях, засеянные теми культурами и сортами их, которые сами по себе дают наибольшее количество сухого вещества на гектар. Чем больше наивысший урожай А, тем больше должен , 1 М i t s с h е г 1 i с h Е. A., «Die Dtingerberatung», М. Niemeyer, Halle/Saale, 1948.
НЕКОТОРЫЕ ПРАКТИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ 357 Таблица 155 Содержание питательных веществ кг/т Азот Калий Фосфорная кислота Азот Калий Фосфорная кислота Зерно Солома Озимая рожь 14,0 6,0 8,5 4.5 10,0 2,6 Озимая пшеница . . . 16,0 5,0 8,5 4,5 9,0 2,0 Озимый ячмень .... 17,0 6,5 6,6 6,5 12,0 1,8 Яровая рожь 18,0 6,0 9,2 5,6 7,5 2,0 Яровая пшеница .... 20,5 6,0 8,5 5,6 7,5 2,0 Яровой ячмень .... 15,0 5,5 8,5 5,0 10,0 2,0 Овес 18,0 5,0 8,5 6,5 16,0 3,5 Конские бобы 40,8 12,9 12,1 12,5 19,4 2,9 Горох 36,5 12,5 10,0 14,0 5,0 3,5 Вика 44,0 8.0 9,9 14,0 5,0 3,5 Люпин 48,0 11,4 14,2 10,0 17,7 2,5 Озимый рапс 35,0 10,0 18,0 7,0 10,0 2,5 Гречиха 18,0 2,7 5,7 8,0 24,2 6,1 Красный клевер .... 40,5 13,5 13,5 12,5 12,0 4,4 Сераделла . 34,0 8,2 7,8 Белая горчица ..... 30,0 5,9 14,6 Корни и клубни Листья и ботва Кормовая свекла . . . 1,9 4,2 0,7 3,0 2,5 0,8 Сахарная свекла .... 2,0 2,5 0,8 3,0 5,0 1,0 Брюква 2,1 3,5 1,1 3,4 4,2 2,0 Турнепс 1,8 2,9 0,8 3,0 23 0,9 Кормовая морковь . . 1,8 4,0 1,1 3,4 6,0 0,8 Картофель 3,2 6,0 1,4 3,0 8,5 1,6 Сено Зеленый корм Луговые травы .... 17,0 18,0 7,0 4,5 5,2 2,0 Луговые травы с удо¬ \ бренных заболоченных лугов 20,8 24,4 6,2 3,6 4,3 1,2 Отава 19,1 22,3 5,9 5,5 5,3 1,4 Люцерна ....... 26,0 15,1 6,5 7,0 3,0 2,0 Клевер красный .... 19,7 15,0 5,6 6,0 4,4 1,3 Клевер розовый .... 21,0 ИД 4,1 5,1 2,3 0,8 Клевер белый 23,2 13,1 7,8 7,0 3,0 1,8 Клеверо-злаковая смесь 173 20,0 5,3 5,3 7,6 1,6 Сераделла 24,5 31,9 9,1 4,2 7,7 2,2 Люпин * 27,4 8,0 5,8 5,5 1,5 1,1 Белая горчица .... 5,2 4,0 0,5 Гречиха 17,0 21,4 4,2 4.0 3,8 0,8
358 ГЛАВА VI быть и прирост урожая. Далее, прирост урожая должен быть тем больше, чем меньшее количество соответствующего питательного вещества первоначально находилось в почве. Из закона совокуп¬ ного действия факторов роста известно, что первый центнер удобрения всегда обусловливает больший прирост урожая, чем второй, второй — больший, чем третий, и т. д. Поэтому необхо¬ димо знать содержание соответствующих питательных веществ в почве. Это тем более существенно, что калий и особенно фос¬ форная кислота имеют высокий коэффициент действия и недо¬ статок их в почве вызывает очень резкое снижение урожайности, которое необходимо приостановить. Сельский хозяин должен сам, на своем поле, простыми опытами с удобрениями (описанными в § 37 и § 40) в каждом отдельном случае определить, доста¬ точно ли питательных веществ в почве. Если при полевом опыте соответствующее удобрение обусловливает повышение урожая примерно на 20 %, то обязательно применение его и в следующем году, притом в тем большем количестве, чем выше был вызван¬ ный им прирост урожая. В периоды, когда в стране ощущается недостаток удобрений, следовало бы давать возможность при¬ обретать их только тем сельским хозяевам, которые посредством опытов с удобрениями могут доказать, что удобрение полей в их хозяйстве дает значительное повышение урожая. Известкование. Известкованию в сельском хозяйстве следует уделять особое внимание. Оно отнюдь не преследует цели обеспечить растения кальцием, так как почти в любой почве он содержится обычно в достаточных для наших растений количе¬ ствах. Кроме того, в почву постоянно вносятся значительные ко¬ личества кальция как с фосфорсодержащими удобрениями, так и в виде цианамида кальция и известковой и известково-аммиач¬ ной селитры, так что в почве обычно не возникает недостатка кальция. Однако для улучшения реакции почвы часто требуется внесение больших количеств извести, которые намного превышают потребность растений и в этом питательном веществе (§ 35). Известкование улучшает тяжелые, склонные к подкислению почвы и придает им более рыхлую структуру, благодаря чему значительно ускоряется просачивание в подпочву поверхностных вод. Все же и при известковании следует соблюдать осторож¬ ность, и если в течение первого года не достигается желаемый результат, то большие количества извести лучше вносить не в один год, а в два приема, в течение двух последовательных лет. Ничего не может быть опаснее, чем создание путем избыточного известкования щелочной реакции почвы; в этом случае чрезвы¬ чайно трудно (пожалуй, только внесением марганцевых или сер¬ ных удобрений) возвратить почве утраченное. плодородие. При¬ менение наряду с углекислым кальцием негашеной или жженбй извести следовало бы допускать только на тяжелых почвах; на¬
НЕКОТОРЫЕ ПРАКТИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ 359 оборот, на легких почвах, на которых реакция изменяется быст¬ рее, следует применять исключительно углекислый кальций и мер¬ гель. На этих почвах при неблагоприятной реакции под картофель обычно достаточно внести б ц/га тонкоразмолотого углекислого кальция в виде поверхностного удобрения, не опасаясь при этом появления на картофеле парши. Более тяжелые почвы легко пе¬ реносят в таких случаях удвоенные дозы углекислого кальция или равные дозы жженой или негашеной извести; последняя, по данным Лихти *, более активна. Вообще известковое удобрение действует тем быстрее, чем тоньше его размол; если же удобре¬ ние должно действовать более медленно, то лучше пользоваться крупнозернистым материалом1 2. Известкование проводят незави¬ симо от поверхностного удобрения картофеля обычно в конце лета или осенью. Так как кислотность почвы в большинстве слу¬ чаев проявляется лишь местами, следует обратить особое внима¬ ние на клеверные поля. Если местами красный клевер не всходит или находится в угнетенном состоянии, не будучи при этом зара¬ жен клеверным раком, и при отсутствии повилики, можно почти с полной уверенностью считать, что почва на этих участках имеет чрезмерно кислую реакцию и перед вспашкой следует внести на них повышенные дозы извести. Кроме того, сельскому хозяину- практику рекомендуется определять реакцию почвы в своем хо¬ зяйстве, что не представляет трудностей (§ 35). Если значение pH ниже 4,5—5,0, то известкование, безусловно, .необходимо; если pH не достигнет величины 6,0, его следует повторить и на следующий год. При этом, конечно, следует учесть, как показали мои исследования в Кутчлау, что в сухой год значение pH на легких почвах на 0,5—1,0 выше, чем во влажный год. Как уже было сказано, для изменения реакции на тяжелых почвах требуются более высокие дозы извести, чем на легких; максимальные дозы ее необходимы в тех случаях, когда требуется не только создать почвенную реакцию, благоприятную для ра¬ стений, но и обеспечить разрыхление наиболее тяжелых почв. При некоторых условиях может потребоваться в течение двух после¬ довательных лет внесение по 10 ц/га и даже больше негашеной извести. Избыточное известкование не только усиливает разложение гумусовых веществ, но, согласно нашим новейшим исследованиям, столь сильно связывает фосфорную кислоту почцы, что делает ее недоступной для растений. Поскольку при избыточном извест¬ ковании ослабляется действие вносимой в виде удобрений фосфорной кислоты, в периоды, когда ощущается большой 1 Liechti Р., Truninger Е., Mitt. d. D. L. G.. 618 u. f., 1916; Landw. Jahrb. d. Schweiz., 481 u. f., 1916; 571 u. f., 1918. 2 Christensen H. R., Tidsskrift for Planteavl., 25, 377—522, 1918. H a- ger G., Kern J., Jour. f. Landw., 64, 325—342, 1916.
360 ШЬА W недостаток фосфорных удобрений, известкование почвы следует проводить особенно осторожно. Неорганические, т. е. искусственные удобрения, особенно азот¬ ные, нельзя запахивать слишком глубоко и задолго до посева. Однако если они не растворимы в воде, то во избежание потерь и для стимулирования растворимости питательных веществ их надо, подобно органическим удобрениям, полностью запахать в почву. Искусственные удобрения следует вносить в тот слой почвы, который уже содержит и в состоянии удержать наиболь¬ шее количество воды, так как с увеличением содержания воды в почве увеличивается и растворимость солей и тем самым усвое¬ ние их растениями. Наиболее целесообразно заделывать удобрения примерно в верхнюю треть пахотного слоя. Обычно равно¬ мерно рассеянные удобрения заделывают пружинным культива¬ тором, груббером или бороной. Воднорастворимые соли, из кото¬ рых могут вымываться питательные вещества и которые не разлагаются на воздухе, вносят в виде поверхностного удобрения или слегка заделывают бороной. Легко разбрасываемые удобрения рекомендуется вносить до посева или одновременно с рядовым посевом, что обеспечивает более экономное расходование и более равномерное распределе¬ ние их *. Если при этом искусственное удобрение местами и ока¬ жется более концентрированным, то опасность быстрого его за¬ крепления (как у фосфорной кислоты) значительно меньше. По этой же причине такие удобрения, как суперфосфат, рекомен¬ дуется применять в крупнозернистом виде1 2. С другой стороны, конечно, высокая концентрация легкорастворимых солей может оказать вредное влияние на процесс прорастания семян3. Однако, поскольку молодое растение сперва получает питательные веще¬ ства из эндосперма самого семени, можно с успехом избежать этого вредного действия, внося удобрения не в посевные рядки, а по возможности в середину междурядий4. По Фейлитцену5, для получения наивысших урожаев мине¬ ральные удобрения под различные растения следует заделывать на неодинаковую глубину. Он поставил ряд опытов с заделкой удобрения на глубину: 0—20 см; 0—40 см; 20—40 см; 40—50 см. При этом наивысшие урожаи были получены у тимофеевки при 1 G у к г f & s U. A. J., Deutsche Landw. Presse, 37, No. 76, 1910; 38, No. 17, 29, 30, 1911. 2 Torstensson G„ Eriksson S., Ann. Landw. Hochschule Schweden, Б, 377—403, 1938; 6, 89—107, 1938; 2. Bericht d. Gemeinschaftsarbeit d. Intern. Bodenk. Gesellsch., 14., Stockholm, 1939. Mitscherlich E. A., Ztschr. Bo- denkunde u. Pflanzenernahrung, 28 (73), 76—80, 1942. 3 Haselhoff E„ Fiihlings’s Landw., 65, 242, 1916; Pomorski, Ztschr. f. d. landw. Versuchswesen in Osterreich, 3, 648 u. f., Jg. 1900. 4 F1 о e s s R., Deutsche Landw. Presse, No. 79/80, 1919. 6 F e i 1 i t z e n H. v., Mitt. d. Deutschen Landw. Gesellschaft, 666, 1909.
НЕКОТОРЫЕ ПРАКТИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ 361 втором варианте опыта, у фасоли — при третьем, у овса и розо¬ вого клевера — при четвертом варианте опыта. Однако эти опыт¬ ные данные справедливы только для данной почвы и для данного климата; они недостаточно точны, чтобы ими можно было руко¬ водствоваться в практической деятельности. Каждый сельский хозяин должен от случая к случаю принимать решение, исходя из только что приведенных соображений. Навозную жижу во из¬ бежание потерь из нее азота следует заделывать в почву немед¬ ленно, причем в рядки лучше всего вносить ее при помощи ра- стениепитателя Плата. Тогда действие ее как «поверхностного удобрения» будет равно действию чилийской селитры *. Однако азот навозной жижи может быть использован растениями лучше, если навозную жижу применяют для поливки компостных куч и навозохранилищ (в последнем случае она служит также для по¬ лучения искусственного навоза), а затем вывозят вместе с наво¬ зом, разбрасывают и заделывают в почву. § 67. Посев и посадка Подготовка семенного материала зависит от характера се¬ мян. Для мелких семян почву следует подготовить более тща¬ тельно, чем для более крупных. Это необходимо уже потому, что при более грубой подготовке семенного ложа мелкие семена заделываются неравномерно и местами слишком глубоко, что влияет на их всхожесть. Более грубые комки или глыбы остав¬ ляют на поле только при обработке почвы под озимую пшеницу и другие культурные растения, которые склонны к вымерзанию, т. е. под действием мороза легко выпираются из почвы. При этом рассчитывают, что под действием мороза комки распа¬ дутся и частицы почвы прикроют обнаженные корешки. Если этого не произойдет, то при достаточной влажности почвы вес¬ ной всегда можно разрушить эти комки катком или бороной и тем самым прикрыть растения почвой. Чтобы избежать вымерзания растений, перед посевом все¬ гда следует позаботиться о создании поверхностного стока воды из низко расположенных мест, для чего проводят сточные бо¬ розды. Если почва промерзает на более или менее значитель¬ ную глубину так, что становится водонепроницаемой, то в ни¬ зинках при отсутствии стока вода застаивается, «загнивает», т. е. подкисляется, и тем самым отравляет растения или даже просто затопляет их, вследствие чего они погибают. Что касается глубины заделки семян, то придерживаются правила: в тяжелой почве заделывать семена на вдвое меньшую 1 В1 а п с k, Geilmann, Giesecke, А11 е rj. Journ- f, Landw., 69, 215-235.
362 ГЛАВА VI глубину, чем в легкой. Во всяком случае, зерно должно лежать в почве на глубине, которая обеспечивает достаточное коли¬ чество влаги для прорастания и развития всходов, иначе не бу¬ дут получены равномерные всходы и равномерный стеблестой. С другой стороны, семена должны заделываться достаточно мелко, чтобы ростки не тратили много сил, пробиваясь через слой почвы на поверхность. Крупные семена растений, обла¬ дающих большей энергией прорастания, можно для безопас¬ ности, заделывать несколько глубже. Обычно энергия всходов соответствует размерам семян, но при этом, конечно, нельзя ориентироваться на размер бобов, покрывающих семена, как например у эспарцета и сераделлы, или клубочков, как у кор¬ мовой свеклы. Итак, чем больше семя, тем глубже можно его за¬ делывать в почву. Если семена столь мелки, что мы не в состоянии заделать их на правильную глубину, при которой они будут обеспечены нуж¬ ным для прорастания количеством воды, их заделывают совсем мелко и затем прикатывают посев, благодаря чему почвенная вода капиллярно поднимается к ним из более глубоких слоев почвы. Однако во избежание напрасных потерь воды вслед¬ ствие испарения нельзя слишком долго оставлять почву в таком состоянии. Вскоре после появления всходов проводят мотыже- ние или боронование верхнего слоя почвы для прекращения капиллярного подъема воды на поверхность'. Исключением являются почвы, обладающие достаточной влажностью, у которых верхний слой долго сохраняет воду, как например не покрытые песком торфяные почвы, при соответ¬ ствующей влажности подпочвы. Во всяком случае, посев и посадку надо производить с таким расчетом, чтобы по возможности скорее обеспечить затенение почвы. Это важно и для более быстрого подавления сорняков культурными растениями. Если густой посев или посадка не¬ осуществимы, следует производить рядовой посев, чтобы пространство между рядами можно было очищать от сорняков. Испарение воды из прикатанной после посева почвы можно час¬ тично уменьшить, заменяя разбросной посев рядовым, при ко¬ тором к сошникам сеялки присоединены уплотняющие каточки. Последние вызывают капиллярный подъем почвенной влаги только в рядках с семенами, что поддерживает влажность се¬ менного ложа. Рядовой посев имеет перед разбросным еще и то весьма большое преимущество, что при нем можно в любое время проводить слепое мотыжение. При разбросном посеве оно возможно только для быстропрорастающих растений и то лишь 1 Seelhorst V., Journ. f. Landw,. 52, 368 u. f.. 1904, Polfe, Journ. f. Landw., 68, 344 u. f., 1910.
ЙЁКОТОРЫЁ ПРАКТЙЧЁСКЙЁ УКАЗАНИЙ 363 до тех пор, пока они не пустят крепких корней, так как иначе можно их повредить. К семенам медленнопрорастающих растений, например моркови, кормовой свеклы и др., при рядо¬ вом посеве для обозначения рядков примешивают небольшое количество семян быстропрорастающих растений, например бе¬ лой горчицы или редиса. При рядовом посеве последующим мотыжением легко избавиться от сорняков и можно разру¬ шить корку образующуюся при заплывании почвы после дож¬ дей. Наиболее важно при посеве добиться того, чтобы всходы как можно скорее подросли и покрыли собой почву. Тогда сами рас¬ тения препятствуют дальнейшему непосредственному испарению воды из почвы и подавляют поздно появившиеся сорняки. Если возможно до этого времени поддержать почву в структурном состоянии, без корки и сорняков, то она останется такой и в те¬ чение всего вегетационного периода культурных растений (состояние теневой спелости), что весьма важно не только для данной культуры, но и для последующей. Ширина междурядий зависит прежде всего от площади пи¬ тания, потребной для отдельных культур (§ 48). Как мы видели, обычно урожай растений с гектара растет пропорционально увеличению густоты посева, тогда как урожай отдельного рас¬ тения растет соответственно закону совокупного действия факторов роста по мере увеличения его площади питания. Следо¬ вательно, чем больше число растений на гектар, тем хуже раз¬ виваются отдельные растения, пока, наконец, стебли не стано¬ вятся слишком слабыми, чтобы поддерживать растения, и по¬ следние полегают. Таким образом, густота посева имеет свои пределы. Например, при густом посеве льна стебли не развет¬ вляются, благодаря чему получается значительно больший и лучшего качества урожай волокна. Преимуществом густого по¬ сева люпина Является то, что при этом зацветают лишь главные побеги, и все поле созревает значительно равномернее, чем при редком посеве. Более тесная посадка картофеля дает более вы¬ сокие урожаи, но клубни получаются менее развитые, более мелкие и обычно используются в качестве семенного материала, тогда как крупные клубни получаются при наличии большей площади питания и т. д. Таким образом, целевое назначение урожая часто определяет густоту посева. Однако обычно сле¬ дует рекомендовать ширину междурядий, с одной стороны, до¬ статочно узкую, чтобы обеспечить быстрое создание сплошного растительного покрова, а с другой, достаточно широкую, чтобы иметь возможность равномерно и хорошо обрабатывать почву в течение вегетационного периода. Семена, которые хорошо прорастают только при более высо¬ кой температуре почвы, следует высевать лишь поздней весной.
ГЛАВА VI 364 К моменту посева или посадки температура почвы должна быть достаточно высокой, чтобы обеспечить быстрое прорастание и развитие всходов. Только в этом случае всходы культурных растений могут заглушить прорастающие одновременно с ними сорняки. При слишком раннем посеве в еще холодную почву сорняки дают всходы первыми и легко заглушают культурные растения. Кроме того, лежащее в почве и не прорастающее семя подвержено различным повреждениям как климатического, так и биологического характера. Пересадку растений, конечно, следует производить также в достаточно прогретую и увлажненную почву. Пересаженные растения, взятые обычно из посевной грядки, как например свекловичная и капустная раосада, в свежеразрыхленной и снаб¬ женной питательными веществами почве развиваются особенно быстро и хорошо. Для целого ряда растений, например для зер¬ новых культур, при пересадке рекомендуется заделывать их в почву более глубоко, так как при этом образуются новые при¬ даточные корни и происходит дополнительное кущение. Ко¬ нечно, при посадке каждый раз следует учитывать вид рас¬ тения. § 68. Соображения по лесоводству 1 Могло создаться впечатление, что эта книга была написана почти исключительно для сельских хозяев. Однако это совсем не так. Если при исследованиях мы пользовались почти исклю¬ чительно сельскохозяйственными культурами, а не лесными породами, то это происходило только потому, что у первых ве¬ гетационный период заканчивается за один год. Однако я мог бы доказать, что все растения реагируют одинаковым образом на факторы роста. По отношению к почве различие между лес¬ ными породами и сельскохозяйственными культурами заклю¬ чается главным образом в том, что у лесных растений, живу¬ щих десятки и сотни лет, корни проникают в более глубокие слои земли, чем корни сельскохозяйственных культур, и поэтому подпочва играет для них немалую роль. Далее, почва в лесу почти все время покрыта растительностью и затенена, благодаря чему она не так подвержена атмосферным влияниям, как пашня. Однако в совершенно одинаковых условиях почва находится только под молодыми лесными посевами или посад¬ ками, еще не покрывающими почву, тем более, что в это время корневая система лесных деревьев еще весьма незначительна. 1 При составлении этого раздела большую помощь мне оказал мой сын лесовод, профессор доктор Герхард Митчерлих (Фрейбург), за что приношу ему благодарность.
некоторый практический указаний 365 Именно этот период как раз и доставляет лесоводу больше всего забот, и он стремится избежать его, применяя систему непрерывного возобновления леса. ЛЕСНАЯ ПОЧВА Качественное отличие пахотной почвы от используемой для лесоразведения состоит в том, что, как правило, для лесоразве¬ дения используют почвы, не пригодные для сельского хозяйства. Сюда относятся, во-первых, чисто песчаные почвы, которые при сельскохозяйственном использовании значительную часть года подвергаются свободному влиянию атмосферы и поэтому сильно иссушаются. Затенение лесом, а также использование деревьями воды и питательных веществ более глубоких слоев земли часто совершенно преобразует их. Далее, сюда относятся наиболее тяжелые почвы, поскольку ежегодная обработка их требует очень больших затрат тяговой и рабочей силы. Если нельзя избежать ежегодной обработки их, например, путем использо-т вания в качестве постоянного пастбища, то эти почвы предпочи¬ тают отводить под лесопосадки. Наконец, к ним относятся все почвы, ежегодная обработка которых затрудняется наличием сильного уклона поверхности и поэтому их охотно исключают из сельскохозяйственного использования, и, наконец, все почвы, обладающие очень малой мощностью. Сначала лесовод должен затратить много усилий и труда, чтобы вырастить на таких почвах свои культуры. Однако, если удастся достигнуть замкнутого насаждения, почва на десяти¬ летия оказывается защищенной от непосредственного воздей¬ ствия климата, характерного для открытого места; верхний слой ее поэтому меньше иссушается и становится плодороднее. Наоборот, сводя с таких участков лес и долгое время не вводя их в культуру, причиняют почве большой вред, и впоследствии лишь с величайшим трудом удается вновь сделать ее пригодной для сельскохозяйственного использования. Обширные площади в Италии, на Иберийском и Балканском полуостровах и в по¬ следние десятилетия в США служат наилучшим доказатель¬ ством этого. Во всяком случае, в средиземноморских областях наблюдается смыв водой известковых и доломитовых почв малой мощности, которые особенно легко поддаются эрозии, если на них пасут коз, что препятствует естественному возобновлению раститель¬ ного покрова. В Германии процессы водной эрозии с поверхно¬ сти почвы не могут принять таких размеров и ограничиваются образованием оврагов и рвов, в которых вода обладает доста¬ точной силой для подмыва и сноса значительных количеств почвы. Обычно уже на второй год после сведения леса почва
366 МАвА vi покрывается плотным травяным покровом, который препят¬ ствует значительному разрушению ее. Поскольку корневая система лесных пород обычно проникает в более глубокие слои почвы, то при оценке почвы с точки зрения лесоводства большое внимание обращают на подпочву и на поч¬ венный профиль1. В отличие от земледелия, при котором почва обрабатывается ежегодно и свойства ее поэтому выравниваются, в лесоводстве исходное состояние почвы имеет гораздо большее значение. Здесь играют роль, во-первых, материнские горные по¬ роды, затем период времени, в течение которого они подвергались выветриванию (современный и древний делювий), первоначаль¬ ное содержание питательных веществ в них, обусловливающее снабжение питательными веществами и тем самым определяющее скорость оподзоливания почвы. Вид горной породы (песчаник, глинистый сланец, известняк и др.) обусловливает различный механический состав (песок, глина, суглинок и др.), что также влияет на процесс оподзоливания. Наконец, последним фактором является порода деревьев, которая в зависимости от содержания оснований в почве накапливает или не накапливает сырой гумус. Этот сырой гумус опять-таки может быть самого различного ка¬ чества; так, например, на почвах, бедных основаниями, содержа¬ ние извести в буковой подстилке меньше, чем в еловой, на поч¬ вах, богатых основаниями. При классификации почв с точки зрения лесоводства следует еще больше, чем в других случаях, считаться с климатом2 и, так как до сих пор в лесоводстве почти не применяют удобрения, уделять большее внимание запасу питательных веществ в почве. Все это сильно затрудняет точную классификацию лесных почв. Большой заслугой Фатера 3 является разбор и критика с точки зрения лесоводства различных принципов оценки почв. Классификация мест произрастания представляет собой исключительно трудную задачу даже в том случае, когда имеется насаждение, которое можно принять за индикатор. При этом сле¬ дует учесть^ что, например, на известково-ракушечных почвах буку соответствует бонитет II, ели — от II до III, тогда как на более бедных пестропесчанистых почвах буку соответствует бони¬ тет III, ели же — II. Этот пример достаточно характеризует труд¬ ность классификации почвы. Кроме того, большую роль играет предыдущий уход за лесом, так как прореживание леса и т. п. может отчасти изменить его высоту (например, изменение сред¬ 1 Falkenstein, Вег. d. oberhess. Ges. f. Natur.-u. Heilkunde, Nat. Abt. Bd. V, S. 156. 2 Ramann E., Bodenkunde, 3. Aufl., 521—542; Lang. R. Intern. Mitt. f. Bodenkunde, 5, 312—346. 1915. 3 V a t e r H., Intern. Mitt. f. Bodenkunde, 6, 209—219, 293—317, 1916
НЕКОТОРЫЕ ПРАКТИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ 367 ней высоты леса при удалении всех низкоствольных деревьев). Современная классификация почв проводится по целому ряду показателей: 1. По приросту в высоту или среднему общему при¬ росту насаждений. Бонитировка по массе невозможна, так как удаляемые при прореживании массы слишком различны, чтобы оставшиеся насаждения могли служить мерой оценки. 2. По со¬ ставу почвенной флоры, которая в лесоводстве играет гораздо большую роль, чем в земледелии, поскольку она не уничтожается и сохраняется в своем первоначальном виде. Однако такая оценка неприменима для многих еловых насаждений и, кроме того, она не учитывает тонкостей, существенных с точки зрения лесовод¬ ства. 3. По самим почвам, а именно одновременно*по типу и виду почвы и материнской горной породе, например буроземы, подзо¬ листые буроземы, буроземы с глеевидными изменениями в под¬ почве, известковые бурые суглинки и т. д. в сочетании с класси¬ фикацией по виду почвы: песок, суглинок, глина, мергель. При этом учитывается и классификация по материнской горной по¬ роде, так' как если известно содержание' питательных веществ в последней, то можно сделать выводы о буферной способности почвы и т. д. Конечно, такая классификация имеет лишь ограни¬ ченное- значение; можно лишь сказать, что на этой лёссовой почве может вырасти, например, дуб бонитета от II до III, или бук бонитета от II до I/II, или ель бонитета от II до III, без точ¬ ного установления бонитета и без учета особенностей древесных пород. Из этой классификации следует, что одна и та же почва при¬ годна для самых разнообразных древесных пород, и поэтому с точки зрения почвоведения возникает вопрос: как выращивать эти различные древесные породы, для которых пригодна одна и та же почва — в чистых или смешанных насаждениях? Совместное выращивание различных древесных пород имеет существенное преимущество, заключающееся в лучшем исполь¬ зовании почвенного богатства. Поскольку корни одних древесных пород зсегда проникают глубже, чем корни других, при смешан¬ ных насаждениях равномернее и на большую глубину исполь¬ зуются запасы воды и питательных веществ почвы. При смешанном насаждении свето- и тенелюбивые деревья выращиваются вместе, причем тенелюбивые деревья в молодом возрасте могут переносить сравнительно больший недостаток света, а затем до глубокой старости они создают густую тень, защищающую почву от вредного атмосферного воздействия. По¬ этому такие древесные породы, как пихта, красный бук и ель, целесообразно выращивать отдельно; там же, где они плохо про¬ израстают, следует смешивать их с насаждениями световыносли¬ вых пород. Наконец, на совсем плохих почвах рекомендуются Чистые насаждения светолюбивой сосны. Доход от смешанного
368 ГЛАВА VI леса, так же как от смеси сельскохозяйственных культур *, равен среднему доходу от чистых насаждений этих пород. Во всяком случае, смешанный лес имеет то большое преимущество, что он меньше страдает от лесных вредителей, чем лес из одной породы, потому что вредители обычно нападают на определенную по¬ роду деревьев. На лесных почвах также прежде всего следует позаботиться о хорошем режиме грунтовых вод, так как распространение кор¬ ней наших культурных растений органичивают не только горные породы, но и слои почвы, в которые эти растения не могут про¬ никнуть по физиологическим причинам. Так, Бернбек1 2 различает абсолютную и‘физиологическую мощность почвы. Под абсолют¬ ной мощностью почвы он понимает толщу почвы от поверхности до того слоя, в который вследствие его физических свойств не могут проникнуть корни растений. Такими слоями являются, на¬ пример, скалы, галька, не покрытая мелкоземом, и т. д. Под физиологической мощностью почвы он понимает толщину лишь тех слоев ее, которые действительно доступны корням. Она огра¬ ничена факторами физического или химического характера, глав¬ ным образом кислотностью почвы, которая обусловлена застоем грунтовых вод; однако различные породы деревьев отличаются по отношению к кислотности разной чувствительностью. Так, со¬ гласно Фагелеру3, буки переносят pH почвы от 3,6 до 8,5 и лучше всего развиваются при pH 4,66—8,2. Дубы растут при pH ниже 8,5 и достигают наилучшего развития при pH 4,5—7,5. Сосны ра¬ стут при pH 2,5—8,5; наилучшее развитие их происходит при pH 4,0—8,2. Конечно, физиологическую мощность лесной почвы можно уве¬ личить осушением, однако слишком большие расходы в большин¬ стве случаев заставляют отказаться от подобного рода мелиорации. Все же осушение лесов производилось. Об этом свидетель¬ ствуют многочисленные системы канав, проведенные в прошлом веке, например при осушении верховых болот в лесничествах Одерхауза в Верхнем Гарце и т. д., и работы, проведенные в по¬ следнее время главным лесничим Крамером, который системой хорошо пронивелированных канав с насосной станцией на берегу Хафера осушил почти все лесничество Пфайль. Если на местности имеются довольно значительные пониже¬ ния, которые, по-видимому, и являются причиной подкисления почвы, так как вода из них не имеет свободного стока, то можно провести осушение сравнительно более дешевым вертикальным дренажем. 1 М i t s с h е г 1 i с h Е. A., Landw. Jahrb., 53, 341—360, 1919. 2 Bernbeck, Forstwissenschaftl. Zentralblatt, S 26—44, 1944. 3 V a g e 1 e г P., «Der Kationen- und Wasserhaushalt des Mineralbodens» Verlag J. Springer, Berlin, 169, 193g.
НЕКОТОРЫЕ ПРАКТИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ 369 По способу Штрекера для этой цели в почве пробуривают не¬ сколько рядов скважин глубиной 1,5 м; расстояния между рядами 8 м и между отдельными скважинами 2 м. На дно каждой сква¬ жины закладывают взрывчатое вещество, разрушающее при взрыве нижние слои почвыКонечно, при этом способе, как и при любом вертикальном дренаже, требуется точно знать глубину непроницаемого слоя. Сила действия взрывчатого веще¬ ства различна в зависимости от свойств почвы, поэтому его количество требуется определять в каждом отдельном слу¬ чае. Вертикальный дренаж с успехом применяется в лесоводстве в местах образования ортштейнов, которые обычно залегают водонепроницаемым слоем небольшой мощности. Образование ортштейнов следует отнести за счет сырого гумуса, и оно может происходить как в лесу, так и под лугом. Существует ряд объ¬ яснений этого явления; мне кажется, что наиболее правильным является объяснение Морисона и Сотерса 1 2 и др., согласно кото¬ рому кислые составные части торфа верхних слоев почвы раство¬ ряют прежде всего наиболее доступные им компоненты почвы, причем образуются гуматы железа, алюминия и кальция. Они находятся вначале в виде золей, но при повышении концентрации раствора осаждаются и превращаются в гели. Образование орт¬ штейнов может происходить лишь при большой водопроницаемо¬ сти почвы и легкой вымываемости солей, что имеет место в пес¬ чаных почвах. При высыхании верхних слоев почвы и последую¬ щем просачивании воды коллоиды увлекаются водой в более глубокие слои почвы, в результате чего на уровне постоянного горизонта воды вследствие насыщения поглощающего комплекса почвы основаниями большое количество гуматов железа выпа¬ дает в осадок. На этот слой затем осаждаются все золи, а все железо, окисляясь, превращается в гидроокись 3. Однако часто ортштейны можно обнаружить и при отсутствии грунтовых вод, т. е. при залегании подземной воды на глубине 15—20 м, в слоях, находящихся на 0,5—1 м ниже поверхности земли. Здесь, как и в предыдущем случае, по всей вероятности, наблюдается миграция золей железа и алюминия, окруженных гумусом как защитным коллоидом. Но в данном случае коагуля¬ ция этих золей объясняется не более высокой концентрацией оснований в глубинных слоях земли, а лишь высыханием почвы во время летних засух. 1 Strecker, Deutsche Landw. Presse, No 57, 623, 1910. ' 2 Mori son C. G. T., Sot hers D. S., Journ. Agr. Sci., 6, 84 u. f. 3 R a m a n n E., Bodenkunde, 3. Aufl., Verlag J. Springer, Berlin, 199—204, 19) 1. Ehrenberg P„ Die Bodenkolloide, 2. Aufl. Dresden und Leipzig, 394—406, 1918. 24 3a#. 2442. Почвоведение v
370 ГЛАВА VI Чтобы избежать образования ортштейнов, не следует допу¬ скать гнилостного разложения органических веществ в верхних слоях почвы, которое ведет к образованию сырого гумуса. В тех местах и для тех пород деревьев, которым сырой гумус может повредить, следует особенно рекомендовать сильное про¬ реживание леса. Образование сырого гумуса происходит обычно на бедных и особенно на легких почвах. Только в особо неблаго¬ приятных климатических районах, например на плоскогорьях Гарца, сырой гумус может образоваться в почвах, возникших при выветривании гранита, обычно скелетных каменистых почвах с небольшой примесью суглинка и щебня. Кроме того, сырой гумус может образоваться всюду, где вода задерживает проник¬ новение воздуха в почву и поэтому кислород воздуха не имеет доступа к органическим веществам почвы и лесной подстилке, что необходимо для нормального превращения их в процессе раз¬ ложения в гумус. Эта опасность особенно велика в молодых на¬ саждениях леса, в которых травянистая или моховая раститель¬ ность вначале подавляется из-за густоты самого насаждения, и поэтому листья ее плотно накладываются друг на друга. На опасных в отношении образования сырого гумуса почвах следует немедленно произвести прореживание. Густота насаждений дол¬ жна быть такой, чтобы не могли возникнуть подобного рода явления'. При наличии сырого гумуса сплошная вырубка часто является единственным способом оздоровления почвы. В результате нее сырой гумус сначала разлагается под действием нитрифицирую¬ щей флоры Epilobium, Digitalis и пр., а затем позже с корнями трав, в первую очередь Aira, вовлекается в почву. Если скопле¬ ния гумуса не уничтожаются, возникает опасность подкисления и дальнейшего оподзоливания почвы. Без известкования уничто¬ жение сырого гумуса возможно лишь при увеличении притока теплоты путем сплошной вырубки леса. В сухих местах сырой гумус не возникает, но образуется сухой торф, так как на бедных песчаных почвах лесная подстилка тоже плохо разлагается вследствие того, что жизнедеятельность разла¬ гающих подстилку бактерий ослаблена, но не от недостатка кислорода и тепла, а воды. Так, именно в самых сухих сосновых лесах Лаузица разложение сосновой хвои происходит наиболее медленно. Однако, поскольку в данном случае древесная порода (светолюбивая, дающая мало подстилки) и Малый бонитет почвы обусловливают небольшое абсолютное количество подстилки, медленное разложение ее не имеет существенного значения. * II,1 S ii с h t i n g H., Waldheil — Kalender, Verlag J. Neumann — Neudamm, II, 7-9, 192Q.
НЕКОТОРЫЕ ПРАКТИЧЕСКИЕ УКАЗАНИИ т Эрдман1 считает хорошим индикатором на сырой гумус чер¬ нику. Однако это справедливо лишь для северо-западных верес¬ ковых областей Германии, где черника достигает значительной высоты и дает почти столько же плохо разлагающейся подстилки, сколько и растущие над ней сосны. В Бранденбургской провин¬ ции чернику нельзя считать индикатором наличия сырого гумуса. При введении в культуру после вырубки взрослых насаждений участков с сырым гумусом, что встречается на Средне-Герман¬ ской возвышенности и в Северо-Западной Германии, совершенно необходимо известкование почвы. Две трети необходимого коли¬ чества извести вносят На всю площадь перед вспашкой, а треть — в борозды или под отдельные растения. В случае же образования ортштейна существует только один способ борьбы с ним: взорвать его и привести тем самым в сопри¬ косновение с воздухом, отчего он разложится. Мощность орт- штейнового слоя и глубина его залегания весьма различны. Если мощность слоя невелика и он залегает не очень глубоко, то его можно вспахать или вскопать, и тогда в местах разрушения орт¬ штейна вода будет свободно просачиваться вниз. К сожалению, при этом происходит сильное промывание почвы и образование подзолистого горизонта, в котором снова отлагается ортштейн, часто простирающийся в почве на метровую глубину. Поэтому введение в культуру таких почв встречает большие трудности. Поскольку ортштейны, как правило, образуются на чистых пес¬ чаных почвах, то эти почвы используются главным образом для лесоразведения. При этом сначала всю площадь полностью пере¬ пахивают со взрыхлением подпочвы, применяя для этого силь¬ ные тракторы с многолемешными плугами и прикрепленной сбоку бороной Нотзона. Тем самым возвращают в почву окиси железа и алюминия, вымытые ранее из подзолистого горизонта. Если затем произвести известкование, обеспечивающее насыщение гу¬ мусовых кислот, то такая почва может быть снова приведена в нормальное состояние. После вспашки с подпочвенным рыхле¬ нием ее обрабатывают груббером и боронуют и затем возделы¬ вают промежуточные культуры, чаще всего бобовые, одновременно с сосной. Раньше для посадки леса участок вспахивали полосами шириной 0,5—0,8 м и затем засаживали сосной оставшееся между ними пространство. На очень влажной почве делают гряды, что чрезвычайно дорого, или производят посадку на гребнях. Благо¬ даря этому создается сток застойной воде и открывается доступ корням растений в более глубокие слои земли2. 1 Erdmann F„ Ztschr. f. Forst-u. Jagdwesen, 48, 307—312, 1916. 2 R a m a n n E., Der Orstein und ahnliche Secundarbildungen in den Dilu¬ vial und Alluvialsanden, Jahrb. d. kgl. preuss. Geolog. Landesanstalt fur 1885, Berlin 1886; Ztschr. f. Forst-u. Jagd. wesen, H. 1, 1886. Mayer A., Fflhling’s 24*
ГЛАВА VI ЭМ Как показал Зюхтинг >, усиленное внесение известковых и магнезиальных удобрений при лесоразведении также способст¬ вует устранению повышенной кислотности почвы и может суще¬ ственно поднять урожай растений. Дальнейшая мелиорация при лесоводстве заключается в на¬ слоении и улучшении лесной почвы. Так, Шрётер 2 рекомендует покрывать сырой гумус слоем песка толщиной 4—7 см. Подоб¬ ного рода мелиорация была проведена в больших масштабах в Гельбензанде около Ростока главным лесничим Эртценом. Не¬ обходимой предпосылкой для нее является наличие в песчаной почве сырого гумуса. Часть нужной для этого почвы полосами насыпали поверх сырого гумуса. Сырой гумус представляет собой довольно мощные (10—20 см) скопления лиственной и хвойной массы, которая вследствие неблагоприятного климата (много дождей и мало тепла) и недостатка оснований медленно и слабо разлагается; при отсутствии застойной воды осушение его не тре¬ буется. Этим методом можно получить прекрасное посевное ложе для древесных семян (§ 65) и в значительной мере предотвра¬ тить вымерзание посевов. Мёллер и Альберт3 показали, что сырой гумус (благодаря которому в почве для молодых растений накапливается большое количество воды), применяемый как покрытие почвы вне места его образования, обусловливает значительно большее повышение урожая, чем любое азотное удобрение. В Силезии при закрепле¬ нии черной сосной песчаных дюн получили особенно хорошие результаты благодаря тому, что закладывали в каждую посадоч¬ ную лунку торфяной кубик с размером сторон около 30 см. Эти кубики служили как хранилищем влаги, так и источником пита¬ тельных веществ; их действие обычно прекращается лишь через 8—10 лет. Как мы уже видели, для древесных пород следует принимать во внимание и более глубокие слои почвы. О свойствах почвы на разных глубинах, которые весьма трудно изучить при естествен¬ ном залегании почвы, дают некоторое представление приведенные в табл. 156 данные Раманна 4. 1 2 3 4Landw. Ztg., 315, 1910; Verhandl. d. Naturhist. medizin. Vereins zu Heidelberg, N. F., 10, 3 H., 1910. EmelsC., All'g. Forst- u. Jagdztg. 1 u. f. 1908. Graf W. zu Leiningen; Abhandl. d. Naturhist. Ges. NGrnberg, 19, No 1, 1911. Lo¬ renz N.. Ann. de la Science agronomique, 352, 1910. 1 Such ting H., Ztschr. f. Pflanzenernahrung und Bodenkunde, 32 (77), 365—374, 1943. 2 Schroetter, Ztschr. f. Forst- u. Jagdwesen, 38, 715—718, 1904. 3 Moller A., Albert R., Ztschr. f. Forst- u. Jagdwesen, 48, 463—479, 1919. Moller, Hausendorf, Ztschr. f. Forst. u. Jagdwesen, 53, 789, 1921. 4 Ramann E., Forsch. Agrikulturphysik, II, 299—318, 1888; Ztschr. f. Forst- u. Jagdwesen, 27, 334 u. f. 1895.
НЕКОТОРЫЕ ПРАКТИЧЕСКИЕ указаний 373 Таблица 156 Скважность почвы (в объемы. %) Глубина зале¬ гания слоя, см № профиля 1 2 3 4 5 6 0—11 55 56 58 53 51 41 20—31 45 47 50 44 46 42 40-51 45 42 43 45 40 38 60—71 41 41 43 45 38 36 80-91 43 41 32 44 37 35 Согласно этой таблице, скважность по мере углубления в поч¬ ву уменьшается, что объясняется давлением верхних слоев на нижние. В табл. 157 приведены данные Раманна, показывающие, какой объем в процентах от общего объема почвы занимает вода в де¬ лювиальных песках. Таблица 157 Влажность почвы (в объемы. %) Глубина залегания, см № профиля 1 2 3 4 5 6 0-11 8,6 8,1 6,4 22,5 15,8 3,1 20—31 3,8 4,3 4,5 10,8 6,0 6,7 40-51 3,3 4,2 4,8 10,4 7Л 6,6 60—71 4,5 5,3 7,0 10,9 6,5 6,8 80—91 4,4 7,2 6,5 13,4 8,8 7,0 Согласно таблице, в большинстве случаев влажность почвы с глубиной увеличивается; исключением является лишь пахотный слой, который благодаря содержанию гумуса сам по себе спосо¬ бен удерживать большие количества воды. Для профилей № 2 и 5 (дюна) Раманн изучал влажность почвы в течение всего вегетационного периода и установил, ка¬ кую часть общего объема почвы (в %) занимает вода в различ¬ ные месяцы. Из приведенных в табл. 158 данных можно видеть, что к осени влажность почвы уменьшается, весной же достигает наибольшей величины. Количество воды, удерживаемое весьма
3?4 гЛАвА W малоценными почвами, далеко не так мало (ср. наши опыты на пахотной земле, § 60). Таблица 158 Влажность почвы (в объемн. %) Глубина залегания слоя, см Профиль № 2 Профиль № 5 12 апреля 27 апреля 14 мая 24 мая 24 июня | 24 августа 12 апреля 27 апреля 14 мая 24 мая 24 июня 24 августа 0—10 14,4 10,2 10,2 5,1 2,8 13,7 14,5 15,1 8,1 8,6 3,8 14,4 20—30 . 8,7 10,2 7,9 5,3 6,5 3,6 8,6 14,9 5,6 8,5 4,3 3,6 40—50 8,6 7,2 6,9 5,2 3,4 3,0 5,5 10,8 5,0 3,7 3,2 2,9 60-70 7,9 6,2 5,8 5,5 3,9 4,9 5,6 7,0 5,6 4,4 — 2,5 80—90 8,0 6,2 5,0 4,9 5,3 4,2 6,6 6,1 5,7 5,5 4,1 3,3 100—110 — 5,8 5,0 4,5 5,1 3,2 — 6,2 5,8 5,9 4,2 3,4 120—130 — 5,9 5,3 5,1 5,7 4,1 — 5,8 5,4 4,8 5,4 4,2 140—150 — 5,9 5,3 4,6 4,3 3,9 — 5,6 5,0 5,5 5,0 3,1 160—170 — 6,1 4,7 5,0 4,4 3,6 — 6.4 8,1 6,0 5,2 3,2 180—200 — 6,2 5,0 5,0 4,4 3,0 —' 6,3 14,5 6,2 4,8 2,9 Мы уже приводили в § 25 подробные данные о ходе темпера¬ туры почвы на различных глубинах. Согласно им, на глубине 60 см суточные колебания температуры уже почти незаметны. Там же приведены данные о влиянии леса на среднемесячную температуру на глубине от 60 до 90 см и на глубине 120 см. При этом оказалось, что среднегодовая температура на этих трех глу¬ бинах была одинаковой, но под лесом примерно на 0,62° ниже, чем в открытом поле. На рис. 20 хорошо видно различие кривых годового хода ко¬ личества теплоты в почве в открытом поле (сплошная линия) и под сосновым лесом (пунктирная линия). Согласно графику, как суточный, так и годовой ход количества теплоты в почве в лесу подвержен значительно меньшим колебаниям. Это служит одним из доказательств того, что лесной покров изолирует почву от атмосферы. К этому же выводу можно прийти и при рассмотре¬ нии теплообмена почвы. Лесная подстилка в еще большей мере, чем лесной покров, является изолятором, препятствующим отдаче тепла и испарению воды. Как мы уже видели выше, слой подстилки толщиной всего 5 см снижает испарение воды на 10—15%; покрытие почвы хво¬ ростом при прореживании леса также сохраняет почвенную влагу. Из работ Энглера 1 видно, какое влияние оказывает лес на испа¬ 1 Engle г A., Intern. Mitt. f. Bodenkunde, 11, 12—25, 1921.
НЕКОТОРЫЕ ПРАКТИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ 375 рение воды с больших площадей. Он установил, что 60% всего количества осадков стекает и не используется, а остальные 40% распределяются следующим образом: В лесу, о/0 в открытом поле, °/о Испаряется растительностью .... 35 16 Испаряется непосредственно с по¬ верхности почвы 5 24 Из этих данных хорошо видно, насколько лучше используются осадки в лесу, чем в открытом поле. При этом следует еще учесть, что сама крона деревьев в известной степени задерживает слабые осадки, которые в открытом поле попадают непосредственно на почву. Количество удержанной таким образом воды, конечно, различно в зависимости от рода и возраста насаждений. Указанные особенности водного режима растений в лесу наи¬ более полно проявляются только при сомкнутых насаждениях. От посева или посадки до смыкания насаждения использование осадков древесными породами зависит от тех же факторов, что и для полевых культур. Непосредственный водо- и теплообмен между почвой и атмосферой, конечно, может иметь место только до тех пор, пока почва не покрыта культурными растениями. Однако, если в земледелии этот период редко продолжается бо¬ лее одного-двух месяцев, в лесоводстве при некоторых условиях период от посева до образования сомкнутого насаждения может длиться годами. В этом случае следует помочь делу, применяя искусственное покрытие почвы. ПОСЕВ При посеве лесных культур следует исходить из тех же сооб¬ ражений, что и при посеве полевых культур, независимо от того, производится ли он в питомнике или в открытом грунте. Необхо¬ димо, чтобы факторы роста по возможности были наиболее бла¬ гоприятны для растения. Прежде всего следует с осени как можно глубже разрыхлить почву, чтобы под действием мороза она при¬ обрела хорошую комковатую структуру. Для сохранения в пахот¬ ном слое большего количества питательных веществ и влаги рекомендуется смешивать почву питомников с хорошей лесной землей, компостом или с дерновой золой. При этом на легких почвах следует предусмотреть возможность полива во время за¬ сухи. Чем мельче семена, тем лучше следует разрыхлять почву посевной гряды. При посеве в открытом грунте для сокращения - расходов почву, как правило, обрабатывают не особенно глубоко. В лесном хозяйстве сплошной посев из-за его дороговизны не применяется,
376 ГЛАВА VI а производится обычно бороздовый, рядовой или ленточный по¬ сев, а также посев площадками, поэтому обработка почвы произ¬ водится обычно только на засеянных участках. Первой задачей обработки является удаление ненужного покровного слоя почвы, особенно если он состоит из сырого гумуса. Вспашка почвы поло¬ сами является в этом случае наиболее дешевым способом обра¬ ботки; ширина борозд в зависимости от породы деревьев должна быть от 60 до 80 см, с тем чтобы уберечь молодые растения от заглушения сорняками и задернения. Ширина междурядий, изме¬ ряемая от середин двух соседних рядов, зависит от породы дере¬ вьев; для сосны и ели она обычно равна 130 см. Обработку сле¬ дует проводить до наступления зимы, чтобы почва могла про¬ мерзнуть. На ровных участках направление борозд зависит от располо¬ жения подъездных дорог; для' наиболее удобного вывоза леса борозды проводят перпендикулярно этим дорогам, что позво¬ ляет вывозить лес с обеих сторон. Бели же местность имеет уклон, их располагают под углом к подъездным дорогам и по возможности под гору. В холмистой местности размещение борозд должно примерно соответствовать расположению горизон¬ талей. При этом валежник (мусор, щепки) всегда следует скла¬ дывать по нижней части склона, что, как уже было указано, за¬ держивает необходимую для растений влагу, а также предотвра¬ щает заиление посевов. Посев площадками пока встречается у нас только в виде исключения при разведении лиственницы. Площадки обычно имеют форму квадратов со стороной 70 или 80 см. Они должны быть хорошо очищены от поверхностного слоя почвы и разрых¬ лены. Бороздовой посев следует производить ручной рядовой сеял¬ кой; особенно хорошо зарекомендовала себя сеялка «Вальдданк». Семена хвойных деревьев заделывают не глубже чем на 3—5 мм, самые же большие и твердые семена, например лесного ореха и дуба, не глубже чем на 10 см. Конечно, в каждом отдельном слу¬ чае глубина заделки семян зависит от вида почвы и влажности ее в момент посева, а также от климата. Всегда следует забо¬ титься о заделке семян в хорошее свежее семенное ложе, что обеспечивает быстрое и равномерное прорастание их. Весенний посев, как правило, предпочтительнее осеннего, однако здесь имеются исключения. Так, например, дугласию можно сеять только осенью, так как весной даже при стратифи¬ кации семян она прорастает плохо. Буки и дубы также рекомен¬ дуется сеять осенью, а не весной, так как зимнее хранение посев¬ ного материала их чрезвычайно трудно. При хранении в слишком сухих условиях снижается всхожесть, в слишком влажных — по- серной материал чернеет или покрывается рдесерью.
НЕКОТОРЫЕ ПРАКТИЧЕСКИЕ УКАЗАНИИ 377 ПОСАДКА При посадке наиболее важно, чтобы растения высаживались достаточно свежими. Поэтому следует избегать всякой излишней транспортировки. Для этого рекомендуется закладывать собствен¬ ные питомники и пользоваться ящиками, в которых переносят нужное количество растений. При посадке следует избегать искри¬ вления корешков, тем более, что рост пересаженного растения в первое время приостанавливается; только на очень хороших суглинистых почвах эти искривления не имеют существенного значения. Саженцами высотой более 1,5 м сажают только тополя и реже — дубы, после повторной пересадки. В остальных случаях посадку производят следующим образом. Сосну сажают в щель однолетними сеянцами или двухлетними саженцами после школы. Ель сажают двухлетними сеянцами при диагональной посадке на чистой от сорняков почве; трех- и четырехлетние саженцы после школы высаживают в ямы, а на хорошей суглинистой почве также и в щели. Бук высаживают двухлетними сеянцами или трех- и четырех¬ летними саженцами из школы в ямы или на хороших почвах в щели. Дуб высаживают трех- и четырехлетними саженцами в щели (стержневой корень!). Лиственницу высаживают двухлетними сеянцами или трех¬ летними саженцами из школы в ямы. Высота сеянцев при посадке обычно 15—20 см; высота сажен¬ цев из школы — 25—80 см. Все деревья следует высаживать на ту же глубину, на которой они находились в питомнике. Только бук сажают несколько глубже, так как под действием Солнечных лучей корневой узел его легко растрескивается и засыхает. Посадочные ямы засыпают только на скелетных каменистых почвах, на которых при выкапывании ямы из нее выбрасывают почву. В остальных случаях это обходится слишком дорого. Од¬ нако и на каменистых почвах, если это допускает древесная по¬ рода (например, черная сосна на известковой маломощной почве), лучше высаживать сеянцы щелевым способом. Хорошие результаты дает посадка сеянцев с комом земли, однако она возможна только на почвах, свободных от камней. При этом с успехом применяется сконструированная фирмой Юнак-Гартоу полукруглая лопата и изогнутый кусок жести для транспортировки растений вместе с комом земли. Кроме отсут¬ ствия камней, необходимой предпосылкой для посадки с ко¬ мом земли является достаточная связность почвы. При посадке
378 ГЛАВА Vt с комом земли маленьких сеянцев и саженцев успех посадки не зависит от погоды и времени года. При посадке в щель, или, как теперь говорят, при «зажимной посадке», почву не разрыхляют. Наоборот, растение зажимается почвой и благодаря этому приводится в возможно более тесное соприкосновение с нею, что обеспечивает непрерывность процесса поглощения им воды. Это. особенно важно на сухих почвах, где разрыхление одновременно вызывает увеличение испарения воды из разрыхленного слоя. Поэтому при посадке сосны на песчаной почве и черной сосны на сухой известково-скелетной почве сеянцы зажимают без дополнительного разрыхления почвы. Один рабочий при помощи заступа делает отверстие, второй — опускает туда растение, затем косым ударом заступа отверстие закрывают и раздавливают сверху ком земли. На сыпучих песках перед посадкой леса иногда высевают люпин, однако при этом требуется раскорчевка пней, что сильно увеличивает развеивание песка. Впрочем, теперь широко пропа¬ гандируется и с успехом применяется возделывание в качестве промежуточных культур кустистой ржи и черного овса, которые с успехом применяются на вновь распаханных площадях. Для наилучшего сохранения почвенной влаги в питомниках рекомендуете? покрывать почву слоем подстилки. Особенно хо¬ роша для этого подстилка веймутовой сосны, которая быстро разлагается, в отличие от сосновой и еловой подстилок, разложе¬ ние которых происходит медленно и легко приводит к подкисле¬ нию почвы. Хороша также подстилка из буковой листвы, но она легко развеивается ветром. При пересаживании более взрослых растений следует стре¬ миться по возможности уберечь растения от излишней затраты энергии. Поэтому необходимо избегать искривления более тол¬ стых корней, которое может вызвать нарушение передвижения соков. Так как при посадке саженцев нельзя обеспечить такое же расположение корней, какое они имели раньше, следует более толстые корни обрезать соответственно размеру выкопанных по¬ садочных ям. Конечно, и при этом происходит некоторая потеря энергии, однако древесные растения быстро компенсируют ее, попадая в рыхлую и, следовательно, более влажную и более богатую питательными веществами почву, т. е. в значительно лучшие условия роста, тем более, что мочковатые корни обычно не обрезают. У растений, которые пересаживались таким образом в течение ряда лет (саженцы из школы), вокруг корневища обра¬ зуется богатая система мочковатых корней, что позволяет им при окончательной высадке хорошо развиваться и в менее благоприят¬ ных условиях. При посадке саженцев высотой более 1,5 м яма должна быть достаточно большой, чтобы корневая система растения могла раз¬
НЕКОТОРЫЕ ПРАКТИЧЕСКИЕ УКАЗАНИИ 379 меститься в ней в том же положении, в каком она находилась ранее. Земля на дне ямы должна быть глубоко разрыхлена и оставлена в таком виде на зиму для весенней посадки. При по¬ садке растений ни в коем случае нельзя сажать их на большую глубину, чем та, на которой они находились прежде, так как если однолетние растения при более глубокой посадке могут пустить придаточные корни от стебля, то у покрытых корой древесных растений это невозможно. С целью наилучшего обеспечения са¬ женцев водой и питательными веществами посадочные ямы сле¬ дует по возможности заполнять компостом или хорошей перегной¬ ной почвой. УДОБРЕНИЕ И УХОД ЗА МОЛОДЫМИ ЛЕСНЫМИ ПОСАДКАМИ Мы уже часто приводили доказательства того, что наши вы¬ воды справедливы не только для отдельных видов растений, но и для всех растений; так, мы обнаружили не только постоянство коэффициента действия воды для самых различных растений, но и постоянство коэффициента действия питательных веществ, теплоты почвы, света и т. д. Выводы, сделанные нами главным образом для полевых культур, должны быть также справедливы и для лесных культур. Однако для того, чтобы непосредственно доказать это для отдельного случая, мы провели вегетационные опыты с елью в покрытых глазурью глиняных сосудах ', в которых изучали повышение урожая в зависимости как от поступле¬ ния чистой воды, так и воды с одновременным внесением фосфорнокислого удобрения. Эти опыты также показали, что увеличение не только минимального фактора Либиха, но и любого другого фактора роста обусловливает повышение уро¬ жая. В проведенных нами опытах количество воды в сосудах изме¬ няли, уменьшая объем почвы, для чего поднимали решетки с ®/8 до G/e, */», 3/в и 2/в высоты сосуда. При этом почва в сосудах все время была насыщена водой. Для упрощения я принимаю в расчетах соответствующую восьмую часть объема почвы за фак¬ тор увеличения роста х. В поливной воде растения все время по¬ лучали все питательные вещества, кроме фосфорной кислоты, которая была внесена в разные сосуды в различных дозах в на¬ чале опыта. Затем в каждый сосуд было посажено по десять елей общим весом 6 г. В конце вегетационного периода растения вме¬ сте с корнями были вынуты из сосудов, очищены, высушены и взвешены. В табл. 159 приводятся полученные результаты. 1 Mitscherlich Е. А„ Dflhring F.t Ztschr. f. Forst-u. Jagdwesen, 53, 486—494, 1920.
380 ГЛАВА VJ Таблица 159 Внесено томасшлака (х), г Урожай у при изменяющемся объеме почвы хг (части объема сосуда) А* вычислено 7в 7в % в/8 8/я о as 4> Ч »S а BS о В а 4 и 5 ГГ 3 а о № V Ч •В я BS 0 к а> ч и X X 1 о в V ч •в я в о в V ч и в у 3 а о в а> ч «в я в 0 в а* ч и в У 1 о в а> в* >В Я в о в а> ч и в У 3 a 0,0 0,4 1,0 2,5 8,0 26 ±1 37 ± 3 40 ± 4 42 ±3 47 ±4 27 33 38 45 48 33 ± 3 44 ± 3 47 ± 3 55 ±7 57 ± 5 33 41 47 57 60 40 ± 1 50 ±2 57 ± 3 71 ±4 62 ± 4 37 46 54 65 69 40 ±1 61 ±1 65 ± 2 71 ±5 78± 5 42 53 62 75 79 35 ±2 52±5 67 ±3 72 ± 4 67 ± 3 45 56 66 80 85 48 59 70 85 90 А 48 60 69 79 85 90 Вычисленные величины подчиняются одновременно двум уравнениям: 1. Для увеличивающихся доз томасшлака: lg (Л —jf) = Ig (л —6) — 9,33 (JC 4-0,9)-. 2. Для объема почвы: lg (А' -у) = lg (А' — 6)—0,15*'. Для определения прироста елей в зависимости одновременно от обоих факторов роста получаем следующее уравнение: = 90 • (1—ю-0'33 . (1_ К)-0’15*') —6. Пока древесные породы малы, они предъявляют такие же требования к почве, как и полевые культуры. В первые годы жизни их корни проникают в землю не на много глубже, чем корни одно- и многолетних полевых растений. Поэтому следует позаботиться о своевременном удобрении почвы азотом, а также исследовать почву для определения недостающих количеств ка¬ лия и фосфорной кислоты, которые нужно внести для получения наибольшей прибавки урожая. Одной из главных задач практика- лесовода является выращивание безукоризненных, сильных моло¬ дых растений; однако бесспорно, что удобрению почвы, которое в значительной мере определяет развитие сеянцев и саженцев, до настоящего времени уделяли слишком мало внимания. Ниже¬ приведенные цифры (табл. 160), показывающие величину годо¬ вого потребления питательных веществ в килограммах на гектар, позволяют оценить значение удобрений в лесоводстве.
НЕКОТОРЫЕ ПРАКТИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ 381 Таблица 160 Насажде¬ ние Калий Известь Магнезия Фосфорная кислота Сосна . 5 10 2 2 Ель . . 6 12 3 2,5 Бук . . 12 100 5 15 Указанные данные являются лишь ориентировочными, так как в зависимости от бонитета насаждений они подвержены большим колебаниям. Чтобы избежать столь значительного обеднения почвы пита¬ тельными веществами, необходимо сохранять на ней подстилку; согласно Раманну1 в подстилке содержатся (в кг/га) следующие количества питательных веществ (табл. 161). Таблица 161 Насажде¬ ние Количество подстилки, ц/га Калий Известь Магнезия Фосфорная кислота Сосна . 100—140 12—23 48-69 13—18 11—18 Ель . . 150 18 250 28 30 Бук . . 90 23 200 29 23 При разложении органических остатков, составляющих под¬ стилку, большое количество образующихся при этом питательных веществ снова становится доступным для мочковатых корней деревьев. Однако даже при сохранении подстилки все же мы вы¬ нуждены отнимать у лесной почвы большое количество питатель¬ ных веществ при использовании древесины. В основном это пита¬ тельные вещества, которые выносятся из более глубоких слоев земли, но отчасти и те, которые взяты деревьями из верхнего слоя почвы, следовательно, при этом отнимаются питательные вещества у молодых растений. Поэтому нам кажется настоятельно необходимым исследова¬ ние содержания питательных веществ в почве (§ 40). Следует приветствовать наблюдающееся в последние годы повышение интереса к этому вопросу. Так, Немец2 изучал эффективность действия фосфорной кислоты и азота на древесные породы, а 1 Ramann Е., Ztschr..f. Forst-u. Jagdwesen, 54, 4—11, 1922. 2 Nemec A., Ztschr. f. Pflanzenernahrung, Dungung u. Bodenkunde, 11 (56), 93—128, 1938; 16 (61), 98—112, 1939.
382 ГЛАВА VI Ессен1 исследовал вопрос о действии фосфорита, внесенного в кислые лесные почвы, на лиственницу и сосну. Далее, Зюхтинг2 провел много определений действия питательных веществ физио¬ логическими методами. К сожалению, он пользовался главным образом чашками Нейбауэра, в которых помещалось максимум 400—500 см3 почвы, проводя в них по всем правилам опыты с полным минеральным удобрением и при выключении пооче¬ редно каждого из основных питательных веществ. При этом опыты ставились с возможно 'большим количеством растений, какое только вмещал маленький сосуд. Все же при этом не исключена возможность получения практически применимых результатов. Однако недостатком этих опытов, так же как и опы¬ тов Нейбауэра, является то, что большое количество эндосперма растений определенным образом влияет на использование пита¬ тельных веществ. Поэтому едва ли возможно непосредственное сравнение с результатами, полученными в практических условиях лесоводства. Все же проводя эти опыты Зюхтинг выяснил, что полное удобрение уничтожает вредное действие, которое оказывает кислотность почвы (до pH >5,5) на растения. Этот результат полностью согласуется с нашими исследованиями. Однако эти опыты проводились с полным удобрением, поэтому нельзя было выяснить влияние отдельных питательных веществ. Как правило, лесная почва богаче азотом, чем пахотная, так как большинство древесных пород живет в содружестве с мико¬ ризами3 или Bacterium radlclcola Legumtnosarum* и другими бактериями, которые обладают способностью связывать свобод¬ ный азот воздуха и тем самым обогащать, почву азотом. Однако и под лесом на песчаных почвах можно часто обнаружить значи¬ тельный недостаток азота. Для устранения его рекомендуется весной в междурядьи между сеянцами или саженцами высевать сераделлу или желтый люпин. Эти растения после отмирания дают, кроме того, хорошее покрытие для почвы, защищающее ее от воздействия атмосферы. Уход за молодыми растениями заключается главным Образом в уничтожении сорняков и покрытии почвы, чтобы она не под¬ вергалась непосредственному действию солнца и ветра. Покры- 1 J е s s е п W., Ztschr. f. Bodenkunde u. Pflanzenernahrung, 13, 249—256, 1939; 25 (7®), 31—34, 1941. 2 Suchting H., Ztschr. f. Bodenkunde u. Pflanzenernahrung, 5, 338—374, 1937; 8, 272—335, 1938; 13, 73—117, 1939 19, 125—160, 1940; 24, 87—112, 233—256, 1941. 3 H i 11 n e r L.. Veitrage zur Mykorrhizafrage, Ztschr. f. Land-u. Forstw., 1 Jg. 9—25. Tubeuf, там же, 67—82, Zamplen G., Roth J., Mitt. d. Kgl- ungar. forstl. Versuchsanstalt. 10, 47. 1908. ♦ Hiltner L„ Landw. Vers. Stat., 46, 153, 1896. Nobbeu F., HUt- ner L., Ztschr. f. Land-u. Forstw., 2 Jg. 366—369.
НЕКОТОРЫЕ ПРАКТИЧЕСКИЕ УКАЗАНИИ 383 тие почвы не только выравнивает и регулирует температуру почвы, но и прежде всего сильно ограничивает испарение из нее воды. В § 20 было подробно рассмотрено, какое большое значе¬ ние имеет лиственная и хвойная подстилка для уменьшения испа¬ рения; мы видели также, что можно сохранить влагу в почве, покрывая ее хворостом. Поэтому всегда следует заботиться о том, чтобы почва все время была покрыта слоем мертвой раститель¬ ности; однако живые сорные растения, отнимающие у по«}ры большое количество воды, конечно, необходимо удалять. В тех случаях, когда не приходится особенно опасаться потерь воды из почвы, а борьба с сорняками, засоряющими почву между молодыми древесными растениями, представляет значительные трудности, следует высевать промежуточные культуры, которые, не заглушая лесных насаждений, затеняют почву и обогащают ее азотом. В качестве такой культуры на более плодородных поч¬ вах пригоден многолетний люпин (Lupinus perennis) и на более Легких почвах, например между четырехлетними соснами, ракит¬ ник (Spartium scoparium). При посеве последнего, однако, нужно следить, чтобы он не перерос сосны и не угнетал их. Как только насаждение сомкнется, древесные культуры сами обеспечивают нужное покрытие почвы. Если, согласно исследо¬ ваниям, в почве не хватает питательных веществ, то новое удобре¬ ние ее после смыкания насаждения целесообразно и возможно провести лишь после первого прореживания. Как мы видели, в лесоразведении при посеве или посадке дре¬ весных культур удобрение имеет особенное значение. В отличие от сельскохозяйственных культур древесные породы в раннем возрасте растут очень медленно, конкуренция же со стороны сор¬ няков и трав при незначительной и проведенной лишь полосами обработке почвы чрезвычайно велика. Поэтому одной из основ¬ ных забот лесовода является выращивание древесных культур до момента смыкания насаждений. Поскольку в лесоводстве число выращиваемых растений во много раз меньше, чем обычно в сельском хозяйстве, то и всякого рода вредители (дикие живот¬ ные, насекомые и т. д.) приносят гораздо больший ущерб. По¬ этому следует принимать все меры для сокращения срока от по¬ сева или посадки до образования сомкнутого насаждения; к этим мерам, кроме тщательной обработки почвы, использования хоро¬ шего посадочного материала, тщательной посадки и многократ¬ ного ухода за культурами (обрезка и мотыжение), необходимо присоединить и удобрение. Однако удобрение успешно действует не только на молодые деревья; оно может обеспечить значительное повышение продук¬ тивности и более старых насаждений. Первой предпосылкой для этого является устранение путем известкования кислотности лес¬ ной почвы, которая часто значительно выше кислотности пахот¬
384 ГЛАВА Vt ных земель, так как при сильной кислотности почвы питательные вещества не могут быть в достаточной степени использованы. Это прежде всего относится ко всем почвам влажного климата, склонным к образованию сырого гумуса. Так, в Нёйенхерзе, Альтенбекене и Мешеде известкование, вызывающее освобожде¬ ние фосфорной кислоты и калия, без дополнительного внесения' питательных веществ привело к заметному повышению урожая. JTpn pH почвы, превышающем 4,0, внесение других удобрений также должно дать хорошие результаты, так как лесные почвы обычно значительно беднее питательными веществами, чем почвы, используемые в земледелии. Хотя вследствие использования дре¬ весины от лесной почвы отнимается значительно меньшее, количе¬ ство питательных веществ, чем в сельском хозяйстве при уборке урожая, однако, следует учесть, что в лесной почве эти питатель¬ ные вещества еще никогда не восполнялись. Кроме того, в кислых лесных почвах потери при обмене питательных веществ значи¬ тельно больше, чем в обладающих хорошей буферностью почвах; используемых в сельском хозяйстве. Во всяком случае нельзя рассчитывать, что однажды внесенное удобрение может оказать, длительное воздействие на произрастающее в течение столетий лесное насаждение. Напротив, совершенно необходимо три-пять раз через 20-летние промежутки повторять как известкование, так и удобрение лесной почвы. В сухом климате Восточной Германии следует особенно поза¬ ботиться об улучшении водного режима почвы. Так, в Лаузице искусственное улучшение водного режима путем покрытия почвы хворостом, картофельной ботвой, ржаной мякиной и т. п., что уси¬ ливало водоудерживающую способность почвы, дало блестящие результаты. Покрытие почвы базальтовым щебнем, правда, почти невыполнимое из-за больших транспортных расходов, дало пре¬ красный эффект на самых бедных песчаных почвах речных долин. В общем, надо признать, что в лесном хозяйстве нынешнее состояние леса и почвы ни в коей мере не соответствует возмож¬ ному оптимальному состоянию их, и мы вовсе не должны доволь¬ ствоваться существующим положением. Наоборот, путем ведения более интенсивного лесного хозяйства, планомерного известкова¬ ния и удобрения почвы, а также улучшения водного режима мо¬ жно добиться как повышения бонитета мест произрастания, так и увеличения количества получаемой древесной массы. Уже в пи¬ томниках следует поливать почву 0,1-процентным раствором пита¬ тельных веществ. Это настолько благоприятствует развитию посева сосны, что нам уже в течение многих лет не приходится проводить подсадку растений.
ПРИЛОЖЕНИЕ ВСПОМОГАТЕЛЬНЫЕ МАТЕМАТИЧЕСКИЕ ТАБЛИЦЫ И ФОРМУЛЫ СРЕДНЕЕ ОТКЛОНЕНИЕ При всех наших наблюдениях необходима «мера точности», так как нам нужно знать, какую оценку мы можем дать нашим наблюдениям и насколько надежны полученные результаты. Для этого опыты следует проводить с многократной повторностью со¬ вершенно одинаковым образом. Чем больше заложено параллель¬ ных опытов, тем точнее будет полученный результат и тем с боль¬ шей надежностью можно определить меру точности по отклоне¬ нию отдельных наблюдений от среднего значения. Родевальд (Киль) впервые отметил значение теории вероятности Гаусса для сельского хозяйства. Необходимым условием применения теории вероятности является прежде всего наличие большого числа па¬ раллельных опытов. Если это условие выполнено, то из резуль¬ татов всех опытов находят среднее значение М и затем отклоне¬ ние результата каждого отдельного опыта от этого среднего зна¬ чения. Если принять, что число опытов равно п, то, сложив все п отклонений и разделив найденную сумму на Vп(п—1), получим «среднюю ошибку» t. Закон Гаусса позволяет определить, как часто может встречаться определенное значение отклонения или сама величина опыта. В табл. 162 это показано относительно средней ошибки. Таблица 162 t °;о /! °;0 t 0,0 / :.Ъ ”1 0,1 6,4 и 61,9 2,1 90,5 3,1 98,6 0,2 12,6 1,2 66,0 2,2 92,0 3,2 98,9 0,3 18,8 1.3 69,9 2,3 93,3 3,3 99,1 0,4 25,0 1,4 73,5 2,4 94,4 3,4 99,3 0,5 30,9 1,5 76,8 2,5 95,3 3,5 99,5 0,6 36,7 1.6 79,7 2,6 96,1 3,6 99,6 0,7 42,3 1,7 82,3 2,7 96,8 3,7 99,6 0,8 47,6 1,8 84,7 2,8 97,4 3,8 99,7 0,9 52,6 1,9 86,9 2,9 97,9 3,9 99,8 1,0 57,4 2,0 88,8 3,0 98,3 4,0 99,9 25 Зак. 2442. Почвоведение
386 приложений В 100 случаях между значениями (М—t) и (Af + O или ме¬ жду М +1 располагается число наблюдений в процентах от об¬ щего числа их, приведенное в табл. 162. Однако вероятностная теория ошибок Гаусса ничего не говорит о том, в каком именно опыте встретится то или иное отклонение. К сожалению, совершенно невозможно ставить агрономиче¬ ские опыты с такой большой повторностью, которая с точки зре¬ ния математики оправдала бы применение теории ошибок при обработке полученных данных. Но так как нам все же необходима мера точности наших ра¬ бот, следует выяснить, сколь большую ошибку мы делаем, обра¬ батывая результаты опытов согласно теории ошибок Гаусса. Когда мы располагаем лишь небольшим количеством наблю¬ дений, то они всегда в какой-то мере являются лишь «первыми наблюдениями», выхваченными из бесконечно длинного ряда. Так как теория ошибок ничего не говорит о моменте, в который может произойти, например, большое отклонение от среднего значения, то одинаково возможно, что оно встретится уже при этих первых наблюдениях или что оно при этих наблюдениях не встретится. В последнем случае все наши немногочисленные на¬ блюдения расположатся вблизи среднего значения результатов наблюдений, и мы получим сравнительно небольшую ошибку. В первом же случае, наоборот, вычисленная нами из небольшого числа наблюдений ошибка будет сравнительно велика. Отсюда прежде всего видно, что при малом числе наблюдений опреде¬ ление самой ошибки может быть произведено лишь очень не¬ точно, и уже по этой причине вычисление ошибки нужно произ¬ водить как можно более простым способом. Поскольку сама ошибка при этом получается весьма приближенной, нет смысла очень тщательно и точно производить ее вычисление. Во всяком случае, можем ограничиться мерой точности, имеющей столько же десятичных знаков, сколько имеет каждое наблюдение, по которому мы вычисляем эту меру. По этой причине я полностью отказываюсь здесь от вычисления «квадратичной ошибки» и «ве¬ роятной ошибки». Эти соображения, а также тот факт, что именно рри агрономических опытах мы в большинстве случаев должны ограничиться 4—6 повторностями, побудили меня опре¬ делять лишь «среднюю ошибку». Но так как при этом мы имеем дело не столько с «ошибкой» опыта, сколько с физиологически обусловленными отклонениями урожая, я ввел в дальнейшем вместо понятия «ошибка» понятие «отклонение». Для вычисления этих средних отклонений отдельных наблю¬ дений служит следующая формула: . (Л1 — а) + (Л! — £) + (Л! — с) + ... -f- (Л1 — г) Yw=T)
ПРИЛОЖЕНИЕ 387 где М — среднее значение из всех отдельных наблюдений, а, Ь, с... г — отдельные наблюдения, а п — число наблюдений. Вели¬ чина среднего отклонения как таковая не зависит от числа на¬ блюдений п, однако, как мы видели ранее, ее можно вычислить с тем большей точностью, чем больше число наблюдений. Вме¬ сте с тем среднее значение становится более достоверным при увеличении числа наблюдений, так как среднее отклонение Т среднего значения, полученного из всех наблюдений, равно сред¬ нему отклонению отдельного наблюдения t, деленному на корень квадратный из числа наблюдений п, т. е. Ш — а) + (М + Ь) + (М — с)... + (М — г) I 1 • • г i " " ~ “ > # nYn~ 1 Знаменатель этой формулы в зависимости от числа наблюде¬ ний п можно сразу же определить по табл. 163, что облегчает производство вычислений. Таблица 163 п nVn- 1 п nVn-1 п пУ п— 1 п nV п — 1 2 2,0 7 17,2 12 39,8 17 68,0 3 4,2 8 21,2 13 45,0 18 74,2 4 6,9 9 25,5 14 50,4 19 80,6 5 10,0 10 30,0 15 56,1 20 87,2 6 13,4 И 34,8 16 62,0 21 93,9 Табл. 162, в которой приведена вероятность ошибок, помогает выяснить, какие результаты опытов являются неправдоподоб¬ ными. Например, согласно таблице, вероятность того, что неко¬ торое значение лежит между (М— 3,25/) и (М + 3,25 /), равна 99%; если в отдельном случае отклонение от средней величины превышает 3,25 /, то нужно считать, что оно вызвано не «слу¬ чайной ошибкой», а ошибкой иного рода, например неправиль¬ ной постановкой эксперимента. Окончательный результат будет более надежен, если при определении средней величины опыты с такими грубыми ошибками исключить. Я обычно так и делал, однако результаты этих опытов все же приводил. Во всяком случае, для такой обработки необходимо располагать достаточно большим числом наблюдений. Конечно, мы должны стремиться к тому, чтобы ошибка опы¬ тов была бы как можно меньше, так как, естественно, получен¬ ные в этом случае результаты будут ближе к истинному значению. Иногда это возможно путем устранения систематиче¬ ской ошибки наблюдений, как это было сделано при полевых 25*
388 ПРИЛОЖЕНИЕ опытах, описанных в § 36, когда мы, насколько это было воз¬ можно, исключили ошибку, связанную с неоднородностью почвы. Иногда требуется вычислить ошибку или отклонение сумм или разностей; например, при методе проростков, при котором из величины урожая, определенной для данного опыта с ошиб¬ кой, каждый раз нужно вычитать величину урожая холостого определения, найденную также с ошибкой (§ 42). Если в ре¬ зультате опыта мы получали величины (a + ti) и {b + U), то суммы или разности их равны (a±td-±.Qr±.td = (a±b)±Vt\-\-1 Произведение этих двух вычисленных с ошибкой величин на¬ ходится по формуле (а ± td -{b±t2) = ab ±У {atp+Qftf. Частное находится по следующей формуле: \f $)*+ ($)*• Если только одна из величин определена с ошибкой, то при¬ веденные формулы упрощаются. Для произведения (aziztj b = abdzbtv Для частного a±(t а | U b ~ b — b или CL CL T±t2 =T~12 • СВЯЗЬ МЕЖДУ ДВУМЯ ВЕЛИЧИНАМИ (МЕТОД ПОРЯДКОВЫХ НОМЕРОВ) До сих пор мы пытались определить и объяснить только количественные связи, которые, как мы могли думать, имеются между двумя величинами. Однако иногда при наличии множе¬ ства факторов, влияющих на урожай растения, важно опреде¬ лить, имеется ли вообще связь между урожаем и каким-либо другим явлением. Для разрешения этого вопроса Хольдефлейс1 предложил весьма простой метод «расположения по порядковым номерам». По этому методу если, например, имеются данные об урожае за последовательные 9 лет и требуется узнать, зависит ли их величина от какого-либо определенного климатического фактора 1 Holdeflelss Р., «Agrarmeteorologie», Die Abhangigkeit der Ernteer- trage von Wetter und Kllma; Verlag P. Parey, Berlin, 72—75, 1930.
ПРИЛОЖЕНИЕ 389 роста, то прежде всего значения урожая располагают по их ве¬ личине в убывающем порядке, обозначая наивысший урожай номером 1, а наименьший — номером 9. Затем таким же поряд¬ ком располагают соответствующие значения интересующего нас фактора, обозначая наибольшее значение его номером 1 и наи¬ меньшее — номером 9. Если между обоими явлениями суще¬ ствует прямая связь или, как мы говорим, прямая корреляция, то за один и тот же год номера обоих явлений должны совпадать и поэтому разность этих порядковых номеров должна равняться нулю. Конечно, возможно и обратное явление, когда пронумеро¬ ванные таким образом величины урожая и фактора роста, выписанные за соответствующие годы друг под другом, распола¬ гаются следующим порядком: Урожай 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Фактор роста .-..9 8 7 6 5 4 3 2 1 Разность —8 —6 —4 —2 ±0 -|-2 +4 +6 -р® и сумма абсолютных величин разности Sa = 40. Здесь также наблюдается закономерность, так как чем выше урожай, тем меньше значение соответствующего фактора. Такая закономер¬ ность называется обратной корреляцией. В нашем примере чем ближе сумма разностей порядко¬ вых новеров к 0 или 40, тем яснее выражена прямая или об¬ ратная связь между обоими явле¬ ниями; наоборот, чем больше эта сумма разностей приближается в нашем примере к 20, тем меньше можно говорить о наличии какой- либо связи между обоими явле¬ ниям1». Сумма Sa, естественно, растет с увеличением числа величин п, а именно, если п — четное число, то Sa = п 2 “ . если нечетное, то 2 В зависимости от числа имеющихся величин п получается следующая максимальная сумма разностей порядковых номеров (табл. 164). Приведем один пример (табл. 165), заимствованный у Холь- дефлейса *. Исследуется, зависит ли урожай гороха сорта Викто¬ рия от среднесуточной температуры июня. 1 Я не согласен с выводами, которые'делает автор из своих вычисле¬ ний, поэтому мне пришлось существенно изменить их. Таблица 164 п Sa п Sa 3 4 12 72 4 8 13 84 5 12 14 98 6 18 15 112 7 24 16 128 8 32 17 144 9 40 18 162 10 50 19 180 11 60 20 200
390 приложение Таблица 165 Год Урожай гороха у, фа Порядко¬ вые номера значений, У Среднесуточ¬ ная темпера¬ тура июня, / °С Порядко¬ вые номера значений, t Разность порядко¬ вых номе¬ ров 1914 30,0 3 16,9 6 + 3 1915 17,1 7 19,3 2 — 5 1916 40,5 1 14,3 8 + 7 1917 12,4 8 20,8 1 — 7 1918 31,0 2 14,0 9 + 7 1919 11,3 9 16,1 4 — 5 1920 25,2 6 16,0 5 — 1 1921 27,0 5 15,1 7 + 2 1922 27,9 4 16,8 3 — 1 £ и со оо В этом случае имеется обратная корреляция, т. е. чем про¬ хладнее июнь, тем выше урожаи гороха. До июня температура воздуха почти не оказывала влияния на урожай гороха; так, Хольдефлейс получил для марта Sa = 20, для апреля Sa = 19 и для мая Sa = 28. В конце мая специфическое влияние темпера¬ туры уже начинает сказываться. При исследовании связи между величиной осадков и урожаем гороха Хольдефлейс получил для марта Sa = 30, для апреля Sa — 36, для мая Sa = 16 и для июня Sa — 18. И здесь обратная корреляция проявляется только один раз — в апреле; следовательно, горох лучше развивается при сухом апреле. МЕТОД ПРОЦЕНТОВ Часто, особенно в старой литературе, вообще отсутствуют прямые параллельные опыты, благодаря которым можно было бы установить точность полученных результатов; так, Вольни не¬ однократно проводил опыты без повторности, при этом в одних случаях проводил их на целом ряде различных культур, в дру¬ гих-г-повторял их с одной и той же культурой, но в различные годы. Примером этого могут служить опыты, приведенные в ^ 43, в которых исследуется зависимость высоты урожая рас¬ тений от содержания камней в почве. Если принять, что все растения совершенно одинаково реагируют на наличие камней в почве и что погодные условия за отдельные годы не оказывают существенного влияния на зависимость урожая растений от содержания камней в почве, то такие результаты возможно
ПРИЛОЖЕНИЕ 391 совместно обработать, сделать их до некоторой степени едино¬ образными и затем определить степень точности полученных данных. Эту обработку надо производить следующим образом. Из результатов опытов, поставленных, например, в течение одного года с одним и тем же растением на 6 почвах, содержа¬ щих различное количество камней, определяют среднюю вели¬ чину и принимают ее за 100%. Затем урожай, полученный при каждом из шести вариантов выражают в процентах от этого среднего значения. Проделав эти вычисления для каждого отдельного растения и для каждого года, можно считать, что процентные величины урожая, полученные для почв с одинаковым содержанием камней, являются сравнимыми величинами. Нахо¬ дят их среднее значение и среднее отклонение. Проделав эти операции для каждого значения содержания камней в почве, можно, например, показать, что при уменьшении содержания камней в почве или при увеличении количества мелкозема в общем объеме почвы, урожай растений, в пределах сравни¬ тельно небольшой ошибки опыта, увеличивается согласно закону совокупного действия факторов роста. Я применял этот метод не только для обработки материалов обширных и прекрасно выполненных опытов Вольни, но и при моем уравнительном ме¬ тоде (§ 36) для исключения систематической ошибки в полевых опытах, вызываемой неоднородностью почвы. ЛОГАРИФМИЧЕСКАЯ ФУНКЦИЯ В § 39 при рассмотрении закона совокупного действия фак¬ торов роста мы уже подробно знакомились с логарифмической функцией. Здесь мы хотим лишь показать, как при наличии ее наиболее простым образом определять различные константы. В качестве примера снова возьмем закон совокупного действия, по¬ казывающий зависимость урожая у от величины фактора роста х: 1g(A — y) = 1g(A — a) сх, где а — урожай, получаемый без добавления соответствующего фактора роста. Эта величина определяется экспериментально и, следовательно, известна. А — наивысший урожай, которого можно достигнуть, и с — коэффициент действия, показывающий скорость увеличения урожая. Последние две величины неизвестны и подлежат определению. В опытах с удобрением калием и фосфорной кислотой А определяется экспериментально, так что величину с можно вычислить из уравнения. В результате огромного числа полевых опытов с азотным удобрением получено бесспорное значение для с азота, равное 0,2, подставив которое в указанное уравне¬ ние, можно определить величину А.
392 ПРИЛОЖЕНИЕ Количество питательных веществ (b), имевшихся в почве, можно вычислить из уравнения lg(/l— a) = lgi4 — cb или l lgA — \g{A — a) с При наличии новой серии опытов, для которых Лис неиз¬ вестны, лучше всего по результатам всех отдельных опытов построить график на миллиметровой бумаге и полученную кри¬ вую продолжить до произвольно выбранного значения наивыс¬ шего урожая. При помощи этой величины наивысшего урожая определяют для каждого опыта величину с (х и у находят по осям координат). Если с при увеличении значения х равномерно возрастает, то, значит, взята слишком малая величина Л; если же с уменьшается, то, значит, величина Л выбрана слишком боль¬ шой. Внося поправку в выбранную величину Л так, чтобы значе¬ ние с в пределах допустимых отклонений оставалось постоянным, получают соответствующие значения как для Л, так и для с. Если значения с, найденные для большого числа опытов, сильно колеблются, то наиболее правильным считают то значение его, которое определено при опыте с наименьшим средним откло¬ нением и, следовательно, наиболее достоверно. Обработку результатов наблюдений графическим методом можно, как это делает Рейнгольд1, облегчить, используя бумагу с логарифмической сеткой, на которой прямая может охватить все точки, соответствующие отдельным опытам. Графический ме¬ тод определения постоянных закона совокупного действия фак¬ торов роста был разработан и Беренсом2. Все способы расчета величины А не вполне удовлетвори¬ тельны из-за слишком больших ошибок отдельных наблюдений. Так, я в свое время предложил для построения кривой урожая выбирать отдельные величины таким образом, чтобы х3 — х2 = = х2— Х\. При этом допущении3 следует, что л = у* — У1У» 2У2-(У + Ув)' Из этого уравнения ясно видно, какое значение имеет ошибка, особенно в определении у2, для вычисления величины наивыс¬ шего урожая А. Марквардт4 показал, как можно вычислить А, если значения х выбирать так, чтобы они образовывали арифмети¬ 1 Reinhold J. Landw. Jahrb., 65, 877—892, 1927. Die Gartenbauwissen- schaft, 5, 331—352, 1931. 2 Behrens W. U., Fortsch. d. Landw., 3, 404—406,1928. 3 M i t s c h e г 1 i c h E. A., Landw. Jahrb., 38, 340—341, 1909. < Marquardt A., Landw. Jahrb., 92, 186—240, 1942; 93, 610—658, 1943.
ПРИЛОЖЕНИЕ 393 ческий ряд. Так как при этом расчете при х = 0 и у = О, то в другой работе он показал, как можно определить А, если уро¬ жай, кроме величины х, определяется еще и величиной Ь. Наконец, Раутерберг1 показал, как, комбинируя графический и математический методы, можно вычислить наивысшее значе¬ ние А для произвольно выбранных величин х и соответствующих им величин у и как в дополнение к определению А по каждому отдельному значению х и у можно вычислить средние значения для Ь и с. Этой работой Раутерберга можно заключить изложе¬ ние математических методов обработки материалов. Как уже сказано выше, недостатком этих методов является большая погрешность отдельных наблюдений, вследствие чего, естественно, все расчеты тем надежнее, чем большее число отдельных опытов можно привлечь для вычисления входящих в уравнение констант. Быть может, наиболее простым способом является использо¬ вание номограмм, опубликованных Максом Гертнером2. Однако, поскольку со времени их опубликования изменились некоторые основные коэффициенты, следует эти номограммы предвари¬ тельно переработать3. Логарифмическая функция является общим законом при¬ роды *, всегда имеющим место в тех случаях, когда с увели¬ чением величины х величина у постепенно приближается к своему конечному наибольшему значению. При исследовании почвы мы, между прочим, обнаружили действительность этого закона для уменьшения теплоты смачивания при увеличении содержания воды в почве, для явлений растворения, для воздействия ветра на испарение воды и, главное, для закона совокупного действия факторов роста. Для облегчения и контрол» вышеприведенных и других рас¬ четов прилагаем в заключение четырехзначные таблицы лога¬ рифмов и антилогарифмов, точность которых вполне достаточна для всех расчетов в области почвоведения, так как мы можем считать себя счастливыми, если точность наших опытов соста¬ вляет + 1 % измеряемой величины. iRauterberg Е„ Ztschr. f. Pflanzenernahrung u. Bodenkunde, 35 (80), 171—190, 1944. 2 О a г t n e г M., Ztschr. f. Pflanzenernahrung u. Bodenkunde, 23 (68), 105—112, 1941; 26 (71), 73—82, 1941. 2MitscherlichE. A., Atanasiu N.. Ztschr. f. Acker-und Pflazen- bau, 94, 253—280, 1952; 95, 1—20, 1952, ‘Mltscherlich E. A., «Ober allgemelne Naturgesetze», Schrlften d* Konigsberger Gel. Ges. Nat. ВД., Ь H. 3, 1—38, 1924.
ЛОГАРИФМИЧЕСКИЕ ТАБЛИЦЫ
Логарифмы Поправки о ч 3 гг 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1C 10000 0043 008€ >0128 0170 0212 0253 0294 0334 0374 4 8 12 17 21 25 \29 33 37 11 0414 0453 0492 10531 0569 0607 0645 0682 0719 Ю755 4 8 11 15 19 23 \26 30 34 12 0792 0828 0864 0899 0934 0969 1004 1038 1072 ! 1106 3 7 10 14 17 21 24 28 31 13 1139 1173 1206 1239 1271 1303 1335 1367 1399 11430 3 6 10 13 16 19 23 26 29 и 1461 1492 1523 1553 1584 1614 1644 1673 1703 1732 3 6 9 12 IS 18 21 24 27 1S 1761 1790 1818 1847 1875 1903 1931 1959 1987 2014 3 6 8 11 14 17 20 22 25 16 2041 2068 2075 2122 2148 2175 2201 2227 2253 2279 3 5 8 11 13 16 18 21 24 17 2304 2330 2355 2380 2405 2430 2455 2480 2504 2529 2 5 7 10 12 15 17 20 22 18 2553 2577 2601 2625 2648 2672 2695 2718 2742 2765 2 5 7 9 12 14 16 19 2l 19 2788 2810 2833 2856 2878 2900 2923 2945 2967 2989 2 4 7 9 11 13 16 18 2n 20 ЗОЮ 3032 3054 3075 3096 3118 3139 3160 3181 3201 2 4 6 8 11 13 15 17 19 21 3222 3243 3263 3284 3304 3324 3345 3365 3285 3404 2 4 6 8 10 12 14 16 18 22 3424 3444 3464 3483 3002 3522 3541 3560 3579 3598 2 4 6 8 10 12 14 15 17 23 3617 3636 3655 3674 3692 3711 3729 3747 3766 3784 2 4 6 7 9 11 13 15 17 24 3802 3820 3838 3856 3874 3892 3909 3927 3945 3962 2 4 5 7 9 11 12 14 16 25 3979 3997 4014 4031 4048 4065 4082 4099 4116 4133 2 3 5 7 9 10 12 14 15 16 4150 4166 4183 4200 4216 4232 4249 4265 4281 4298 2 3 5 7 8 10 11 13 15 27 4314 4330 4346 4362 4378 4393 4409 4425 4440 4456 2 3 5 6 8 9 11 13 14 28 4472 4487 4502 4518 4533 4548 4564 4579 4594 4609 2 3 5 6 8 9 11 12 14 29 4624 4639 4654 4669 4683 4698 4713 4728 4742 4757 1 3 4 6 7 9 10 12 13 30 4771 4786 4800 4814 4829 4843 4857 4871 4886 4900 1 3 4 6 7 9 10 11 13 31 4914 4928 4942 4955 4969 4983 4997 5011 5024 5038 I 3 4 6 7 8 10 11 12 32 5051 5065 5079 5092 5105 5119 5132 5145 5159 5172 1 3 4 5 7 8 9 11 12 33 5185 5198 5211 5224 5237 5250 5263 5276 5298 5302 1 3 4 5 6 8 9 10 12 34 5315 5328 5340 5353 5366 5378 5391 5403 5416 5428 1 3 4 5 6 8 9 10 11 35 5441 5453 5465 5478 5490 5502 5514 5527 5539 5551 1 2 4 5 6 7 9 10 11 36 5563 5575 5587 5599 5611 5623 5635 5647 5658 5670 1 2 4 5 6 7 8 10 И 37 5682 5694 5705 5717 5729 5740 5752 5763 5775 5786 J 2 3 5 6 7 8 9 10 38 5798 5809 5821 5832 5843 5855 5866 5877 5888 5899 1 2 3 5 6 7 8 9 10 39 5911 5922 5933 5944 5955 5966 5977 5988 5999 6010 1 2 3 4 5 7 8 9 10 40 60216031 6042 6053 6064 6075 6085 6095 6107 6117 \l 2 3 4 5 6 8 9 10 41 61286138 6149 6160 6170 6180 6191 6201 6212 6222 \I 2 3 4 5 6 7 8 9 42 62326243 6253 6263 6274 6284 6294 6304 6314 6325 \l 2 3 4 5 6 7 8 9 43 6335 6345 6355 6365 6375 6385 6395 6405 6415 6425 \l 2 3 4 5 6 7 8 9 44 6435 6444 6454 6464 6474 6484 6493 6503 6513 6522 1 2 3 4 5 6 7 8 9 45 6532 6542 6551 6561 6571 6580 6590 6599 6609 6618 1 2 3 4 5 6 7 8 a 46 6628 6637 6646 6656 6665 6675 6684 6693 6702 6712 1 2 3 4 5 6 7 7a 47 6721 6730 6739 6749 6758 6767 6776 6785 6794 6803 1 2 3 4 5 5 6 7a 48 6812 6821 6830 6839 6848 6857 6866 6875 6884 6893 1 2 3 4 4 5 6 7a 49 6902|6911 6920 6928 6937 6946 69551 6964 6972 6981 1 2 3 4 4 5 6 7 8 50 699о|б998 7007 7016 70247033 7042 70507059 70671 1 2 3 3 4 5 6 7 8 51 70767084 7093 7101 7110 7118 7126' 71357143 7152 1 2 3 3 4 5 6 7 8 52' 7160 7168 7177 7185 71937202 7210 7218 7226 7235 1 2 2 3 4 5 6 7 7 53 7243 7251 7259 7267 7275 7284 7292 73007308 7316 1 2 2 3 4 5 6 6 7 54 7324 7332: 7340 7348 73567364 7372' 7380|7388 7396| 1 2 2 3 4 5 6 6 7 о 1 11 2 1 з i 4 1 5 1 е 1 7 1 8 1 9 III 2 3 4 5 6 7 8 9
АбРАРММичкскйк РАЬАИЦЫ 398 Логарифмы _ Поправки О 4 и 5 ГГ 0 1 2 3 4 б 6 7 8 9 1 2 3 4 б 6 7 8 9 55 7404 7412 7419 7427 7435 7443 7451 7459 7466 7474 I 2 2 3 4 5 5 6 7 56 7482 7490 7497 7505 7513 7520 7528 7536 7543 7551 1 2 2 3 4 3 5 6 7 ч 7559 7566 7574 7582 7589 7597 7604 7612 7619 7627 1 2 2 3 4 5 5 6 7 58 7634 7642 7649 7657 7664 7672 7679 7686 7694 7701 1 1 2 3 4 4 5 6 7 59 7709 7716 7723 7731 7738 7745 7752 7760 7767 7774 1 1 2 3 4 4 5 6 7 60 7782 7789 7796 7803 7810 7818 7825 7832 7839 7846 1 1 2 3 4 4 5 6 6 61 7853 7860 7868 7875 7882 7889 7896 7903 7910 7917 1 1 2 3 4 4 5 6 6 62 7924 7931 7938 7946 7952 7959 7966 7973 7980 7987 1 1 2 3 3 4 5 6 6 63 7993 8000 8007 8014 8021 8028 8035 8041 8048 8055 1 1 2 .3 3 4 5 5 6 64 8062 [8069 8075 8082 8088 8096 8102 8109 8116 8122 1 1 2 3 3 4 5 5 6 65 8129 8136 8142 8149 8156 8162 8169 8176 8182 8189 I 1 2 3 3 4 5 3 6 66 8195 8202 8209 8215 8222 8228 8235 8241 8248 8254 1 1 2 3 3 4 5 5 6 67 8261 8267 8274 8280 8287 8203 8299 8306 8312 8319 1 1 2 3 3 4 5 5 6 68 8325 8331 8338 8344 8351 8357 8363 8370 8376 8382 1 1 2 3 3 4 4 5 6 69 8388 8395 8401 8407 8414 8420 8426 8432 8439 8445 1 1 2 2 3 4 4 5 6 70 8451 8457 8463 8470 8476 8482 8488 8494 8500 8506 1 1 2 2 3 4 4 5 6 71 8513 8519 8525 8531 8537 8543 8549 8555 8561 8567 1 1 2 2 3 4 4 5 5 72 8573 8579 8585 8591 8597 8603 8609 8615 8621 8627 1 1 2 2 3 4 4 5 5 73 8633 8639 8645 8651 8657 8663 8669 8675 8681 8686 1 1 2 2 3 4 4 5 5 74 8692 8698 8704 8710 8716 8722 8727 8733 8739 8745 1 1 2 2 3 4 4 5 5 75 8751 8756 8762 8768 8774 8779 8785 8791 8797 88021 1' 1 2 2 3 3 4 5 5 76 8808 8814 8820 8825 8831 8837 8842 8848 8854 8853 / 1 2 2 3 3 4 5 5 77 8865 8871 8876 8882 8887 8893 8899 8904 8910 8915 / 1 2 2 3 3 4 4 5 78 8921 8927 8932 8938 8943 8949 8954 8960 8965 8971 / 1 2 2 3 3 4 4 5 79 8976 8982 J8987 8993 8995 9004 9009 9015 9020 9025 / 1 2 2 3. 3 4 4 3 80 9031 9036 9042 9047 9053 9058 9063 9069 9074 9079 1 1 2 2 3 3 4 4 5 81 9085 9090 9096 9101 9106 9112 9117 9122 9128 9133 1 1 2 2 3 3 4 4 5 82 9138 9143 9149 9154 9159 9165 9170 9175 9180 9186 1 1 2 2 3 3 4 4 5 83 9191 9196 9201 9206 9212 9217 9222 9227 9232 9238 1 1 2 2 3 3 4 4 5 84 9243 9248 9253 9258 9263 9269 9274 9279 9284 9289 I 1 2 2 3 3 4 4 5 85 9294 9299 9304 9309 93151 9320 9325 9330 9335 9340 I 1 2 2 3 3 4 4 5 86 9345 9350 9355 9360 9365 9370 9375 9380 9385 9390 I 1 2 2 3 3 4 4 5 87 9395 9400 9405 9410 9415 9420 9425 9430 9435 9440 0 1 1 2 2 3 3 4 4 88 9445 9450 9455 9460 9465 9469 9474 9479 9484 9489 0 1 1 2 2 3 3 4 4 89 9494 9499 9504 9509 9513 9518 9523 9528 9533 9538 0 1 1 2 2 3 3 4 4 90 9542 9547 9552 9557 9562 9566 9571 9576 9581 9586 0 1 1 2 2 3 3 4 4 91 9590 9595 9600 9605 9609 9614 9619 9624 9628 9633 0 I 1 2 2 3 3 4 4 92 9638 9643 9647 9652 9657 9661 9666 9671 9675 9680 0 1 1 2 2 3 3 4 4 9о 9685 9689 9694 9699 9703 9708 9713 9717 9722 9727 0 1 I 2 2 3 3 4 4 94 9731 9736 9741 9745 9750| 9754 9759 9763 9768 9773 0 1 I 2 2 3 3 4 4 95 9777 9782 9786 9791 97951 9800 9805 9809 9814 9818 0 1 I 2 2 3 3 4 4 96 9823 9827 9832 9836 9841 9845 9850 9854 9859 9863 0 1 I 2 2 3 3 4 4 97 9868 9872 9877 9881 9886 9890 9894 9899 9903 9908 0 1 1 2 2 3 3 4 4 98 9912 9917 9921 9926 9930 9934 9939 9943 9948 9952 0 1 1 2 2 3 3 4 4 99 9956 9961 9965 9969 9974| 9978 9983 9987 9991 9996 0 1 1 2 2 3 3 3 4 0 1 1 2 3 4 1 5 1 61 71 81 9II 1 2 3 4 5 6 7 8 9
ЛОГАРИФМИЧЕСКИЕ ТАБЛИЦЫ 399 Антилогарифмы Поправки lg 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 2 3 4 5 6 7 8 9 .00 1000 1002 1005 1007 1009 1012 1014 1016 1019 1021 0 0 1 / 1 1 2 2 2 .01 1023 1026 1028 1030 1033 1035 1038 1040 1042 1045 0 0 1 / 1 1 2 2 2 .02 1047 1050 1052 1054 1057 1059 1062 1064 1067 1069 0 0 1 / / 1 2 2 2 .03 1072 1074 1076 1079 1081 1084 1086 1089 1091 1094 0 0 1 / / 1 2 2 2 .04 1096 1099 1102 1104 1107 1109 1112 1114 1117 1119 0 1 1 I 1 2 2 2 2 .05 1122 1125 1127 ИЗО 1132 1135 1138 1140 1143 1146 0 I 1 1 1 2 2 2 2 .06 1148 1151 1153 1156 1159 1161 1164 1167 1169 1172 0 1 1 1 1 2 2 2 2 .07 1175 1178 1180 1183 1186 1189 1191 1194 1197 1199 0 1 I 1 1 2 2 2 2 .08 1202 1205 1208 1211 1213 1216 1219 1222 1225 1227 0 1 1 1 1 2 2 2 3 .09 1230 1233 1236 1239 1242 1245 1247 1250 1253 1256 0 1 1 1 1 2 2 2 3 .10 1259 1262 1265 1268 1271 1274 1276 1279 1282 1285 0 1 1 1 1 2 2 2 3 .11 1288 1291 1294 1297 1300 1303 1306 1309 1312 1315 0 1 1 1 2 2 2 2 3 .12 1318 1321 1324 1327 1330 1334 1337 1340 1343 1346 0 1 1 I 2 2 2 2 3 .13 1349 1352 1355 1358 1361 1365 1368 1371 1374 1377 0 1 1 1 2 2 2 3 3 .14 1380 1384 1387 1390 1393 1396 1400 1403 1406 1409 0 1 1 1 2 2 2 3 3 .15 1413 1416 1419 1422 1426 1429 1432 1435 1439 1442 0 1 1 1 2 2 2 3 3 .16 1445 1449 1452 1455 1459 1462 1466 1469 1472 1476 0 1 1 1 2 2 2 3 3 .17 1479 1483 1486 1489 1493 1496 1500 1503 1507 1510 0 1 1 / 2 2 2 3 3 .18 1514 1517 1521 1524 1528 1531 1535 1538 1542 1545 0 1 1 I 2 2 2 3 3 .19 1549 1552 1556 1560 1563 1567 1570 1574 1578 1581 0 1 1 1 2 2 3 3 3 .20 1585 1588 1592 1996 1600 1603 1607 1611 1614 1618 0 1 1 I 2 2 3 3 3 .21 1622 1626 1629 1633 1637 1641 1644 1648 1652 1656 0 1 1 2 2 2 3 3 3 .22 1660 1663 1667 1671 1675 1679 1683 1687 1690 1694 0 1 1 2 2 2 3 3 3 .23 1698 1702 1706 1710 1714 1718 1722 1726 1730 1734 0 1 1 2 2 2 3 3 4 .24 1738 1742 1746 1750 1754 1758 1762 1766 1770 1774 0 1 1 2 2 2 3 3 4 .25 1778 1782 1786 1791 1795 1799 1803 1807 1811 1816 0 1 1 2 2 2 3 3 4 .26 1820 1824 1828 1832 1837 1841 1845 1849 1854 1858 0 1 1 2 2 3 3 3 4 .27 1862 1866 1871 1875 1879 1884 1888 1892 1897 1901 0 1 1 2 2 3 3 3 4 .28 1905 1910 1914 1919 1923 1928 1932 1936 1941 1945 0 1 1 2 2 3 3 4 4 .29 1950 1954 1959 1963 1968 1972 1977 1982 1986 1991 0 1 1 2 2 3 3 4 4 .30 1995 2000 2004 2009 2014 2018 2023 2028 2032 2037 0 1 1 2 2 3 3 4 4 .31 2042 2046 2051 2056 2061 2065 2070 2075 2080 2084 0 1 1 2 2 3 3 4 4 .32 2089 2094 2099 2104 2109 2113 2118 2123 2128 2133 0 1 1 2 2 3 3 4 4 .33 2138 2143 2148 2153 2158 2163 2168 2173 2178 2183 0 1 1 2 2 3 3 4 4 .34 2188 2193 2198 2203 2208 2213 2218 2223 2228 2234 1 1 2 2 3 3 4 4 5 .35 2239 2244 2249 2254 2259 2265 2270 2275 2280 2286 1 1 2 2 3 3 4 4 5 .36 2291 2296 2301 2307 2312 2317 2323 2328 2333 2339 I 1 2 2 3 3 4 4 5 .37 2344 2350 2355 2360 2366 2371 2377 2382 2388 2393 1 1 2 2 3 3 4 4 5 .38 2399 2404 2410 2415 2421 2427 2432 2438 2443 2449 1 1 2 J2 3 3 4 4 5 .39 2455 2460 2466 2472 2477 2483 2489 2495 2500 2506 1 1 2 2 3 3 4 5 5 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 2 3 4 5 6 7 8 9
400 ЛОГАРИФМИЧЕСКИЕ ТАБЛИЦЫ т Антилогарифмы Поправки 1$ 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 2 3 4 5 6 7 8 9 .40 2512 2518 2523 2529 2535 2541 2547 2553 2559 2564 / 1 2 2 3 4 4 5 5 .41 2570 2576 2582 2588 2594 2600 2606 2612 2618 2624 / 1 2 2 3 4 4 5 5 .42 2630 2636 2642 2649 2655 2661 2667 2673 2679 2685 / I 2 2 3 4 4 5 6 .43 2692 2698 2704 2710 2716 2723 2729 2735 2742 2748 / 1 2 3 3 4 4 5 6 .44 2754 2761 2767 2773 2780 2786 2793 2799 2805 2812 / 1 2 3 3 4 4 5 6 .45 2818 2825 2831 2838 2844 2851 2858 2864 2871 2877 / 1 2 3 3 4 5 5 6 .46 2884 2891 2897 2904 2911 2917 2924 2931 2938 2944 1 I 2 3 3 4 5 5 6 .47 2951 2958 2965 2972 2979 2985 2992 2999 3006 3013 / I 2 3 3 4 5 5 6 .48 3020 3027 3034 3041 3048 3055 3062 3069 3076 3083 1 1 2 3 4 4 5 6 6 .49 3090 3097 3105 3112 3119 3126 3133 3141 3148 3155 1 1 2 3 4 4 5 6 6 .50 3162 3170 3177 3184 3192 3199 3206 3214 3221 3228 1 1 2 3 4 4 5 6 7 .51 3236 3243 3251 3258 3266 3273 3281 3289 3296 3304 1 2 2 3 4 5 5 6 7 .52 3311 3319 3327 3334 3342 3350 3357 3365 3373 3381 1 2 2 3 4 5 5 6 7 .53 3388 3396 3404 3412 3420 3428 3436 3443 3451 3459 1 2 2 3 4 5 6 6 7 .54 3467 3475 3483 3491 3499 3508 3516 3524 3532 3540 I 2 2 3 4 5 6 6 7 .55 3548 3556 3565 3573 3581 3589 3597 3606 3614 3622 I 2 2 3 4 5 6 7 7 .56 3631 3639 3648 3656 3664 3673 3681 3690 3698 3707 1 2 3 3 4 5 6 7 8 .57 3715 3724 3733 3741 3750 3758 3767 3776 3784 3793 1 2 3 3 4 5 6 7 8 .58 3802 3811 3819 3828 3837 3846 3855 3864 3873 3882 1 2 3 4 4 5 6 7 8 .59 3890 3899 3908 3917 3926 3936 3945 3954 3963 3972 1 2 3 4 5 5 6 7 8 .60 3981 3990 3999 4009 4018 4027 4036 4046 4055 4064 1 2 3 4 5 6 6 7 8 .61 4074 4083 4093 4102 4111 4121 4130 4140 4150 4159 1 2 3 4 5 6 7 8 9 .62 4169 4178 4188 4198 4207 4217 4227 4236 4246 4256 1 2 3 4 5 6 7 . 8 9 .63 4266 4276 4285 4295 4305 4315 4325 4335 4345 4355 1 2 3 4 5 6 7 8 9 .64 4365 4375 4385 4395 4406 4416 4426 4436 4446 4457 1 2 3 4 5 6 7 8 9 .65 4467 4477 4487 4498 4508 4519 4529 4539 4550 4560 1 2 3 4 5 6 7 8 9 .66 4571 4581 4592 4603 4613 4624 4634 4645 4656 4667 1 2 3 4 5 6 7 9 10 .67 4677 4688 4699 4710 4721 4732 4742 4753 4764 4775 1 2 3 4 5 7 8 9 10 .68 4786 4797 4808 4819 4831 4842 4853 4864 4875 4887 I 2 3 4 6 7 8 9 10 .69 4898 4909 4920 4932 4943 4955 4966 4977 4989 5000 1 2 3 5 6 7 8 9 10 .70 5012 5023 5035 5047 5058 5070 5082 5093 5105 51171 1 2 4 5 6 7 8 9 11 .71 5129 5140 5152 5164 5176 5188 5200 5212 5224 5236 1 2 4 5 6 7 8 10 И .72 5248 5260 5272 5284 5297 5309 5321 5333 5346 5358 1 2 4 5 6 7 9 10 11 .73 5370 5383 5395 5408 5420 5433 5445 5458 5470 5483 1 3 4 5 6 8 9 10 11 .74 5495 5508 5521 5534 5546 5559 5572 5585 5598 56Ш 1 3 4 5 6 8 9 10 12 .75 5623 5636 5649 5662 5675 5689 5702 5715 5728 5741 1 3 4 5 7 8 9 10 12 .76 5754 5768 5781 5794 5808 5821 5834 5848 5861 5875 1 3 4 5 7 8 9 11 12 .77 5888 5908 5916 5929 5943 5957 5970 5984 5998 6012 I 3 4 5 7 8 10 11 12 .78 6026 6039 6053 6067 6081 6095 6109 6124 6138 6152 1 3 4 6 7 8 10 11 13 .79 6166 6180 6194 6209 6223 6237 6252 6266 6281 6295 1 3 4 6 7 9 10 11 13 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 2 3 4 5, 6 7 8 9
ЛОГАРИФМИЧЕСКИЕ ТАБЛИЦЫ 401 Антилогарифмы Поправки lg 0 i 2 3 4 5 6 7 8 9 l 1 2 3 1 5 G 7 8 9 .80 6310 6324 6339 6353 6368 6383 6397 6412 6427 64421 / 3 4 6 7 9 to 12 13 .81 6457 6471 6486 6501 6516 6531 6546 6561 6577 6592 2 3 5 6 8 9 11 12 14 .82 6607 6622 6637 6553 6668 6683 6699 6714 6730 6745 2 3 5 6 8 9 и 12 14 .83 6761 6776 6792 6808 6823 6839 6855 6871 6887 6902 2 3 5 6 8 9 11 13 14 .84 6918 6934 6950 6966 6982 6998 7015 7031 7047 7063 2 3 5 6 8 10 и 13 15 .85 7079 7096 7112 7129 7145 7161 7178 7194 7211 7228 2 3 5 7 8 10 12 13 15 .86 7244 7261 7278 7295 7311 7328 7345 7362 7379 7396 2 3 5 7 8 10 12 13 15 .87 7413 7430 7.447 7464 7482 7499 7516 7534 7551 7568 2 3 5 7 9 10 12 14 16 .88 7586 7603 7621 7638 7656 7674 7691 7709 7727 7745 2 4 5 7 9 11 12 14 16 .89 7762 7780 7798 7816 7834 7852 7870 7889 7907 7925 2 4 5 7 9 11 13 14 16 .90 7943 7962 7980 7998 8017 8035 8054 8072 8091 811CN 2 4 6 7 9 11 13 15 17 .91 8128 8147 8166 8185 8204 8222 8241 8260 8279 8299 2 4 6 8 9 11 13 15 17 .92 8318 8337 8356 8375 8395 8414 8433 8453 8472 84921 2 4 6 8 10 12 14 15 17 .93 8511 8531 8551 8570 3590 8610 8630 8650 8670 8690 2 4 6 8 10 12 14 16 18 .94 8710 8730 8750 8770 8790 8810 8831 8851 8872 8892 2 4 6 8 10 12 14 16 18 .95 8913 8933 8954 8974 8995 9016 9036 9057 9078 9099 2 4 6 8 10 12 15 17 19 .96 9120 9141 9162 9183 9204 9226 9247 9268 9290 9311 2 4 6 8 11 13 15 17 19 .97 9333 9354 9376 9397 9419 9441 9462 9484 9506 952Я 2 4 7 9 11 13 15 17 20 .98 9550 9572 9594 9616 9638 9661 9683 9705 9727 975Й 2 4 7 9 11 13 16 18 20 .99 9772 9795 9817 9840 9863 9886 9908 9931 9954 9977| 2 5 7 9 11 14 16 18 20 0 i 2 3 4 5 6 7 8 9 1 2 3 4 5 6 7 8 9 £§ За*. 2442.
УКАЗАТЕЛЬ АВТОРОВ Агульхон (Agulhon Н.) 153 Аккерман (Ackermann Р.) 122 Альберт (Albert R.) Ill, 372 Альтен (Alien F.) 83, 137, 157, 163, 361 Арнтц (Arntz Е.) 32, 136 Аррениус (Arrhenius О.) 193, 237 Аррениус (Arrhenius S.) 100 Арцт (Arzft Th.) НО Асдонк (Asdonk Th.) 277 Атаназиу (Atana-siu N.) 10, 14, 203, 212, 220, 226, 243, 266, 267, 288, 300, 319, 324, 393 Аттерберг (Atterberg А.) 44, 141 Аутенрит (Autenrieth W.) 187 Ахенбах-Мауриссатис (Achenbach- Mauryssatis F.) 341 Аэробе (Aeroboe F.) 67, 334 Баггер (Bagger W.) 44 Баккер (Backer G.) 53 Бар (Bahr F.) 193 Бауле (Baule B.) 213, 217 Бауманн (Baumann H.) 193, 313, 314 Баур (Baur F.) 75 Бауэр (Bauer H.) 167 Беренс (Behrens W. U.) 49, 54, 157, 392 Беркнер (Berkner) 116 Бернбек (Bernbeck) 368 Бертло (Berthelot M.) 180 Бесемер (Besemer L.), 56 Бидербек (Biederbeck A.) 266 Бирюкова E. 63 Бланк (Blank E.) 82, 100, 124, 153, 266, 361 Блом (Blom J.) 156 Богуславски (Boguslawski E., von) 85, 209, 275, 310 Бойтелынпахер (Beutelspacher H.) 22,» 41, 51, 65, 66, 163, 183, 186, 301, 303, 312, 313 Боневиц (Bonewitz W.) 243 Бракен (Bracken R., von) 313 Бредеманн (Bredemamn) 180 Брейтенбах (Breitenbach R.) 121 Бромберг (Bromberg) 305 Букингем (Buckingham) 94 Буланже (Boullanger) 153 Булерт (Buhlert) 186 Бунзен (Bunsen) 49, 160, 164 Бургер (Burger H.) 24 Буссенго (Boussingault J. B.) 118 Буткевич Б. C. 190 Бьеррум (Bjerrum N.) 193 Бюхлер (Biichler) 114 Вагнер (Wagner H.) 281 Вагнер (Wagner P.) 208, 273 Вайбель (Waibel) 162 Ваксман (Waksman S. A.) 73,74,156, 181, 182 Вальмари (Valmari) 186 Вангенхейм (Wangenheim, von) 343 Вандровски (Wandrowsky B.) 157 Ваншаффе (Wahnschaffe F.) 17, 44 Вейланд (Wetland H.) 163 Вейтч (Veitsch.) 191 Вестерберг (Vesterberg A.) 165 Вигнер (Wiegner G.) 47, 69, 177, 219 Визнер (Wiesner) 70 Виленский Д. Г. 125 Вильгельми (Wilhelmy L.) 170 Вильфарт (Wilfarth H.) 180 Вильямс В. P. 44 Виноградский С. H. 180, 181, 190, 239 Вирхов (Virchow К ) 32 Виссманн (Wdessmann Н.) 293 Вихерт (Wiechert) 210 Вольни В. (Wollny W.) 307 Вольни (Wollny Е.) 40, 69, 72, 75,96, 99, 101, 105, 111, 114, 118, 134, 139, 192, 196, 206, 244, 245, 248, 249, 255, 338, 391 Вольф (Wolff Е.) 137, 265 Врангель (Wrangel М., von) 156, 163 Вундерлих (Wunderlich W.) 333
УКАЗАТЕЛЬ АВТОРОВ 403 Габерландт (Haberlandt G.) 91 Габерландт (Haberlandt F.) 97 Габриэльсен (Gabrielsen Е. К) 156 Гамель (Hamel, *du) 152 Ганс-Ганссен (Gans-Ganssen R.) 177 Гаусс (Gauss) 385, 386 Гедройц К. К. 69, 185 Гейгер (Geiger R.) 124 Гейльман (Geilmann) 361 Гейн (Heyn G.) 119 Гейнрих (Heinrich R.) 256 Гейнрих (Heinrich F.) 98 Гельман (Hellmann) 301 Гельригель (Hellrigel Н.) 180, 208, 256 Гепнер (Нерпег А.) 260 Гёрбинг (Gorbing, J.) 81, 82 Герзон (Gerson G.) 20, 29, 83 Герике (Gericke S.) 162, 271, 272,283 Герлах (Gerlach) 123, 305 Германн (Gehrmann Е.) 303, 333 Геррманн (Herrmann R.) 163, 189,193 Гертнер (Gartner М.) 393 Герц (Herz Р.) 154 Гётч (Gottsch Н.) 88 Гиарфас (Gyarfas J.) 360 Гизеке (Giesecke F.) 163, 361 Гилле (Hi-lle Е.) 157 Гильберт (Gilbert) 324 Гиссинк (Hissink D. J.) 76, 104, 165, 174, 177 Говда (Howda R. N.) 156 Голлан (Gollan) 71 Гольтц (Goltz) 347 Гонками (Honcamp F.) 156, 180, 182, 191 Горячкин В. П. И Гоффманн (Hoffmann R.) 79, 76 Грандо (Grandeau L.) 136 Гривс (Greaves J. Е.) 183 Гулли (Gully Е.) 183, 193 Гумбольдт (Gumboldt А.) 5 Гутманн (Gutmanm А.) 275 Гьельдбек (Gjaldbaek J. К ) 193 Девард (Devard) 154 Демчинский Б. (Demtschinsky В. N.) 346 Демчинский Н. (Demtschinsky N. А.) 346 Де-Фриз (de Vries Н.) 71, 245 Джемиль (Djemil М.) 75 Джонсон (Johnson Е.) 180 Дикс (Dix W.) 51, 90 Добенек (Dobenek V., von) 178 Дояренко А. Г. 63, 324, 349 Дрейдакс (Dreidax L.) 75 Дэви (Davy Н.) 196 Дюбоск (Dubosque) 301 Дюринг (Duhring F.) 379 Егер-Кёнкендорф (Jager-Konkendorf W.) 347 Ессен (Jessen W.) 382 Жан (Jean) 341 Зайдель (Saidel Т.) 170, 173, 189, 191 Заллингер (Sallinger Н.) 177 Зауэрландт (Sauerlandt W.) 184, 186, Зёдербаум (Sddenbaum Н. G.) 235 Зеельхорст (Seelhorst С., von) 113, 114, 292, 362 Зигмонд (Sdgmond A., von) 165 Зиммермахер (Simmermacher W.) 171, 292 Зиндлингер (Sindliinger Ft.) 163 Зинниге (Sinnige L. R.) 170 Зюхтинг (Siichtmg H.) 193, 370, 372, 382 Иванов Д. Н. 162 Ионеску-Сизести (Jonescu-Sisesti J.) 189, 324 Казнитц (Kahsnitz H.-G.) 75 Каппен (Kappen Н.) 191, 192, 193, 235, 237 Карон-Элленбах (Caron-EUenbach) 324 Карстен (Karsten Н.) 127 Кеезе (Keese Н.) 153, 266 Кёлер (Kohler I.) 163 Кемпф (Kernpf Н.) 178 Кёниг (Konig А.) 178 Кёниг (Konig J;) 165 Керенен (Keranen J.) 124 Керн (Kern J.) 293, 359 Кертчер (Kertscher F.) 163 Кирсанов A. T. 212, 221 Клапп (Klapp E.) 237 Клейнманн (Kleinmann) 156 Книппенберг (Knippenberg E.) 163 Кноп (Knop W.) 152, 196 Кббус (Kobus J. D.) 71, 341, 342 Копецки (Kopecky J.) 137 Kox (Koch A.) 184 Кравков С. П. 100 26*
464 Указатель авторов Крамер (Kramer) 368 Краузе (Krause М.) 63 Крашенинников Ф. Н. 106 Креплин (Kreplin Е.) 347 Кристенсен (Christensen Н. R.) 189, 190, 292, 293, 359 Круммель (Krummel W.) 163 Крюгер (Kruger Е.) 123, 124, 305 Кунке (Kuhnke А.) 111, 119, 273, 278, 285, 308, 310, 311, 318 Кунце (Kunze R.) 159 Курмис (Kurmies В.) 162 Курон (Kuron Н.) 51 Кьельдаль (Kjeldahl) 154, 157 Кюн (Kuhn J.) 324 Лаатч (Laatsch W.) 47 Ламберг (Lamberg G.) 297 Ланг (Lang С.) 35, 126 Ланг (Lang R.) 319, 366 Ланге (Lange В.) 186 Лангмюр (Langmuir) 118 Латам (Latham В.) 113, 114 Латроп (Lathrop Е.) 117 Лаутеншлегер (Lautenschlager) 22 Лебедянцев А. Н. 10 Лёв (Loew О.) 293 Леви (Lewy) 118 Ледерле (Lederle Р.) 163, 189 Лейнинген (Leiningen W.) 372 Леманн (Lehmann W.) 163 Леммерман (Lemmermann О.) 166, 281, 293 Ленгерке (Lengerke) 354 Лёнис (Lohnis) 183, 324 Либих (Liebig J., von) 8, 152, 153, 177, 196, 215, 216, 379 Лизеганг (Liesegamg) 191 Линдхард (Lindhard Е.) 201, 382 Липманн (Lipmann С. В.) 180 Лихти (Liechty Р.) 293, 359 Логес (Loges G.) 137 Лооз (Lawes) 324 Лоренц (Lorenz N., von) 371 Лоттермозер (Lottermoser) 47 Лофманн (Loofmann Н.) 94, 163 Людеке (Luedecke С.) 102, 105, ИЗ Мавродинеану (Mavrodineanu R.) 189 Майер (Мауег А.) 95, 153, 177, 178, 196 371 Майер (Мауег) 319 Марквардт (Marquardt А.) 392 Маркиз (Marquis С.) 61 Матенёрс (Matemaers F. F.) 235 Маурманн (Maurmann I.) 351 Машхаупт (Maschaupt J. G.) 166, 170 293 Мейер (Мауег А.) 180 Мейер (Мауег L.) 64 Мелих (Mehlich А.) 190, 239 Мёллер (МбИег А.)- 372 Мёллер-Арнольд (Moller-Arnold Е.) 198 Мендель (Mendel) 213 Мендель (Mentzel) 354 Меринг (Mehring Н.) 138 Меррес (Merres Е.) 159 Мерц (Marz S.) 167 Метцен (Metzen О., von) 163 Мирч (Mirtsch Н.) 66 Миссон (Misson) 162 Митчерлих (Mitscherlich, Eilhard) 127 Митчерлих (Mitscherlich Е. А.) 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 14, 22, 32, 49, 50, 55, 56, 67, 68, 87, 104, 116, 137, 151, 154, 159, 167, 171, 174, 183, 184, 186, 188, 198, 201, 203, 206, 208, 212, 213, 216, 218, 219, 220, 222, 224, 226, 235, 239, 240, 243, 251, 254, 266, 261, 266, 267, 269, 271, 273, 275, 277, 279, 281, 283, 285, 288, 289, 297, 303, 304, 307, 310, 312, 313, 322, 328, 332, 356, 360, 368, 379, 392, 398 Митчерлих (Mitscherlich G.) 364 Mop (Mohr Е. С.) 44 Морисон (Morison С. G. Т.) 153, 369 Мюттрих (Muttrich) 112, 128, 297,301 Нейбауэр (Neubauer Н.) 191,239,240 Нейманн (Neumann А.) 157 Немец (Nemec А.) 156, 381 Несслер (Nessler) 186 Ни даль (Nydahl) 163 Никлас (Niklas Н.) 189, 190, 239 Нитцш (Nitzisch W., von) 24, 64, 118 Ноббе (Nobbe Fr.) 382 Нольте (Noite О.) 69, 76, 192 Нотзон (Notzon) 371 Нутч (Nutsch) 159 Оден (Oden S.) 193 Опитц (Opitz К.) 221, 237, 347, 351 Оствальд (Ostwald W.) 47, 48 Осуги (Osugi S.) 192 Павловский (Pavlovschi G.) 170, 173 Парей (Рагеу P.) 13 Пастер (Pasteur L.) 181 Паузе (Pause W.) 115
УШАТкль АктбРОЁ 405 Пемлир (Pemleer F. R.) 234 Перегудов В. Н. 11 Петри (Petri) 65 Пиласки (Pilaski) 333 Пиннер (Pinner L.) 178 Плат (Plath) 361 Плате (Plate Н.) 224 Поздена (Pozdeaia L.) 90, 133 Полле (Polle) 362 Польманн (Pohlmann А.) 109 Поморски (Pomorski) 360 Поргес (Porges N.) 156 Прянишников Д. Н. 176, 185, 291 Пуазейль (Poiseuille) 101 Пикаль (Pukall) 169 Пульфрих (Pulfrich) 161 Пухнер (Puchner Н.) 47, 61, 63 Пфейффер (Pfeiffer Th.) 153, 260,265, 292 Раманн (Ramann Е.)*23, 41, 46, 74, . 75, 141, 166, 167, 174, 177, 292, 366, 369, 371, 372, 373, 381 Рассел (Russel Е. J.) 11, 75 Ратзак (Rathsack) 221 Ратье (Rathje W.) 163 Раутерберг (Rauterberg Е.) 163, 393 Рейдемейстер (Reidemeister К.) 217 Рейман (Reimann) 37 Реймер (Reimer W.) 49, 57 Рейнау (Reinau) Э23 Рейнвальд (Reinwald) 237 Рейнгольд ('Rednihold J.) 392 Рейт (Reith Н.) 266 Рёмер (Roemer Th.) 73, 182, 184,237, 319, 323, 324 Реми (Remy Th.) 347 PeHHeHKaMwj>(Rennenkampf U., von) 64 Рим (Riehm H.) 137, 162, 163 Римпау (Rimpau Th. H.) 343 Риндель (Rindell A.) 171, 173 Риппель (Rippel A.) 11, 219 Робитч (Robitsch) 300 Родевальд (Rodewiald H.) 31, 48,50, 52, 55, 385 Розенкранц (Rosenkrantz K.) 346 Pot (Roth J.) 382 Роте (Rothe J.) 112 Ротмистров В. Г. 117, 349 Рупп (Rupp Е.) 33 Рушманн (Ruschmann I.); 180 Сакс (Sachs J.) 196 Секера (Secera F.) 65, 73, 85, 90, 91, 95, 190, 239 Сизести (Sisesti) 324 Сойка (Soyka) 39 Сотерс (Sothers D. S.) 369 Сперанский A. B. 106 Спиргатис (Spirgatis P.) 322 Стайку (Staiku J.) 324, 349 Стоклаза (Stoklasa J.) 153 Таке (Tacke Br.) 193 Теттау-Толькс (Tettau-Tolks) 332 Толленс (Tollens B.) 152, 153, 299 Торстенссон (Torstenssom G.) 360 Тренель (Trenel M.) 22, 237 Трешов (Treschow C.) 156 Трнка (Trnka H.) 37 Трунингер (Truninger E.) 293, 359 Tpyor (Truog E.) 190, 239 Тубойф (Tubeuf, von) 382 Тулайков H. M. 100 Турчин Ф. В. 12 Тэер (Thaer A.) 136, 138,140, 144,149 Тюлин А. Ф. 63, 64 Уэй (Way) 177 Фагелер (Vageler P.) 46, 85, 90, 93, 237, 368 Фадеев 44 Фалькенштейн (Falkenstein V., von) 366 Фатер (Vater H.) 366 Фейлитцен (Feiliitzen H., von) 132,360 Ферслуис (Versluys J.) 93 Фёрстер (Foerster) 166 Фехер (Veher) 161 Фикендей (Fickendey E.) 47, 186 Фишер (Fischer J.) 191 Фишер (Fischer H.) 157 Флейг (Flaig W.) 41, 56 Флёсс (Floess R.) 26, 56, 360 Флюгель (Fliigel M.) 266 Франк (Frank O.) 188 Франк (Franck L.) 260 Фрапс (Fraps G. D.) 235 Фред (Fred E. B.) 190, 239 Фрезениус (Fresenius L.) 137 Фрекман (Freckmann W.) 313, 314 Хагер (Hager G.) 293, 359 Хазард (Hazard J.) 329 Хазельхоф (Haselhoff E.) 360 Хазенбоймер (Hasenbaumer J.) 165 Халл (Hall A. D.) 153 Хан (Hahn Erna) 69 Ханн-Зюринг (Hann-Siiring) 124
406 УКАЗАТЕЛЬ АВТОРОВ Хартуэлл (Hartwell L.) 234 Хатчек (Hatschek Е.) 53 Хаузендорф (Hausemdorf) 372 Хельмих (Helmich К.) 45, 51 Хензеле (Hensele J. А.) 310 Хиббард (Hdbbard Р. L.) 235 Хильгард (Hilgard) 44, 165 Хильтнер (ШИпег L.) 293, 383 Хильшер (Hielscher М.) 91, 92, 94, 101 Хогленд (Hoagland D. R.) 192 Холдефлейс (Holdefleiss Р.) 323, 388, 389, 390 Хомен (Homen Th.) 131 Хугерсхоф (Hugershoff) 155 Цамплен (Zamplen G.) 382 Цандер (Zander Н.) 43, 77, 79, 80 Целиховский (Celichowski К ) 157, 159 Циль (Zyl J. Р., van) 71, 167 Цинцадзе (Zinzadze Sch. R.) 163 Цункер (Zunker F.) 82 Чапек (Czapek F.) 241 Чен (Chen. E,n Feng) 57, 138, 283 Чератцкий (Czeratzki W.) 64, 118 Чудновский А. Ф. 125 Ulapanc (Sharps L. T.) 192 Шаттнер (Schattner) 262 Шахбазиан (Schachbasian J.) 77 Шахтшабель (Schachtschabel P.) 47 Шварц (Schwartz) 82 Шёне Э. Б. 44 Шёнер (Schoner) 347 Шеффер (Scheffer F.) 56, 319 Шеффер (Scheffer F.) 47, 73, 182, 184, 220, 224, 323, 324 Шлезинг (Schlosing) 136 Шмид (Schmid K.) 156 Шмидт (Schmidt W.) 298 Шмитт (Schmitt L.) 163, 273 Шнейдер (Schneider) 191 Шофильд (Schofield) 94 Шпангенберг (Spangeniberg M.) 292 Шпренгель (Sprengel C.) 196 Шпренгель (Sprengel A.), 174, 177 Шпрингер (Springer) 137 Шрейбер (Schreiber) 127 Шрейнер (Schreiner O.) 117 Шрёттер (Schroetter) 372 Штапп (Stapp C.) 180, 182 Штекли (Stockli) 190, 239 Штир (S.tiehr G.) 153, 234 Штребель (Strebel) 347 Штрекер (Strecker) 369 Штремме (Stremme) 328 Штуцер (Stutzer A.) 161 Шуберт (Schuibert J.) 124, 129, 131 Шукнехт (Schuhknecht) 162 Шульц (Schulz G.) 261, 303 Шульц (Schulz H.) 237 Шульце (Schutee B.) 117 Шухт (Schucht F.) 17 Шюблер (Schtibler G.) 37, 125 Эбермейер (Ebermeyer E.) 114 Эгнер (Egner H.) 162, 163, 187, 188 Эзер (Eser C.) 107, 109, 110, 134 Эйнеке (Einecke O.) 166, 293 Эмейс (Emeis C.) 371 Энглер (Engler A.) 112, 374 Эрдманн (Erdmann F.) 113, 371 Эренберг (Ehrenberg P.) 53, 69, 71, 124, 167, 174, 193, 293, 369 Эрикссон (Eriksson S.) 360 Эрленмейер (Erlenmeyer) 156, 165 Эртцен (Oertzen von) 372 Эсслен (Esslen J.) 216 Юнк (Junk H.) 177 Ютзуки (Uetsuki T.) 192 Якоб (Jacob A.) 94, 277 Якоб (Jacob H.) 61 Янерт (Janert H.) 22, 295, 320, 321
ПРЕДМЕТНЫЙ УКАЗАТЕЛЬ Абсолютная прочность агрегатов 62— 63 Абсорбционные явления 174—180 Абсорбция азота 178 — калия 178 — фосфорной кислоты 178—179 Агрегаты почвы, агрегатный анализ 63— 66 плотные 64—65 разрушение 64—66 скважность 59—60 структурные 58, 72, 327 устойчивость 62 Агрофизиологическая реакция почвы 288—290 Адсорбционные явления 174 Азот, влияние на урожай 139—200, 265—267, 287—288 — воздуха 323—325 — обмен в почве 180—185 — обогащение почвы 180, 265—267 — определение 154—156, 186—187 — поглощение почвой 178 Азотные удобрения 351—353 Азотобактер (метод) 190—191 Актинометр 300 Актиномицеты 65, 73 Аллювиальные почвы 145 Амилобактер 180 Аммиак 181—184, 186—187 Аспергиллюс (метод) 190—191, 239 Аэрация почвы 117—119 Бактерии в почве 65, 72—75, 180,191 Баланс питательных веществ 354—358 Биологические воздействия на скваж¬ ность почвы 72—75 Биологические методы исследования питательных веществ 189—191, 239—243 Биологическое поглощение питатель¬ ных веществ 179 Бонитет леса 367 Бор 281 Бороздовой посев 347 Бросовая проба 81 Бур Герзона 20 — Митчерлиха 21 Буфферное действие 166 Буфферность почвы 193, 367 Вакуум-эксикатор 32—34 Вегетационные опыты 208—212 — сосуды 208—209 — факторы, см. Факторы роста Вермутит 47 Вероятная ошибка 385—388 Вертикальный дренаж 368—369 Вес удельный 34—35 Ветер 295 — его влияние на испарение воды 309—310 Взятие проб из подпочвы 28—30 почвы 17—24 — средней пробы 24—28 Влагаемость почвы 93, 95, 97 Влажность воздуха 308—310 Вода, баланс климатический 318—320 — влияние на объем почвы 70 урожай растений 204—206, 255-262, 301—306 — испарение из почвы 107—114, 307—311, 373—375 с поверхности земли 107—1091 — капиллярная 84—88, 100 — критическое содержание в почве 91 — определение 31—34 — передвижение 90—91 — подпор в почве 121—122 — потребность в ней культурных растений 333—334 растений за вегетацион¬ ный период 261—262, 311—315 — прибор для измерения просачи¬ вания 104 — просачивание в почве 105—106 — содержание в объеме почвы 372—375
408 ПРЕДМЕТНЫЙ УКАЗАТЕЛЬ Водные культуры 152—155 Водный баланс почвы 106—117 Водопроницаемость почвы 99—106 Водоросли 65 Воздух в почве 117—122 Воздухопроницаемость почвы 118—122 Воздушно-сухая почва 31—32 Восстановление нитратов 182 Вспашка весенняя 337—338 — зяблевая 337—338 — мелкая, физиологическая оценка ее 367—369 Вымерзание озимых 345 Вымораживание камней 68 — почвы 67—68 Высота подъема воды в почвах 85—87, 100 Гелиограф 299 Геология 15 Гигроскопичность почвы 48—55, 79, 82—83, 120—121, 138, 139, 142 Глина 141—144 — коллоидная 47 Гравий, содержание в почве 18 Гравитационная вода 91, 107 Градации климата 147 Граница обеднения (почвенной влаги) 315 Грибы 65, 72, 74 Грунтовые воды 99, 115 Гумус 35, 55—56, 138—140 — определение 136—138 — содержание в почве 149—151 Давление атмосферное, его влияние на урожай 294—295 Денитрификация 182 Депрессия урожая 218, 267 Дефицит влажности 307 Дождевание 123—124, 307 — его влияние на урожай растений 203—206, 303—304 Дождевые капли, энергия их паде¬ ния 70 — черви 74—75 Дождь, его влияние на почву 70 Дренирование почвы 119—124, 326—328 Железо 281 Заиление почвы 70 3$кон минимума Либиха 8, 2?Q Закон совокупного действия факто¬ ров роста 212—221 — убывающего плодородия 216 * — уменьшающегося чистого дохода 216—217 — урожая 7 Законы капиллярности 85—88 Закрепление фосфорной кислоты в почве 288—289 Запасы питательных веществ в почве 210—212, 221 Заплывание почвы 70, 76 Застой воды в почве 120, 122—123 Засуха летняя 369 Затенение растений 293, 297—299 Затрата силы при обработке почвы 77—81 — энергии растений на рост их кор¬ ней 259—260 Защитные коллоиды 46—48, 369 Зеленое удобрение 114,181,285—288, 337, 350—351 Известкование почвы 288—289, 358—359, 372 Известковая почва 151 «Известково-калиевый закон» Эрен- берга 293 «Известковый фактор» 293 Известь 140, 179 — абсорбция 178, 179 — влияние на нитрификацию 184 реакцию почвы 207—208, 235, 292—293 структуру 65 — определение 136 — формы 293 Измерение интенсивности света 300—301 — поверхности почвы 48—55 — температуры, 299, 315—316 Испарение почвенной влаги 107—114, 307—311 Источник энергии 125 Калий, абсорбция 178 — влияние на урожай 273—281 — определение 157—159, 188—189 — опыты с избыточным внесением 278 — реакция обмена 178 Калийные удобрения 353—358 Калориметр 49 Кальций 152, 164, 179 Каменистые почвы J45
ПРЕДМЕТНЫЙ УКАЗАТЕЛЬ 409 Камни, содержание в почве 17—18 влияние на урожай 244—245 Каолин 45, 141 Капиллярная депрессия 86 Капиллярное поднятие воды 86 Капиллярный манометр 33 — потенциал 94 — сифон 105 Капиллярометр 90 Картография почвы 259—261 Кислород, влияние на урожай 321 Кислотность почвы, актуальная 191 гидролитическая 191—192 обменная 191 токсичность 234, 235, 238—239 Кислотные вытяжки 164—170 Классификация почв 144—151, 366—368 Климатические влияния на водный баланс 316—320 скважность почвы 67—71 урожай растений 195, 294—325 Клубеньковые бактерии 180, 382 Коллоидные явления в "почве 48 Коллоиды защитные 46—48, 369 •— коагуляция в почве 47—48, 71 Колориметрические методы опреде¬ ления химического состава почвы 119, 161—163 Компоненты почвы 136 . Конденсационная вода 51 Константа теплопроводности 129 Концентрация относительного насы¬ щения почвенного раствора 172,176 — питательных веществ 152—153 Корка почвенная, ее образование 76 Костяная мука 292 Коэффициент действия питательных веществ 213, 219, 221 — повреждения 218 Кремний 281 Кривые теплоты смачивания 50 — урожайности для N, Р, К 226, 227, 228 Кристаллоиды 47—48 Критическая влажность почвы 91 Культура растений на торфяных поч¬ вах 139—140, 343—345 Лес, влияние на влажность почвы 70, 112 — теплообмен между почвой и атмосферой 113 — прореживание 111 — смешанный 367—368 Лесная подстилка 111, 383 Лизиметрические опыты 113, 206 Лиственная подстилка 111 Логарифмическая функция 391—398 Лопата Гёрбинга 81—82 — для взятия почвенных образцов 21 Лущение почвы 336, 340 Магнезия 61, 86, 281 Манометр ртутный 101 Марганец 153 Материнская порода 145, 366 Мелиорация лесных почв 368—372 Мелкоделяночные опыты 206—208, 230—234 для определения извести 207—208 КгО и Р2О5 230—234 Мениск 61, 86 Мергелистые почвы 150—151 Мертвый запас воды 85 Метеорологические наблюдения 315—320 Метод азотобактера для определения P2Os в почве 190, 239 — порядковых номеров 388 —390 — проростков 191, 239—243 — процентов 390—391 — разделения на ситах 42—44 — скольжения 202 Методика полевого опыта 197—206, 230—234 Методы определения питательных веществ 185—190 — отмучивания 42—45 Механический анализ почвы 43—45 Микоризы 323, 382 Микроопыты с удобрениями 191,239 Микроорганизмы 72—75 Микроэлементы 221, 281—282 Минералогия 15 Минимальный фактор Либиха 215, 379 Мицеллярная поверхность почвы 55—58 Монтмориллонит 41, 47 Мороз 67 Моховой покров 111 Мощность почвы 327, 368 Мульчирование почвы 111—112, 336, 384 Муравьи 75 Навоз, влияние на урожай растений 281—282 — глубокий стойловый 184
410 предметный указатель Навоз, химический состав 351 — штабельный 184 Натрий 153—154 Нитраты 181—184, 186—187 Нитрификация 181 Норма высева 253 Обменные основания 176, 180 Обогащение почвы азотом 180, 265—267 — торфа песком 139—140 Обработка болотных почв 373—375 — жнивья 340 — наиболее легких почв 341 — почвы 335—340 глубина 248—249 предпосевная 336 тяжелой 341—343 Объем воздуха в почве 117 — зерен почвы 43 — почвенного воздуха 117 Объемный вес почвы 35—36 Окраска почвы, влияние на нагрева¬ ние 125 Окучивание 345—347 Определение глинистых частиц в почве 136 — доступных питательных веществ 185—191 — сухого вещества 31—34 — удельного веса почвы 34—36 — фосфорной кислоты 159—163 187—188, 230—231 Опыты с удобрениями 197—206, 230—234 Органические вещества 57—58 Орошение почвы 119—124 Ортоклаз 44, 45 Ортштейн (рудяк) 99, 369—371 Осадки атмосферные, действие на почву 70—71 урожай растений 260—262, 301—307 Осушение 119—124, 326—327, 368 Отклонение среднее 16, 385—390 Отмучиваемые частицы 43—46 Ошибка средняя 16, 385—391 Пар черный 348—349 Пахотные почвы 19 Пахотный слой 19 влияние на урожай растений 19—21, 249—251 глубина 20, 25—26, 327 углубление 248—251, 339—340 Пересадка растений 378—379 Песок 141—142 — величина зерен 42—43, 221—222 — влияние на урожай 245—247 — определение 136 — содержание 136 — содержание в почве 17—18 Песчаные почвы 110, 150 Пикнометр 35 Питательные вещества в почве, взаим¬ ное влияние 288—290 влияние на урожай 265—273 методы определения 185—191 статика их 353—356 растений 152—164 Питательный раствор 152—154 Площадь питания, влияние на уро¬ жай 251—255, 363 Плужная подошва 81, 347—348 Поверхность почвы, влияние на уро¬ жай 247—248 внешняя 55—56 внутренняя 55—57 Повышение урожая 244—290 Поглощающий комплекс 369 Подпочва, взятие проб 28—30 — рыхление 347—348, 371 Подпочвенная вода 99 Подстилка из хвои 111, 381 Показательные опыты 207 Покрытие почвы хворостом 111 Полевые опыты с удобрениями 197—206, 231—234 Поры внутриагрегатные 60 — внутримицеллярные 59 — межагрегатные 60 — поверхность 48—49 Посадка саженцев 377—379 — в щель 377 — зажимная 378 Посев густой 251—255 — лесных культур 375—376 — разбросной 362 — редкий 340 — рядовой 362—363 Почва, анализ, см. Почвенные иссле¬ дования — болотная 146, 149, 343 — бонитировка 144—151, 326—330 — взятие проб 17—30 — влияние на урожай растений 294—325 — вода в ней 82—117 бесполезная 85 влияние на .урожай растений 255—262
ПРЕДМЕТНЫЙ УКАЗАТЕЛЬ 411 Почва, вода гигроскопическая 82—83 гравитационная 91, 99 динамическая или физиоологи- чески доступная и недоступная, 85, 90 капиллярная 82, 84 подвешенная (фуникулярная) 93 подвижная 91 — воздух в ней 117—119 — глинистая 149 — делювиальная 145 — исследование, агрофизиологиче- ское 195—243 биологическое 189—191, 239—243 физическое 31—151 химическое 152—194 — картографирование 327—328 — кислотность 191—194 — классификация 144—151 — коллоиды в ней 46—48 — комки (агрегаты) 63—67 — компоненты 136—144 — легкая 150, 341 { — лёссовая 145, 367 мелиорация 119—124 — методы оценки 144—149 — неоднородность 24—27, 200—202, 206, 230 — несмачиваемость 117—118 — обработка 77—82, 335—341 — осушение 119—124 — оценка 326—330, 365—375 — перегнойная 141, 151 — песчаная 110, 150 — поверхность 48—49, 55 — под растительным покровом 70, 111—114 — проветривание (аэрация) 117—119 — реакция 191—194 опыты с ней 207—208, 234— 239 — свойства физические, их влияние на урожай 247—248 — сложение 58—60 — содержание питательных веществ 221 — смачивание 51—52 — структура 58—60 — суглинистая 150 — температура 127—130, 262—265 — тяжелая 341—343 — явления пептизации 174—180 плазмолиза 153, 211, 218 прилипания 60—67 растворимости 170—174 сцепления в почве 60—67 Почвенные агрегаты 65 — частицы, величина зерен 42—46 Предшественник 330—334, 339 Прибор для измерения величины ис¬ парения 307 определения, гигроскопичности 52 давления водяных паров 57 затраты энергии при обра¬ ботке почвы 77—78 Проба на ощупь 24, 141 Радий 281 Разведочный опыт 208 Растворение, скорость 170—171 Растениепитатель 361 Реакция почвы 191—194, 293 влияние на урожай растений 287—290 — лес 368 определение 193—194, 234—239 щелочная 292—293 «Рыхлый» слой 19—21 влияние на урожай растений 248—249 Свет, влияние на урожай растений 297—301 — измерение интенсивности 300—301 Севооборот 330—334 Семена, глубина посева 251—255, 340, 363 — густота заделки 361—363,375—377 Скважность почвы 36, 59—60, 89—91 величина 36—42 изменения 67—77 поверхность 39, 48—58 процентное выражение 41—42 устойчивость 60 формы в почве 42 Скользящий метод 202 Слюда 47 Солома как мульча 111, 112 удобрение 184 Солянокислая вытяжка из почвы 165 Сопротивление трению в почве 77—82 Спектральный анализ 161—163 Спелость почвы 66, 70, 72—75 теневая 337, 339, 363 Среднее отклонение 16, 202, 205, 226, 385—388 Средняя величина 202, 226 — ошибка, см. Отклонение — проба 24—25 Стимулирующие вещества 153, 281—282
412 ПРЕДМЕТНЫЙ УКАЗАТЕЛЬ Строение (сложение) почвы 58 Структура почвы 58 плотная 67, 70 раздельно-частичная 58, 70 Суглинок 144 Сцепление молекул 77 Сырой гумус 192—193, 369—372 Таблица урожая 225 Твердость (сопротивление) почвы 63 Тепло, влияние на строение почвы 71 урожай растений 262—265, 295—391 — сохранение в почве 130—133 Теплоемкость почвы 125—127 удельная 125 Теплообмен 131 Теплопроводность почвы 125—127 удельная 126—127 Теплота смачивания почвы 49—50, 138, 141 толуолом 56—57 Термограф 299 Точки соприкосновения твердых ча¬ стиц почвы 38—39 Точность при взвешивании 33—34 Трение воды в почве 88 сопротивление ему 77—82 Трещины в почве 71 Углекислая вытяжка из почвы 165—170 Углекислота в почве 118—119 Удельный вес почвы 34—36 — объем почвы 35 Удобрение почвы 349—361 в лесу 379—384 влияние на скважность 75—77 известковое 358—359 искусственное 75—76 навозное 75, 184, 283—285, 33g зз9 органическое • 75, 282—288, 349—350 основное 220, 226 поверхностное 352, 361 потребность 221—230 рядковое 360—361 серное 235, 242, 243, 281 фосфорнокислое 353^-358 влияние на урожай 267—273 опыты с избыточным внесе¬ нием 273 Удобрение почвы фосфорнокислое, различные формы 267—269, 288— 289 Уклон местности 133—135 Уменьшение объема почвы 19,38—39 Упругость пара, методы измерения 51—52, 56—57 Уравнительный метод 201—206, 233 — опыт 233 Уровень (зеркало) грунтовых вод 99, 114—117 Уход за растениями 336—337, 339—345, 382—384 Фактор осадков 203—206, 318—320 — повреждения 218, 219 Факторы вегетации, см. Факторы роста — роста климатические 293—295, 320—325 почвенно-физические 196, 294—295 почвенно-химические 144, 154, 195—197 химико-климатические 193 энергетические 295—301 Физиологическая оценка мелкой вспашки 367—369 Физиологическая доступная вода 85 Физиологические процессы в почве 290—293 Физические методы 31 Фиксация азота 180—184 Фотоколориметр 161 Химический анализ почвы 164—174 Хлор, влияние на растение 289—290 Холодные почвы 143 Цеолиты 177 Шкала оценки лугопастбищных уго¬ дий 148—149 пахотных земель 146 Шлейфование 336 Эксикатор 32, 52 Экспозиция склонов 134—135 Экстракционный аппарат 168, 169 Эмульсоиды 48 Эрозия 295, 365
ОГЛАВЛЕНИЕ Предисловие к русскому изданию . . . 5 Предисловие к седьмому изданию 13 Введение 15 Общая часть. Методы исследования почвы 17 Взятие образцов почвы 17 § 1. Содержание в почве камней и гравия 17 § 2. „Рыхлый* слой 19 § 3. Способы взятия пробы 20 § 4. Взятие средней пробы с большей площади 24 § 5. Взятие проб из подпочвы 28 Глава I. Физические методы исследования почвы 31 § 6. Определение сухого вещества почвы 31 § 7. Определение удельного веса твердой фазы почвы .... 34 Порозность (скважность) почвы ; • • • 36 § 8. Величина скважности 36 § 9. Виды скважности в почве 42 § 10. Определение удельной поверхности почвенных пор (т. е. поверхности почвы) 48 §11. Внешняя и мицеллярная поверхность пор 55 § 12. Сложение и структура почвы 58 § 13. Устойчивость скважности почвы. Явления сцепления и прилипания в почве 60 § 14. Изменение скважности под влиянием климатических, био¬ логических и других факторов 67 а) Влияние климата на изменение скважности 67 б) Влияние биологических факторов на изменение скваж¬ ности 72 в) Влияние удобрений на скважность . . 75 § 15. Затрата энергии при обработке почвы 77 Почвенная вода 82 § 16. Гигроскопически- и капиллярно-связанная вода 82 § 17. Почвенная вода и скважность 88 § 18. Влагоемкость почвы 95 § 19. Водопроницаемость почвы 99
414 ОГЛАВЛЕНИЕ § 20. Водный баланс почвы в естественных условиях 106 § 21. Почвенный воздух 117 § 22. Искусственное осушение и орошение почвьг 119 Теплота почвы . 124 § 23. Удельная теплоемкость и теплопроводность почвы .... 125 § 24. Температура почвы 127 § 25. Теплоемкость почвы 130 § 26. Влияние уклона местности на почву и на растения ... 133 § .27. Компоненты почвы 136 § 28. Практическая классификация почв 144 Глава II. Химические методы исследования почвы 152 § 29. Различные питательные вещества, необходимые расте¬ ниям 152 Определение азота 154 Определение калия 157 Определение фосфорной кислоты -159 Определение фосфорной кислоты и калия методами коло¬ риметрии и спектрального анализа 161 Определение кальция 164 § 30. Приготовление почвенных вытяжек для определения ко¬ личества усвояемых питательных веществ в почве .... 164 § 31. Явления растворимости в почве 170 § 32. Явления абсорбции в почве 174 § 33. Превращение азота в почве 180 § 34. Определение усвояемых питательных веществ 185 § 35. Реакция почвы 191 Глава III. Агрономические и физиологические методы исследо¬ вания почвы . . . . ^ 195 § 36. Полевой опыт 197 § 37. Мелкоделяночные опыты 206 § 38. Вегетационные опыты 208 § 39. Закон совокупного действия факторов роста 212 § 40. Определение содержания питательных веществ в почве и потребности почвы в удобрении 221 Точные полевые опыты с удобрениями 230 § 41. Опыты по определению реакции почвы 234 § 42. Другие биологические методы исследования почвы . . . 239 Глава IV. Результаты агрофизиологического исследования почвы 244 § 43. Влияние содержания камней в почве на урожайность ра¬ стений 244 § 44. Влияние величины зерен песка на урожай растений . . . 245 § 45. Влияние физических свойств почвы на урожай растений . 247
ОГЛАВЛЕНИЕ 415 § 46. Влияние мощности рыхлого слоя на урожай растений . . 248 § 47. Влияние глубины обработки почвы на урожай растений . 249 § 48. Влияние величины площади питания или густоты посева на урожай растений 251 § 49. Влияние почвенной воды на урожай растений 255 § 50. Влияние теплоты почвы иа урожай растений 262 Влияние питательных веществ на урожай растений 265 § 51. Влияние азота на урожай растений 265 § 52. Влияние фосфорной кислоты на урожай растений .... 267 § 53. Влияние калия на урожай растений 273 § 54. Повышение урожая под влиянием других питательных веществ 281 § 55. Влияние органических удобрений на урожай растений . . 282 § 56. Взаимодействие питательных веществ в связи с их влия¬ нием на урожай растений 288 § 57. Физиологические процессы в почве 290 Глава V. Влияние климата и почвы на урожай растений .... 294 § 58. Общие понятия о влиянии физических факторов .... 294 § 59. Энергетические факторы: свет и тепло 295 § 60. Факторы водного режима: атмосферные осадки и испаре¬ ние 301 § 61. Метеорологические наблюдения при рассмотрении почвы как аккумулирующего органа 315 § 62. Химические влияния климатических факторов. Кислород и углекислый газ. Азот воздуха 320 Глава VI. Некоторые практические указания 326 § 63. Оценка почвы 326 § 64. Предшествующая культура и севооборот 330 § 65. Обработка почвы' 335 Особые методы обработки почвы 341 Обработка наиболее легких почв. Метод Жана 341 Обработка наиболее тяжелых почв 341 Обработка болотных почв 343 Мотыжение и окучивание 345 Рыхление подпочвы 347 Черный пар . * 348 § 66. Удобрение почвы 349 § 67. Посев и посадка 361 § 68. Соображения по лесоводству 364 Лесная почва 365 Посев 375 Посадка 377 Удобрение и уход за молодыми лесными посадками . . . 379
416 ОГЛАВЛЕНИЙ Пр иложение. Вспомогательные математические таблицы и формулы 385 Среднее отклонение 385 Связь между двумя величинами (метод порядковых номеров) 388 Метод процентов 390 Логарифмические функции 391 Логарифмические таблицы 395 Указатель авторов 402 Предметный указатель 407 Митчерлих г • ПОЧВОВЕДЕНИЕ Редактор Ж. Д. ПЕППЕР. Переплет художника Ж. Д. Кисляновской. Технические редакторы И. Я* Думбре и Н.^А. Иов лев а. Сдано в производство 6/IX 1957 г. Подписано к печати 22/XI 1957 г. Бумага 60x92/16 = = 13,2 бум. л. 26,3 печ. л. в т. ч. I вкл. Уч-иэд. л. 25,9. Иэд. № 17/2960. Цена 20 р. 15 к. Заказ jft 2442. ИЗДАТЕЛЬСТВО ИНОСТРАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ Москва, Ново-Алексеевская, 52 Типография № 2 им. Евг. Соколовой УПП Ленсовнархоза, Ленинград, Измайловский * пр., 29