 |
|
|
Костычев. ПОЧВОВЕДЕНИЕ |
ГЛАВА II ОРГАНИЧЕСКИЕ ВЕЩЕСТВА ПОЧВ. НАКОПЛЕНИЕ ИХ В ПОЧВАХ
|
Смотрите также:
Мейен - Из истории растительных династий
Биографии биологов, почвоведов
|
Наблюдения показывают, что в некоторых почвах могут накопляться значительные количества органических веществ; можно сказать даже, что некоторые почвы по преимуществу состоят из органических веществ, причем вещества минеральные составляют несравненно меньшую часть почвы, как, например, в некоторых торфяных почвах.
В других почвах, наоборот, мы находим органические вещества в незначительных количествах. Выяснение причин такого различия между почвами составляет предмет первостепенной важности, потому что органические вещества в почвах, как мы уже упоминали и как показано будет дальше, играют весьма важную роль как по отношению к химическим, так и по отношению к физическим свойствам почвы.
Сравнительные исследования условий, при которых происходит накопление большого количества органических веществ в почвах или на поверхности почв, показывают, во-первых, что накопление это происходит при двояких условиях и, во-вторых, что разница условий отражается и на свойствах накопляющихся органических веществ. На местах сухих, или, лучше сказать, не страдающих от избытка влажности, когда разложение органических веществ происходит при доступе воздуха, образуется мягкий перегной (der milde Humus немецких писателей), тонко измельченный, в котором строение бывших растительных остатков незаметно, так что он представляет большей частью аморфную массу, нежную наощупь; на тех местах, где разложение органических веществ происходит без доступа воздуха, следовательно, на местах, где застаивается вода, органические остатки хотя и темнеют, образуя перегной, но сохраняют свое строение; вследствие этого получается грубый перегпой (der rohe Humus немецких писателей) в ниде большей частью крупных растительных остатков, грубый наощупь.
Многие лица, в особенности практические хозяева, считают, что между грубым и мягким перегноем есть еще разница: перегной, образующийся на местах мокрых, они называют кислым, в отличие от нейтрального мягкого перегноя. Но это воззрение ошибочно, как это указано было первыми исследователями по почноведеншо, например Шпренгелем, и с того времени указывается всеми писателями по почвоведению. «Часто называют почвы кислыми, которые на самом деле не имеют кислой реакции,—говорит Детмер.—Во многих случаях действительно бывает, что почва вследствие значительного содержания свободных перегнойных кислот реагирует кисло, однако, вообще в обыкновенном разговорном языке считают кислой каждую почву, которая страдает от большой сырости. Но оба эти обстоятельства, сырость, с одной стороны, и кислая реакция—с другой, решительно не всегда находятся в связи... Существуют бедные перегноем песчаные почвы, которые реагируют кисло, а с другой стороны— очень богатые перегноем, страдающие от сырости почвы, которые реагируют нейтрально или явно щелочно. Существование той или другой реакции зависит прежде всего от присутствия или отсутствия известного количества оснований». Это разъяснение в особенности следует заметить, потому что убеждение относительно кислотности всех мокрых почв так укоренилось, что и до сих пор. несмотря на разъяснения ученых, высказывается очень часто.
Обращаясь к рассмотрению условий, при которых накопление в почвах большого количества органических веществ является возможным, заметим прежде всего, что накопление это обусловливается, с одной стороны, приростом органического вещества на данном месте вследствие жизнедеятельности высших растений, а с другой стороны—разложением органических веществ, происходящим, как известно, главным образом, под влиянием поселяющихся на органических остатках низших растений. Но накопление обусловливается не разностью между этими процессами, а геометрическим отношением между количеством органического вещества, находящегося на данном месте, и количеством разлагающегося органического вещества на том же месте, если только разлагающиеся вещества находятся в таких условиях, что к ним притекает некоторое количество воздуха. Накопление органических веществ в таких местах, где органические остатки в течение значительной части года или постоянно насыщены водой, происходит, по всей вероятности, иначе, чем при доступе воздуха.
Чтобы уяснить себе сущность процессов при сказанных условиях, мы должны обратиться к рассмотрению как прироста, так и разложения органических веществ при этих условиях.
Относительно прироста органических веществ на определенной площади почвы мы довольствуемся цифрами, показывающими величину урожаев различных растений или массы производимого ими органического вещества.
На разных местах при разных свойствах почвы урожаи растений бывают чрезвычайно различны. Наибольшая масса органических веществ получается при культуре растений: кукуруза, например, дает в исключительно благоприятных обстоятельствах до 20 ООО пудов надземных органов с десятины, что составляет около 3 ООО пудов сухого вещества. Напротив, в сухие годы в наших степных местностях получается с десятины не более 20 пудов сухого вещества в виде травы, и даже средний урожай сена в степях нельзя считать более 50 пудов с десятины. На хороших заливных лугах укосы сена доходят до 200 пудов сена и более.
В лесах количество ежегодно нарастающего органического вещества точно так же различно; но в разных случаях прирост древесной массы составляет от 50 до 150 пудов, хотя в исключительных случаях он может быть больше и меньше указанных величин. Количество листвы, ежегодно опадающей в лесах, может доходить до 200—300 пудов на пространстве десятины.
Кроме массы органического вещества в виде надземных органон разных растений, корни и вообще подземные органы их доставляют в некоторых случаях значительную массу органического вещества. При исследованиях Габерланбта над различными злаками найдено, что если принять всю массу органического вещества, образуемую растениями, за 100, то ив нее на долю корней у разных растений приходится от 8 до 50%. У растений мотыльковых отношение массы корней к массе стеблей во многих случаях =1 : 1; у многолетних растений в наших степных местностях масса корней иногда в несколько раз превосходит массу надземных органов. У высокоствольных деревьев корни, наоборот, вообще составляют незначительную часть всей органической массы, производимой деревом.
По общеизьестным исследованиям Вейске, количество органической массы, остающейся в почве в виде корней (и незначительных остатков стеблей), доходит: у люцерны до 600 пудов на десятине » красного клевера 500 » » » » эспарцета 600 » » » » овса d60 » » » » гречихи 120 » » »
Из этого можно видеть, что вообще масса органического вещества в виде корней может быть весьма значительной; но так как многие травянистые растения живут по нескольку лет (как, например, из указанных только что растений люцерна и эспарцет), причем ежегодно они образуют новые стебли и листья, то вообще количество органических веществ, образующееся над почвой, гораздо больше того, которое в течение равного числа лет образуется под землей; у многолетних растений, как, между прочим, показали исследования Ноббе, главная масса корней образуется в первый год; в следующие годы, несмотря на большое число новых побочных корней, вследствие мелкости последних, весовое количество корней возрастает незначительно.
Условия и ход разложения органических веществ потребуют от нас более обстоятельного рассмотрения, потому что предмет этот до настоящего времени разъяснен не вполне удовлетворительно. Известно, что на быстроту разложения органических веществ оказывают сильное влияние температура и влажность; опыты, произведенные над разложением органических веществ при различных температурах, показали, что разложение может происходить и при температурах около 0°; но разложение при такой температуре происходит медленно. С возрастанием температуры разложение ускоряется, и так как оно происходит, главным образом, вследствие жизнедеятельности низших организмов, поселяющихся на органических веществах, тэ, по аналогии с другими физиологическими процессами, мы должны ожидать, что при высоких температурах разложение замедляется. До сих пор, однако, не найдено той предельной температуры, при которой разложение происходит наиболее быстро; наделение угольной кислоты из разлагающегося вещества возрастает иногда до температур, близких к 100°; иногда, наоборот, разложение ослабляется при температурах выше 37—40°, иногда же при температурах выше 55—60°, так что в этом отношении у нас пока нет определенных заключений.
Чтобы показать разницу в быстроте разложения органических веществ при разных температурах, я приведу здесь несколько цифр из исследований Веласна.
100 г сухого вещества березовой листвы, смоченных водой до такой степени, что влажность листьев была равна 64,1%, выделяли угольной кислоты средним числом в сутки: при 0—5° .... 0,2088 г » 17° ... . 0,3445 » ' » 35° ... . 1,5441 » » 50° ... . 0.5494 » » 65° ... . 0,3957 »
Такое количество березовой листвы, уже разлагавшейся в течение 8 месяцев, содержавшей 59,5% воды, выделяло угольной кислоты: при 0—5° .... 0,1182 г » 21° ... . 0,6150 » » 35° ... . 1,4597 » » 51° ... . 2,0661 » » 70° ... . 1,2230 »
Из этих цифр видно, что под влиянием температуры разложение может усиливаться или ослабляться иногда почти в 20 раз. Не менее, а, может быть, даже более сильно, действует в этом отношении влажность; так, например, из 100 г сухой березовой листвы, смешанной с различными количествами [воды], выделялось угольной кислоты: при 17' при 35е влажность . . 3,6% 0 0 .11,7% 0,0023 0,0122 . 38,7% 0,5144 1,5022 .64,1% 0,3445 1,5441 . 78,9% 0,3785 1,4913
Если произвести опыт таким образом, чтобы температура была больше в тех случаях, когда влажность разлагающихся веществ меньше, то, как показал Вольна, наиболее быстрое разложение происходит при средней температуре и средней влажности, как видно из следующих цифр: Температура 10° 20° 30° 40° 50° В лашность 46,8% 36,8% 26,8% 16,8% 6,8% В проходящем воздухе было угольной кислоты в 1 ООО [объемов] . . 33,18 61,27 73,23 66,83 14,42
Из других условий, ВЛИЯЮЩИХ на быстроту разложения, весьма важную роль играет доступ воздуха. При ограниченном доступе воздуха разложение происходит гораздо медленнее, чем при свободном доступе его. Но, кроме того, нам известно, что разложение органических веществ без доступа воздуха происходит иначе, чем при доступе воздуха, и разница между процессами в обоих случаях состоит в том, что в одном случае ход процесса не таков, как в другом, и что продукты разложения в обоих случаях тоже неодинаковы.
Разница в продуктах разложения видна, например, из следующих опытов Рейзе. Этот ученый при опытах употреблял такой же аппарат, какой устроен был Ренъо и им для исследований над дыханием животных. Существенные части аппарата были: разобщенный с атмосферным воздухом колокол, под которым поглощалось разлагающееся вещество. Колокол сообщался с двумя аппаратами: в одном помещалась отделяющаяся при разложении угольная кислота, а из другого в колокол входил чистый кислород взамен потребленного при разложении. Так как вместо поглощаемого разлагающимся веществом кислорода выделяется равный объем угольной кислоты, поглощаемой в особом аппарате, то, если кроме угольной кислоты, никаких других газов не выделяется, воздух под колоколом по окончании опыта будет иметь тот же состав, как и до начала опыта: вместо поглощенного кислорода из особого прибора под колокол войдет такое же количество этого газа, и никаких других изменений не будет.
Но если при разложении органического вещества будут образовываться другие газы, не поглощаемые подобно угольной кислоте щелочами, то газы эти хотя отчасти займут место кислорода, и из аппарата с кислородом под колокол вследствие этого не может войти такое же количество этого газа, какое поглощено разлагающимся веществом. По окончании опыта воздух под колоколом будет иной, чем до опыта, и по изменению в его составе можно судить о том, какие газы отделяются разлагающимися веществами. Вот результаты некоторых опытов.
Под колокол положено 10 кг свежего навоза, смешанного с влажным мелом. Воздух во время опыта мог проходить через разлагающуюся массу. В течение 21 дня поглощено 154 л кислорода. После опыта воздух содержал: 0,72 17,38 81,90 угольной кислоты . кислорода азота
После этого воздух под колоколом был возобновлен, и тот же навоз оставался еще 16 дней в аппарате. Поглощено 51,4 л кислорода. Воздух после опыта содержал: угольной кислоты ... 0,23 кислорода 18,85 азота 80,92
При всех подобных опытах не замечалось выделения никаких горючих газов. Незначительная прибавка азота могла обусловливаться или некоторыми недостатками аппарата, или же азот выделялся из гниющего вещества, хотя и в незначительных количествах.
При изменении условий опыта получены иные результаты. 5 кг сильно перегнившего навоза, мокрого и находившегося во время опыта отчасти под водой, помещены под колокол в 8 л емкостью. В течение 7 дней поглощено 6 л кислорода. По окончании опыта воздух содержал: угольной кислоты . . . 0,43 болотного газа .... 7,14 кислорода 0,00 азота 92,43
Избыток азота составлял более 13% против нормального воздуха, и, кроме того, выделялся из разлагающегося вещества болотный газ, так что продукты гниения были иные, и различие обусловливается, очевидно, тем, что во время последнего опыта органические вещества разлагались или при неполном доступе или же без дэступа воздуха.
|
|
|
|
К содержанию книги: П. А. Костычев - Курс лекций по почвоведению
|
Последние добавления:
Тюрюканов. Биогеоценология. Биосфера. Почвы
Происхождение и эволюция растений
Биографии ботаников, биологов, медиков