Значение подробного химического анализа почв

В предыдущей главе мы рассмотрели простейшие способы химического анализа почв и видели, что они дают нам возможность довольно определенно судить о свойствах различных почв, по крайней мере, в некоторых отношениях. В настоящей главе нам необходимо решить, насколько наши сведения о сравнительном достоинстве различных почв увеличиваются в том случае, когда мы производим подробный анализ почв, т. е. определяем отдельные вещества, содержащиеся в почвах.

Многие лица в прежнее время возлагали на химический апализ почв большие надежды, полагая, что при его помощи мы можем определять сравнительное богатство почв различными питательными веществами для растении. С течением времени ожидания пользы от подробного химического анализа почв все более и более становились слабее, и в настоящее время едва ли найдется кто-либо из лиц, занимающихся сельскохозяйственной химией, кто придавал бы химическому анализу почв серьезное значение в указанном отношении.

После того как в 1864 году между учеными в Германии состоялось соглашение относительно того, как производить анализ почвы, в 4869 году вопрос этот подробно обсуждался снова. Между прочим, Бирнер указывал иа необходимость такого способа анализа, при котором бы возможно было определять содержание в почвах питательных веществ для растений; на это, однако, всеми присутствовавшими в собрании, где обсуждался этот вопрос, между прочим, Гейденом, Кнопом, Стоманом п др., было замечено, что достижение указанной цели невозможно, хотя, как заметил Стоман, химики «во многих случаях бывают вынуждены по требованию хозяев-практиков производить анализы, хотя сами и не придают им большого значения».

Почему детальный анализ почвы почти не дает нам никаких указаний для определения сравнительного достоинства почв, об этом мы уже говорили в предварительных замечаниях к настоящей части нашзй книги. Здесь, может быть, небесполезны будут некоторые разъяснения по отношению к важнейшим в хозяйственном отношении питательным веществам для растений, именно: азоту, фосфорной кислоте и кали.

Азот, как мы знаем, находится в почве в оргапических соединениях и в виде азотной кислоты и аммиака; мы знаем, кроме того, что азотистые вещества почвы постоянно изменяются: органические вещества превращаются в соединения простейшие, причем в конце концов азот выделяется в свободном состоянии и в виде аммиака, превращающегося затем в азотную кислоту.

Превращение это в разных почвах совершается с неодинаковой быстротой, смотря по различию условий, влияющих на быстроту разложения органических веществ; в одной и той же почве разложение происходит тоже с различной скоростью при разном строении ее; поэтому, если мы можем сказать приблизительно, при каких вообще условиях количество питательных азотистых соединений (аммиачных и азотнокислых солей) образуется в почве в данный период времени в большем количестве, а следовательно, и можем определить приблизительно, насколько обеспечены будут растения азотом, то сведения относительно этого мы получаем не из данных анализа, показывающего содержание в почве аммпака и азотной кислоты. Такие данные могут относиться только к определенному моменту, и если мы эту же почву возьмем для анализа в другое время, то получим и другие цифры для азотной кислоты.

Если у нас определено в двух почвах содержание органических веществ, то мы можем сказать, какая из этих почв богаче азотом, потому что содержание азота приблизительно пропорционально содержанию перегноя. Если, кроме того, мы знаем, насколько мелкозернисты наши почвы, сколько в них содержится глины и каково их положение, то при нахождении данных почв в одной и той же местности мы можем приблизительно сказать, в какой из них разложение органических веществ будет быстрее, и следовательно, в какой образуется больше азотной кислоты, т. е. где при других одинаковых условиях растения лучше будут обеспечены азотом. Более детальный анализ нисколько не увеличит наших сведений по указанному вопросу. На основании сказанного нами можно заключить, что определение аммиака и азотной кислоты в почвах для определения их плодородия совершенно бесполезно. Оно может принести пользу только при исследовании одной и той же почвы в разных состояниях ее, чтобы определить, например, влияние разных приемов обработки на разложение органических веществ и образование азотной кислоты и т. п., но никак не при сравнении достоинства разных почв, в особенности, если образцы почв для анализа берутся неодновременно и вообще при разных условиях.

Обращаясь к рассмотрению фосфорной кислоты, заметим прежде всего опять, что фосфорная кислота даже в одной и той же почве может быть в виде разных солей и различные почвы не могут быть сходны между собою по содержанию различных фосфорнокислых соединений.

Прп обыкновенных общеупотребительных приемах анализа, когда почву обрабатывают соляной или азотной кислотами, растворяются все фосфорнокислые соединения; если употребляется кислота слабая и если почва с нею оставляется на холоду, мы все-таки не получаем в растворе каких-либо одних определенных солей фосфорной кислоты, так как все ее соединения, находящиеся в почвах, могут растворяться при указанных условиях.

Вследствие этого количества фосфорной кислоты, находимые в почвах при анализах их, не могут служить указанием на богатство почв усвояемою растениями фосфорной кислотою, очень часто бывает, что почвы, в которых при анализе находят большое количество фосфорной кислоты, нуждаются в фосфорнокислых удобрениях, между тем, как в почвах с меньшим содержанием фосфорной кислоты находится большее количество усвояемых фосфорнокислых соединений.

Есть, однако, случаи, когда с некоторой вероятностью можно судить о сравнительном богатстве почв усвояемой фосфорной кислотою; но случаи эти относятся к почвам одинакового происхождения и в некоторых отношениях одинакового состава: в главе о фосфорнокислых соединениях почв было указано, что фосфорная кислота в разных почвах может находиться преимущественно в виде какой-либо одной соли, в зависимости от содержания окиси железа, цеолитов, углекислой извести, воды и угольной кислоты. Если две почвы по содержанию этих веществ сходны, то в них, по всей вероятности, и распределение фосфорной кислоты между разными соединениями будет сходно; следовательно, в подобных случаях большее количество всей фосфорной кислоты может служить указанием на большее количество и усвояемой фосфорной кислоты, хотя процентное содержание усвояемой кислоты не может быть определено и в этих случаях.

Чтобы показать все сказанное здесь на примерах, приведем результаты определения фосфорной кислоты в почвах, плодородие которых известно. Следующие случаи взяты из работ Грандо.

В плодородных почвах, как показывают этп цифры, содержится фосфорной кислоты менее, чем в почвах малоплодородных или бесплодных. В других случаях бесплодные почвы содержали иногда очень малые количества фосфорной кислоты (до 0,03%), так что никакого соотношения между содержанием фосфорной кислоты в почве п плодородием ее мы не замечаем (при обыкновенном способе анализа почв).

Подобных примеров, относящихся к различным по составу и по происхождению почвам, можно было бы привести множество, если бы вопрос не был ясен сам по себе.

Гораздо больший интерес представляют те случаи, когда плодородие почв совпадает с содержанием в них фосфорной кислоты. Факты такого рода представлены относительно голландских почв А. Майером, относительно некоторых саксонских почв—Шютце и т. д., но вообще таких фактов весьма немного, и они могут замечаться только в необширных местностях. На больших расстояниях между почвами существуют такие различия во многих отношениях, что совпадения между содержанием фосфорной кислоты и плодородием ожидать невозможно.

Соединения калия, находящиеся в почвах, еще более разнообразны, чем фосфорнокислые, и потому определить богатство почвы способным к усвоению кали еще более затруднительно. Вообще полагают, согласно с тем, что сказало у нас в первой главе, что питательные вещества в почве суть вещества, находящиеся в цеолитах и подобных им соединениях, или, как иначе говорят, вещества, находящиеся в поглощенном состоянии. Если взять работу Петерса над поглощением кали, то из нее можно видеть отношение поглощенного кали к различным растворяющим средствам. Из 100 г почвы, поглотившей 0,1937 г кали, извлекалось в раствор 125 куб. см воды:

т. е., как мы уже говорили раньше, при каждом последующем выщелачивании водою извлекаются одинаковые количества вещества.

При обработке почвы, поглотившей кали, уксусной кислотою, извлекается в раствор не все поглощенное кали, как видно из следующих опытов:

Из почвы, не поглощавшей каля… 0,0355 г.

" " поглотившей 0,1226 г К_аО… 0,1048 *.

" «» 0,2040 * К, 0… 0,1291*.

Если из растворенного в обоих последних случаях кали вычесть то количество его, которое извлекалось уксусной кислотою из земли в первоначальном ее состоянии, то оказывается, что уксусная кислота растворяет только около половины поглощенного кали.

Только соляная кислота при нагревании растворяла все поглощенное кали; так, при следующих опытах было растворено:

Иа аемли до поглощения кали… 0,0636 г.

" «поглотившей 0,1535 г К₂0… 0,2138 >

* * «0,2040 * К₂0 … 0,2628 *.

Количества растворенного кали были в обоих последних случаях почти равны поглощенному количеству кали вместе с тем количеством его, какое растворялось из почвы, не поглощавшей этого вещества.

Из этих опытов можно видеть, что кали, способное к усвоению растениями, извлекается вполне только соляной кислотою.

Можно было бы предложить два способа для сравнительного определения вапасов в почве усвояемого кали: растворение водою и определение его количества в нескольких вытяжках и растворение посредством соляной кислоты. Оба эти способа действительно употреблялись для указанной цели, но результаты в разных случаях получены противоречивые. Наиболее тщательные исследования такого рода производились для выяснения причин так называемого клеверного утомления почвы. Приведем здесь результаты исследований Курцлеба.

По его исследованиям, содержалось кали:

Из этих чисел видно, что почва, бесплодная для клевера, содержит меньшее количество кали—0,2%, вместо 0,3%, содержащихся в почве, урожайной для клевера; количество кали, растворимого в воде, в почве бесплодной вдвое менее, чем в почве плодородной; в содержании других питательных веществ разницы между бесплодной и плодородной почвами не было, так что, повидимому, бесплодие и плодородие обусловливаются в этих случаях действительно содержанием кали.

Заметим, что такие же результаты получались при свекловичном утомлении почвы, и бесплодие почв объясняли малым содержанием в них кали, но потом, при точных исследованиях, нашли, что свекловичное утомление почв обусловливается размножением известных животных паразитов (нематод). Может быть, нечто подобное окажется и для клеверного утомления, так как другие исследования дают результаты, несходные с результатами Курцлеба.

Курцлеб приписывает неурожаи клевера недостатку кали, растворимого в воде. По по исследованиям Карм род та, в почве, которая в течение 22 лет постоянно приносила хорошие урожаи клевера, не становясь утомленною, найдено было только 0,5 г растворимого в воде кали, между тем, как у Курцлеба утомленная почва содержала вдвое и втрое более растворимого в воде кали. Что касается кали, растворимого в соляной кислоте, то высчитавши, сколько его удалено из почвы урожаями клевера, Кармродт на основании полученных цифр нашел, что в содержании этого вещества в почве за 22 года могла произойти следующая перемена:

Было до возделывания клевера… 0,324% кали Осталось после 22 лет возделывания клевера. .. 0,319% «.

Можно утверждать, что такой разницы не мог бы показать химический анализ, принимая, в особенности, во внимание неравномерность почвы.

Штекгардт, исследовавши клеверноутомленную почву, сравнительно с другими, говорит, что причины клеверного утомления едва ли возможно видеть в слишком малом количестве какого-либо вещества, потому что свойства и количества веществ, растворимых в воде и в слабой соляной кислоте, в почве утомленной, по сравнению с почвами, способными производить клевер, оказываются вполне удовлетворительными.

Из этих примеров можно видеть, что плодородие почвы в известном отношении то совпадает с большим, то с меньшим содержанием кали, причем в бесплодной почве оказывается иногда не меньшее количество кали, чем в почве плодородной, так что и по отношению к кали мы не видим никакого совпадения между плодородием почвы и содержанием в ней этого вещества.

Следующие рассуждения могут показать, что количество какого-либо вещества, содержащегося в почве, если рассматривать его без соотношения с другими веществами, не может служить мерою плодородия почвы. При этих рассуждениях мы будем иметь в виду исключительно вещества, растворимые в соляной пли азотной кислотах, т. е. находящиеся в почвенных растворах шш в цеолитах.

Если мы возьмем цеолиты разного состава и сходные друг с другом только в том, что все они содержат кали, то, без сомнения, не из всех таких цеолитов кали растворяется с одинаковой легкостью. Если представить себе цеолит, содержащий много калия и мало других окислов, и другой цеолит, содержащий преимущественно другие окислы и мало калия, то очень может быть, что в последнем случае калий почти не будет переходить в раствор; можно взять большое количество такого цеолита; во всем этом количестве может быть в общей сложности много калия, и все-таки калий не будет растворяться, хотя бы на него действовали солями натрия, кальция и т. п., тогда как из небольшого количества цеолита, богатого калием, можно получить в растворе сравнительно много этого вещества, в особенности, если действовать на цеолит растворами натровых или известковых солей. Состав цеолитов оказывает важное влияние на переход в раствор определенного вещества, и не менее важное влияние оказывают на это растворы, уже существующие в почве. Вопрос этот в применении к истощению почвы и вообще к богатству ее усвояемыми питательными веществами совсем не разработан; но несомненно, что для определения богатства почвы различными усвояемыми солями в будущем признают необходимым сравнивать состав всей цеолитной части почв, а не содержание в почве какого-либо одного вещества. В настоящее время у нас пока для оценки почв по составу всей цеолитной части их нет никакой фактической опоры; мы совсем не знаем соотношений различных веществ в цеолитной части между собою, а потому и не можем пока сравнивать почвы таким способом.

Вследствие всего этого, как мы уже говорили, подробный анализ почвы дает нам, в сущности, столько же сведений о почве, как и анализ более простой, когда определяются не отдельные вещества почвы, а целые группы их, как это делает, например, Иной. Есть, однако, случаи, когда анализ почвы дает нам совершенно определенные понятия о ней, но это бывает только в тех случаях, когда приходится определять причины бесплодия почв и когда причины эти заключаются в присутствии веществ, вредных для растений, или когда известные вещества находятся в избытке, сравнительно с тем количеством их, какое находится в почвах плодородных.

Из веществ вредных следует в особенности указать на железный купорос, вместе с которым в почвах находится и сернистое железо. По анализам Фелькера оказывается, что при содержании в почве 0,5% железного купороса почва делается уже бесплодною, а при содержании 1,0% невозможна никакая растительность. Приведем здесь анализ одной из таких почв, произведенный Фелькером.

Исследованная почва от содержащегося в ней сернистого железа имела очень темный цвет, хотя в ней было очень мало органических веществ. Подобные почвы обыкновенно издают запах сернистого водорода, в особенности в теплое время года и когда они влажны. Указанную Фелькером норму содержания железного купороса нужно считать чрезмерно высокою. По исследованиям Оствальда (в Галле), почвы, содержащие 0,03—0,05% закиси железа в виде железного купороса, оказываются уже бесплодными, и такую норму можно считать более близкою к истине, потому что даже такие вещества, как поваренная соль, находясь в почве в количестве всего до 0,1%, могут действовать уже вредно. Точно так же и сернистое железо действует вредно, по всей вероятности, если даже находится в очень малых количествах, тем более что присутствие его, так же как и присутствие железного купороса, указывает на недостаток в почве кислорода, что уже само по себе является обстоятельством, неблагоприятным для растении.

Если при содержании значительного количества сернокислых солей почва содержит значительное количество органических веществ, то обыкновенно в ней содержится в значительном количестве свободная серная кислота, в присутствии которой никакая растительность невозможна. Примеры содержания свободной серной кислоты в почвах приведены нами в первой части настоящей книги.

Считают обыкновенно, что присутствие в почве свободной закиси железа тоже очень вредно для растений. Исследования показывают, что это бывает, однако, не всегда: есть почвы, содержащие много закиси железа и тем не менее не отличающиеся бесплодием. По исследованиям Оствальда на опытной станции в Галле, болотные почвы, обрабатываемые, но способу Римпау, могут содержать:

Песок верхнего слоя… 0,15% закиси железа Лежащий под ним торф… 0,35% ««.

п при таком содержании остаются способными к культуре.

Точно так же считают часто вредным для растений присутствие в почве свободных перегнойных кислот, вследствие чего почвы имеют кислую реакцию. Но это несправедливо: если реакция обусловливается действительно только перегнойными кислотами, а не свободными минеральными (серной, соляной, фосфорной), то почва может быть весьма плодородной. При исследовании очень многих черноземных почв, несомненно, весьма плодородных, реакция оказывается явно кислою, если только испытать не верхние высохшие слои, где гуминовая кислота сделалась от высыхания нерастворимою, а слои еще влажные, и притом не только в плотной целинной земле, а в почвах, подвергающихся обработке. Этого одного факта, не говоря уже о кислых болотных и вместо с тем плодородных почвах, достаточно для доказательства, что свободные перегнойные кислоты сами по себе не вредны для растений. Тем не менее избыток органических веществ в почвах вреден, но он вреден только в тех случаях, когда веществ этих так много в почве, что почва является бедной минеральными веществми. Если, например, почва содержит 70—80% органических веществ и только 20—30% веществ минеральных, то понятно, что такая почва в 3—4 раза беднее питательными веществами таких почв, в которых содержится 90% минеральных веществ такого же состава; бесплодие почвы обусловливается тогда, в сущности, недостатком минеральных веществ и, кроме того, неблагоприятными физическими свойствами почвы.

К числу вредных для растений веществ принадлежат также растворимые в воде соли, если количество их в почве превосходит известный предел. Г1о мнению Фелькера, основанному на исследовании некоторых почв, присутствие в почве хлористого натрия в количестве не более 0,1% делает почву уже бесплодною.

Но исследованиям, произведенным мною над солончаковыми почвами южной России, я пришел к заключению, что невозможно установить норму, при которой содержание растворимых солей в почве можно считать вредным: иногда почва с очень малым количеством растворимых в воде солей является солончаковою, иногда же при большем содержании их почва по плодородию и по растительности оказывается очень хорошею и плодородною. Повидимому, это находится в зависимости от влажности почвы, а может быть, и по содержанию в ней других составных частей. Почвы при низменном положении, более влажные, даже при большем содержании растворимых солей остаются плодородными, тогда как почвы сухие, лежащие на склонах (в особенности южных), при очень малом содержании солей оказываются по растительности и плодородию солончаками. В подтверждение сказанного можно привести следующий пример:

В 500 г почвы низменной, плодородной, с очень хорошей луговой раститель;

ностью, содержалось растворимых солей…1,214? г Невдалеке оттуда в солончаковой почве южного склона 500 г дали раствор в воде солей… г Если бы факт этот подтвердился на большем числе случаев, то он привел бы к заключению, что важна, собственно, концентрация почвенных растворов, а не процентное количество растворимых солей, хотя само собою разумеется, когда содержание растворимых солей в почве возрастает до известного предела, то и при значительной влажности почвенные растворы будут слишком концентрированы, и тогда почва будет уже абсолютно солончаковою. Вообще, однако, бесплодие почвы обусловливается очень малым содержанием растворимых солей, в чем можно убедиться из следующих примеров, кроме вышеприведенных случаев, исследованных мною.

Но исследованиям Гильгарда, щелочные почвы Калифорнии содержат растворимых солей 0,16%, причем на долю углекислого натра приходится половина этого количества, так что, как говорит Гнльгард, «0,08% углекислого натра достаточно, чтобы сделать почву практически негодною для обработки».

В Голландии при прорыве плотин некоторые места заливаются морской водою и делаются после этого на некоторое время бесплодными; по исследованиям Майера, в таких бесплодных почвах содержится от 0,06 до 0,09% хлористого натрия. По исследованиям Рейндерса, произведенным тоже в Голландии над почвами, испорченными морской водою, при содержании 0,04% хлора пшеница хотя п могла расти, но была гораздо хуже, чем на местах, не подвергавшихся действию морской воды и содержавших хлора не более 0,004%. Подобных примеров можно было бы привести довольно много, и все они показывают, что содержание растворимых солей в большинстве случаев оказывается очень вредным для растений, когда оно доходит приблизительно до 0,1%.

Кроме вреда, производимого избытком растворимых солей на растения, солончаковые почвы непригодны для обработки и представляют поэтому земли, пеудобные еще и потому, что физические свойства почв при значительном содержании в них растворимых солей делаются совершенно иными: солончаковые почвы обыкновенно суть почвы очень плотные, по сравнению с находящимися рядом с ними несолончаковыми почвами; у солончаков замечается сильное сцепление частиц, вследствие чего такие почвы после высыхания становятся плотными, как камень, п при пахоте их вследствие их твердости ломаются даже очень крепкие земледельческие орудия. Анализ таких почв, показывающий большое содержание в них солей, характеризует одновременно и физические свойства их и, следовательно, дает верное средство для определения причин бесплодия их.