Гигроскопичность почв. 
Почвоведение

В предыдущей главе было указано, что почвы на воздухе могут быть высушиваемы только до известной степени, и в таком состоянии называются воздушносухимп. Всякая воздушносухая почва при разных условиях содержит неодинаковые количества воды: иногда она теряет часть находящейся в ней воды, иногда же, наоборот, всасывает воду из воздуха; одним словом, почвы, как тела гигроскопические, становятся то суше, то влажнее, смотря, но состоянию воздуха, который их окружает.

До сих пор наши сведения о гигроскопичности различных тел, а вместе о этим п о гигроскопичности почв весьма несовершенны. Поглощение паров воды из воздуха, в сущности, есть не что иное, как сгущение их на поверхности частиц гигроскопического тела. Взявши одно и то же тело, измельченное до различной степени, мы будем иметь различную поверхность поглощения, в зависимости от величины частиц: если частицы имеют шарообразную форму и если в одном случае радиусы шаров вдвое более, чем в другом случае, то у мелких шаров сумма поверхностей будет вдвое более, чем у крупных, т. е. суммы поверхностей будут обратно пропорциональны радиусам; для кубических тел разного размера суммы поверхностей будут обратно пропорциональны величине их ребер и т. д. Понятно из этого, чем мельче частицы какого-либо тела, тем более паров может сгущать одно и то же весовое количество его. Для тел различного состава поглощение паров будет неодинаково, в зависимости от их химических особенностей.

Первые исследования над гигроскопичностью различных составных частей почвы произведены были Шюблером; он употреблял вполне высушенные вещества и ставил их иод колокол, в пространство, насыщенное водяными иарами. Вес употребленных для опыта сухих тел был известен, так что потом по прибавке в весе можно было судить о количестве воды, поглощенной ими во время опыта. Главнейшие результаты исследований Шюблера помещены в следующей таблице:

Из этих цифр видно, что различные составные части почв поглощают неодинаковые количества водяных паров (тот факт, что Шюблер не заметил поглощения водяных паров кварцевым песком, надо приписать, вероятно, малой чувствительности весов Шюблера, потому что кварц, хотя и в незначительной степени, гигроскопичен) и что поглощение происходит постепенно в течение довольно долгого времени.

Другие исследования над гигроскопичностью составных час1"ей почвы не прибавили ничего существенного к результатам Шюблера; не излишне упомянуть, что из других составных частей почвы, не исследованных Шюблером, глинозем и окись железа, как оказалось, гигроскопичны в не меиьшей степени, чем перегной.

Поглощение паров воды из воздуха обусловливается, однако, как мы уже упомянули, не только свойствами поглощающего вещества, по также и состоянием воздуха, из которого пары поглощаются, именно его темдературою и влажностью, а так как почвы в разное время находятся в соприкосновении с воздухом, нагретым до различной степени п неодинаково влажным, то было бы весьма важно определить поглощение почвами воды из воздуха в зависимости от этих условий.

Обширная работа по этому предмету произведена Кнопом, но результаты, полученные им, заведомо неверны. Он нашел, что поглощение паров из воздуха каким-либо веществом зависит только от температуры, но не от влажности воздуха, и дал даже эмпирическую формулу для выражения этой зависимости.

Опыты Бабо над почвами показали, что при поглощении паров воды они нагреваются, иногда на несколько градусов; так, например, почва, высушенная при 34—40° п поставленная под колокол с воздухом, насыщенным нарами воды, нагрелась на 11° (температура се поднялась с 20 до 31°). Исследования Стслльвага, произведенные над отдельными составными частями почв, показали, что это нагревание возрастает с увеличением количества поглощаемой парообразной поды. Но если почву или какое-либо другое тело перенести из пространства с влажным воздухом в атмосферу менее влажную, то, по опытам Бабо и Магнуса, температура этих тел понижается, очевидно, вследствие того, что часть сгущенной воды испаряется из них. Это неопровержимо доказывает, что количество воды, гигроскопически поглощаемой из воздуха различными телами, зависит от влажности воздуха. Если бы заключения Кнопа были верны, то почва должна была бы при равных температурах удерживать равные количества гигроскопической воды и в воздухе совершенно сухом, и в воздухе, насыщенном парами воды, чего, конечно, быть не может. На основании всего сказанного мы не можем пользоваться исследованиями Кнопа.

Что касается влияния температуры на поглощенно почвами водяных паров, то в недавнее время произведены исследования по этому предмету Аммоном _t Стелльвагом и Шлезингом. Исследования Аммона произведены, однако, так, что пользоваться ими невозможно: он насыщал воздух парами воды при одной температуре, а почва поглощала его при температуре большей; очевидно, что в разных случаях с почвою приходил в соприкосновение воздух неодинаково влажный (вследствие нагревания его до различной температуры), и потому при его опытах поглощение зависело и от температуры и от влажности. Опыты Стслльвага свободны от такой погрешности: воздух был насыщен парами воды при той же температуре, при которой почва поглощала водяные пары. Результаты получились следующие (для почв совершенно сухих):

Из этих опытов мы видим, что поглощение паров воды при разной температуре из воздуха, насыщенного водяными парами, бывает более при высокой и менее при низкой температуре. Это доказывается ие только количеством найденной в почвах гигроскопической воды, но и повышением температуры при поглощении паров: при более высоких температурах нагревание было сильнее, очевидно, вследствие сгущения большого количества паров. Если представить себе, что вокруг каждой твердой частицы находится оболочка сгущенного пара, то, очевидно, что близ самой поверхности частицы сгущеное будет наибольшее и пары будут иметь наибольшую упругость; во внешнем слое оболочки упругость паров может отличаться от упругости их в окружающем слое только на весьма малую величину; если бы упругость их была значительно больше, то часть паров отделилась бы от частицы, а если бы она была меньше, то почва могла бы сгустить еще некоторое количество пара. Так как при большей упругости паров их содержится вообще в воздухе больше, то отсюда следует, что и сгущение их гигроскопическими телами будет тогда больше. [Так как] при более высокой температуре (но при одинаковой степени насыщения) в воздухе обыкновенно бывает более паров, то из этого надо заключить, что и поглощение их при равном насыщении воздуха, но при разных температурах будет больше, что и показывают опыты Стелльвага.

Обращаясь к рассмотрению того, как происходит поглощение водяных паров почвою в действительности, мы прежде всего должны обратить внимание на различие между днем н ночью. Днем при высокой температуре и малой влажности воздуха почвы обыкновенно высыхают; но по мере уменьшения температуры и увеличения влажности к вечеру высыхание это становится меньше и, наконец, прекращается. Ночью воздух, в особенности близ поверхности почвы, становится влажнее и доходит до насыщения; тогда почва из воздуха поглощает водяные пары. Утром, с повышением температуры и уменьшением влажности иочвы, снова начинается высыхание почв.

При исследованиях над почвами, выставленными на открытый воздух, можно убедиться в том, что даже при осаждении на почву росы дневная потеря влаги через испарение только в исключительных случаях вознаграждается приходом воды за ночь; так, например, при опытах Несслера найдены были следующие количества воды, испаряемой днем и получаемой во время ночи одной и той же почвою.

Подобные результаты можно было предвидеть заранее, потому что в предыдущей главе показано было, что почвы к осени обыкновенно высыхают, несмотря на приток воды не только гигроскопической, но даже и дождевой.

В предыдущей главе мы говорили о том, что многие учеиые, сравнивая расход воды на испарение ее растениями с приходом ее в виде дождя, приходили к заключению, что дождевой воды недостаточно для обеспечения существования растений, и искали других источников, из которых мог быть покрыт недостаток необходимой для этого воды. Таким источником считали обыкновенно гигроскопическую воду и полагали, что этим путем растения получают не менее, а даже более воды, чем из дождей.

Заключение

это подтверждалось всегда известным исследованием Сакса, по которому растения не увядают даже на воздушносухой почве, если только они находятся в насыщенном парами воздухе.

Нетрудно видеть, что опыт Сакса, во-первых, не мог служить для подтверждения сказанного мнения, потому чгО у Сакса растения иаходились в насыщенном воздухе постоянно, между тем как в природе они находятся в течение каждых суток только часть ночи в такой атмосфере. Во-вторых, самый опыт Сакса произведен, по видимому, без должных предосторожностей и потому привел к несправедливому заключению относительно значения парообразной воды.

Исследования Гейнриха, Майера и Либеиберга (и еще ранее их исследования Ризлера) показывают, что растения начинают вянуть в такой почве, которая содержит не одну гигроскопическую воду, но и часть капиллярной воды. В этом легко убедиться, если исследовать влажность почвы, в которой растения начинают увядать, и затем, высушивши ту же почву на воздухе, определить, какое количество воды поглощается ею гигроскопически.

из воздуха, пасыщоппого парами воды. При таких исследованиях Гейнрих нашел:

Или то же самое для разных растений: в почве, которая на 100 частей сухого вещества могла поглощать не более 5,2 части гигроскопической поды, растения увядали, когда содержание в ней воды на 100 частей сухого вещества было:

Овес…9,17.

Ячмень…11,09.

Рожь…. • 10,16.

Красный клевер.. .. 11,46 и т. д.

Такие же результаты получены и другими упомянутыми исследователями. Источник ошибки Сакса указан Лнбенбергом: «как ни стремился я,—говорит он,—аппарат для опытов держать при возможно равномерной температуре, но это все-таки оказывалось невозможным, и вследствие колебаний температуры появлялись очень часто водяные капли на стенках сосуда, где был горшок с растениями. Хотя я и употреблял приспособление, чтобы затруднить падение капель в почву, однако образование росы происходило на поверхности почвы и на внешних стенках горшка». Следовательно, необходимы особые приспособления для устранения жидкой воды при подобных опытах, совсем не употреблявшиеся Саксом, почему и результат, им полученный, объясняется присутствием капиллярной, а. не одной только гигроскопической воды, которая, как можно видеть из упомянутых опытов, пе мо? кст приносить непосредственной пользы растениям.

Тем не менее было бы ошибочно считать гигроскопическую воду бесполезною. Поглощение ее ночью, во всяком случае, предохраняет несколько почву от высыхания на следующий день; но гораздо важнее ее роль при разложении органических веществ. В первой части настоящей книги показано было, что в почвах, содержащих гигроскопическую воду, могут разлагаться органические вещества. Если ночью почва находится в соприкосновении с воздухом, насыщенным парами воды, то разложение органических веществ в ней, несомненно, ускоряется, а это, как мы видели, во всяком случае, полезно для возвышения плодородия почв.