Органические вещества почв. 
Накопление их в почвах

Наблюдения показывают, что в некоторых почвах могут накопляться значительные количества органических веществ; можно сказать даже, что некоторые почвы по преимуществу состоят пз 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 разиица 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 перегной (der rohe Humus немецких писателей) в виде большей частью крупных растительных остатков, грубый iiaouiynb.

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 ошибочио, как это указано было первыми исследователями по почвоведению, например Шпренгелем, и с того времени указывается всеми писателями, но почвоведению. «Часто называют почвы кислыми, которые па самом деле не имеют кислой реакции,—говорит Детмер.—Во многих случаях действительно бывает, что почва вследствие значительного содержания свободных перегнойных кислот реагирует кисло, одцако, 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 определеппой площадп 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 20 000 пудов надземных органов с десятины, что составляет около 3 000 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 доходптъ до 200—300 пудов на пространстве десятины.

Кроме массы органического вещества в виде надземных органов разных растений, корни и вообще подземные органы их доставляют в некоторых случаях значительную массу органического вещества. При исследованиях Габерландта над различными злаками найдепо, что если принять всю массу органического вещества, образуемую растениями, за 100, то из 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 общеизвестным исследованиям Вейске, количество органической массы, остающейся в почве в виде корней (и незначительных остатков стеблей), доходит:

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, то, 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; гыделение 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 Беласна.

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:

Такое же количество березовой листвы, ужо разлагавшейся в течение 8у₂ месяцев, содержавшей 59,5% воды, выделяло угольной кислоты:

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 атом отношении влажность; так, например, из 100 г сухой березовой листвы, смешанной с различными количествами [воды], выделялось угольной кислоты:

Если произвести опыт таким образом, чтобы температура была больше в тех случаях, когда влажность разлагающихся веществ меньше, то, как показал Вольни, наиболее быстрое разложение происходит при средней температуре и средней влажности, как видно из следующих цифр:

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. По, 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 Реньо 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:

угольной кислоты … 0,72.

кислорода…17,38.

азота…81,90.

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 нпкакпх 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 оиыта отчасти под водой, помещены под колокол в 8 л емкостью. В течение 7 дней поглощено 6 л кислорода. По окошании опыта воздух содержал:

угольной кислоты. .. 0,43.

болотного газа … 7,14.

кислорода… 0,00.

аэота…92,43.

Избыток азота составлял более 13% против нормального воздуха, п, 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 доступа воздуха.

В недавнее время Гоппе-Зейлер при помощи особенного аппарата заставлял разлагаться белковые вещества при возможно полном доступе воздуха и нашел, что при этом, кроме угольной кислоты, воды и аммиака, нельзя найти никаких других окончательных продуктов разложения; эти опыты важны в том отношении, что при исследованиях Рейзе гниющее мясо выделяло свободный азот и при доступе воздуха; но нельзя было доверять этому результату по той причине, что к внутренним частям ломтей мяса воздух не мог проникать свободно.

Исследованиями Рейзе доказано было выделение болотного газа при гниении без доступа воздуха; при других исследованиях найдено было, при тех же внешних условиях, выделение свободного водорода, сернистого водорода (при содержании в гниющем веществе сернокислых солей), и весьма вероятно, что фосфорнокислые соли, примешанные к гниющему веществу, выделяют фосфористый водород.

После этих предварительных замечаний мы можем перейти к ближайшему рассмотрению процессов разложения органических веществ и остановимся сперва на процессах, происходящих в присутствии воздуха.

К сожалению, точных сведений об этих процессах у нас весьма немного. Мы знаем, что конечными продуктами их являются угольная кислота, вода и аммиак, но продуктов, промежуточных между этими веществами, мы почти не знаем. Еще в недавнее время полагали, и теперь многие полагают, что твердые и жидкие продукты неполного перегнивания органических веществ (неокончательные продукты его) с течением времени становятся все более и более богатыми углеродом. В некоторых случаях действительно бывает так. Так, например, при исследованиях Вапдевельде, при разложении глицерина и виноградного сахара образуется большое количество масляной кислоты, причем из сахара образуется и маннит; следовательно, получаются вещества менее окисленные, сравнительно с первоначальным веществом. Но, например, при молочном брожении из сахара получается молочная кислота, соединение, окисленное не менее сахара. Вообще появление менее окисленных продуктов вероятнее всего при разложении без доступа воздуха, чем при условии противоположном, хотя, как уже сказало, сведепия наши о процессах разложения органических веществ в природе так малы, что даже вероятных предположений о ходе их во многих случаях сделать невозможно.

При наблюдениях над ходом разложения органических веществ при естественных [природных] условиях можно убедиться, что разложение их, во-первых, не всегда начинается одинаково и, во-вторых, что оно представляет процесс весьма сложный, или, иначе сказать, это несколько процессов, происходящих одновременно друг с другом или последовательно один за другим. Это можно видеть из того, что на разлагающемся веществе поселяется и размножается масса разнообразных организмов, грибов и бактерий, причем в разные периоды разложения организмы эти неодинаковы. Из этого можно заключить, что нелетучие продукты разложения, образующиеся в одну какую-либо стадию разложения пли в разные стадии его, тоже неодинаковы. При своих опытах над разложением различных растительных остатков под влиянием разных организмов я нашел, что под влиянием бактерий, полученных из почв, ни при каких испытанных мною условиях не образуется таких темных продуктов, каков перегной, но что такие продукты образуются только в присутствии некоторых грибов. Очень может быть, что в разных случаях эти темно окрашенные продукты бывают различны, но в настоящее время у нас об этом нет никаких сведений.

Что касается различия между грубым и мягким перегноем, то оно, невидимому, обусловливается деятельностью животных в одном случае п отсутствием животных в другом. Наблюдая разлагающиеся органические вещества на поверхности почвы, где воздух проникает и к нижним слоям их (если они накопляются в большом количестве), мы легко можем заметить присутствие в них различных мелких животных: дождевых червей, многоножек, насекомых и т. п., и вместе с тем найдем значительное количество растительных остатков в измельченном виде. Производя опыты над разложением органических веществ и поместивши указанных животных в сосуд с разлагающимися веществами, мы найдем, что вещества через короткий промежуток времени будут так измельчены, что мы не в состоянии будем определить их происхождение: все обращается в норошковатую однообразную черную массу. Такое действие замечено мною относительно одной мелкой мухи (Sciara) и одной многоножки (Julus); деятельность дождевых червей в этом направлении достаточно известна из исследований Дарвина.

Накопление органических веществ в почвах представляло бы для нас много неясного, если бы мы не имели представления о скорости процесса разложения в различных стадиях его. Обыкновенно полагают, что свежие растительные вещества разлагаются быстрее, чем вещества уже долгое время разлагавшиеся, и это подтверждают тем сображенисм, что сперва, конечно, разлагаются вещества, наиболее легко поддающиеся гниению, а затем уже остаются вещества более прочные в этом отношении. В таком воззрении нельзя не видеть остатка прежних мнепий, когда разложение органических веществ считали процессом исключительно химическим. В настоящее время мы знаем, что гниение по большей части может быть почти исключительно результатом процесса физиологического, результатом жизнедеятельности низших организмов. При разнообразии этих организмов мы не в состоянии сказать теперь, что свежие растительные продукты для всех этих организмов более благоприятны, чем продукты, уже подвергавшиеся разложению; напротив, мы часто видим, что некоторые низшие растения поселяются на веществах, уже в значительной степени разложившихся, и, вероятно, для таких организмов разложившиеся продукты благоприятнее продуктов свежих.

Очень медленное разложение растительных остатков после того, как они уже разложились до известной степени, по моему мнению, мало вероятно еще и по следующим причинам: если бы разложение, доходя до известной стадии, становилось бы очень медленным, то мы везде замечали бы накопление органических веществ, по крайней мере, на всех почвах, на которых уже долгое время произрастают растения, потому что везде оставались бы эти трудно раз-* лагающпеся вещества. Мы, напротив, замечаем накопление органических веществ только на известных местах, только при определенных условиях. Следовательно, на других местах органические вещества исчезают быстро, без остатка.

Произведенные мною исследования над быстротой разложения органических веществ показали, что разложение их происходит приблизительно с одинаковой быстротой, в какой бы стадии разложения их ни взять; и в ранних стадиях разложения и в поздних равные количества перегнивающих растительных остатков дают одинаковые количества газообразных продуктов разложения, а следовательно, и остающиеся количества твердых продуктов тоже приблизительно одинаковы.

Пэка, на основании одних этих исследований, невозможно утверждать, что такой же ход разложения бывает и при других обстоятельствах; но, во всяком случае, можно считать в высшей степени вероятным, что разница в быстроте разложения свежих и старых растительных остатков не может быть большой.

Подтверждение тому, что органические вещества в позднейших стадиях разложения продолжают разлагаться с большой быстротой, мы находим в следующих наблюдениях.

В германских лесах произведено довольно много точных исследований над количеством опадающей ежегодно и накопляющейся за разное число лет подстилки; между прочим, определялось количество накопляющейся подстилки в течение долгого ряда лет; при этом получены цифры, показывающие, что и старая подстилка разлагается очень быстро. Именно, найдено в среднем выводе из очень многих определений:

Цифры последней строки показывают также среднее количество подстилки, выше которого в лесах, повидимому, не бывает (хотя в единичных случаях могут быть уклонения и в ту и в другую сторону). В буковых лесах количество накопляющейся подстилки только в 2,5 раза превышает ежегодно опадающее количество ее, или в таких лесах из 10 000 кг ежегодно разлагается 4 000 кг, заменяясь таким же количеством свежей подстилки, или разлагается 40% имеющегося запаса; в сосновых лесах разлагается около 27%, а в еловых— около 20% имеющегося запаса. Если принять, что в иервые три года разлагалось по стольку же из накопившейся за 1 и 2 года подстилки (т. е. 40%. 27% и 20%), то, вычисляя, сколько накопится подстилки в указанных лесах, мы найдем:

для букового леса … 8 173 кг.

* соснового… 7 756 *.

" елового… 8 662 «.

1. е. цифры, очепь близкие к тем, какие получены в действительности, а этим подтверждается, что разложение свежей подстилки происходит с такою же скоростью, как и разложение старой подстилки.

При одном из моих опытов взято было 500 г чернозема, высушенного на воздухе и содержащего 50,44 г перегноя, и 56,70гсена, разлагавшегося около 3 лет и содержащего тоже 50,44 г органических веществ. После смачивания водой до */з влагоемкости в струе воздуха вещества эти выделяли в течение.

6 дней: чернозем по 0,1975 г и сено по 0,2156 г угольной кислоты, т. е. разложение их происходило приблизительно с одинаковой скоростью.

Если признать пока верным заключение, что органические вещества в разных стадиях разложения разлагаются с одинаковой скоростью, то мы впоследствии будем иметь возможность даже вычислять накопление органического вещества; кроме того, заключение это дает нам ясные представления о возможных размерах накопления органических веществ при разных условиях, так как очевидно, что при верности указанного положения количество разлагающихся на данной площади веществ пропорционально их запасу: если из 100 ф. разлагается 30, то из 1 000 разложится 300 и т. д. Если разложение происходит с такой быстротой, что из всего запаса органических веществ может разлагаться ^ж/з их, то накопление не может быть более тройного прироста, потому что из этого количества будет разлагаться масса, равная приросту; при медленном разложении, когда, например, может разлагаться только 0,001 часть запаса органических веществ, накопление может превосходить прирост в 1 000 раз и т. д. Очевидно, следовательно, что накопление органических веществ может происходить только там, где условия допускают очень медленное разложение и препятствуют разложению быстрому; тогда может накопиться значительное количество их даже при малом среднем приросте, что мы и видим в наших степных местностях, где чернозем образовался при малом ежегодном среднем приросте травяной растительности.

Все предыдущее приводит нас к необходимости определить, при каких условиях разложение происходит быстро и при каких—медленно. В этом отношении мы замечаем громадную разницу между органическими веществами, находящимися на поверхности почвы, и такими же веществами, находящимися в самой почве.

На поверхности почвы органические вещества разлагаются вообще быстро. Мы уже видели, что лесная подстилка в лиственных и хвойных лесах разлагается так, что накопление ее при обыкновенных средних условиях европейского климата не превосходит тройного или пятерного ежегодного прироста, т. е. бывает сравнительно невелико. При опытах Народа, производившихся ц, Лесном институте, разлагалось (по расчету) на 1 десятине в день перегноя в черноземе, содержащем 10% органических веществ и 25—29% влажности:

Из комковатых почв с 11—12% влажности не выделялось угольной кислоты.

Из этих цифр видно, что перевернутый дерн, лежащий на поверхности почвы, разлагался несравненно быстрее органических веществ, находящихся в самой почве. Кроме того, в почвах разрыхленных, в которые свободно проникает воздух, разложение происходит несравненно быстрее, чем в таких почвах, где обмен воздуха совершается медленно. Поэтому разрыхление почвы в сильной степени ускоряет разложение органических веществ; известно, что при удобрении почвы навозом мы чаще всего не можем возвысить в ней содержание органических веществ, так как в рыхлой почве навоз быстро разлагается без остатка. Дегерен, удобряя почву ежегодно 5 000 пудов навоза в течение нескольких лет, не нашел в ней после этого увеличения в содержании перегноя. Точно так же Гандке, исследовавши почвы с двух полос, лежащих рядом, из которых одна постоянно удобрялась навозом, а другая не получала никакого удобрения в течение более 20 лет, не нашел между ними разницы в содержании перегноя. В земле неудобренной органических веществ было даже больше. Быстрое разложение органических веществ на поверхности почвы вполне понятно: они здесь постоянно находятся при полном доступе воздуха и каждую ночь смачиваются росой; кроме того, даже и незначительный дождь смачивает их и тем ускоряет их разложение, тогда как внутри почвы таких благопрятных для разложения условий не имеется.

Вещества, запаханные в почву, не разлагаются иногда, в особенности на сухих местах, очень долго; даже после нескольких лет они остаются почти свежими. Точно так же растительные корни, особенно в плотной земле, очень долго не перегнивают. Поэтому при произрастании па почвах многолетних трав содержание перегноя в них возрастает иногда довольно быстро; вообще из всех до сих пор исследованных случаев только после многолетних трав содержание в почвах перегноя становится больше: других факторов, способствующих этому, мы до сих пор не знаем.

Можно думать, что разлагающиеся на поверхности почвы вещества могут увлекаться в глубокие слои почвы водой в виде мелких твердых частичек или растворенные водой. Но опыты показывают, что проникновение твердых частиц в почву, в особенности, когда она содержит достаточное количество мелких частиц, невозможно: частицы эти задерживаются в скважинах почвы и закупоривают их, так что почва становится непроницаемой даже для воды. Что же касается органических веществ, растворенных в воде, то вода, приносящая их в почву, способствует обновлению в ней воздуха и вследствие этого и споим присутствием до такой степени ускоряет разложение органических веществ, что после просачивания даже через незначительный слой почвы она оказывается чистой. Это в особенности ясно из исследований английской комиссии по очищению грязных вод; некоторые опыты этой комиссии будут приведены в следующей главе, и из них видно, с какой поразительной быстротой разлагаются в почве органические вещества, приносимые в нее просачивающейся водой. Тот факт, что просачивание органических веществ в почву не способствует их накоплению в почве, подтверждается с особенной ясностью на леспых почвах; несмотря па постоянное присутствие подстилки в лесах и. на то, что вода сквозь подстилку проникает легко, мы никогда не находим под слоем подстилки значительного накопления органических веществ в почвенном слое.

Растительные корни поэтому являются единственным источником значительного накопления в почвах органических веществ, и это подтверждается тем, что распределение органических веществ в почвах соответствует распределению в них растительных корней. Только там, где растительные корни идут глубоко, там и почва обогащается перегноем до значительной глубины; в разных слоях почвы содержание перегноя соответствует числу корней, находящихся в этих слоях, и т. п. Значительным такое накопление может быть в более плодородных почвах (при равных условиях разложения) и, кроме того, в почвах плотных, мелкозернистых. В таких почвах воздух обновляется медленно, и летними дождями такие почвы промачиваются до незначительной глубины: этим создаются условия, при которых разложение происходит вообще очень медленно, а следовательно, и накопление перегноя ускоряется.

Совсем другими условиями отличается накопление органических веществ под водой или в почвах, пропитанных водой. Тогда разложение происходит без доступа воздуха и потому, как мы видели, газообразные продукты разложения будут большей частью другие, а может быть, и твердые продукты получаются не те, как при разложении на воздухе. Это последнее предположение, подтверждается тем, что целый класс разлагающих организмов, именно грибы, не может иметь влияния на разложение органических веществ при этих условиях или оказывает влияние только по временам, когда органические вещества выступают на воздух вследствие высыхания мокрых почв летом или вследствие понижения уровня воды в водоемах.

Хотя из исследований Врефельда можно видеть, что многие грибы могут без доступа воздуха образовать особые формы, подобные дрожжам, и, вероятно, в таком виде содействуют разложению органических веществ и под водой, но продукты их жизнедеятельности при этом, несомненно, будут неодинаковы с теми, какие получаются при развитии тех же грибов в их обыкновенных формах при доступе воздуха. Кроме того, присутствие этих дрожжевых форм ни разу еще не замечено при разложении органических веществ под водой.

Опыты над разложением органических веществ без доступа воздуха показывают, что в большинстве случаев разложение это с заметной скоростью происходит в течение некоторого времени, а потом приостанавливается или, по крайней мере, происходит крайне медленно. Относительно причин такой приостановки разложения в настоящее время пока возможны только гипотезы, п мы можем отнестись к этому только как к факту, достаточно известному, но еще не объясненному.

По моему мнению, остановка разложения должна происходить только п тех случаях, когда в образовавшемся под водой перегное остается много свободных кислот, следовательно, при отсутствии оснований, связывающих эти кислоты. Так как разложение под водой обусловливается жизнедеятельностью одних бактерий, которые в кислых субстратах не могут жить долгое время, то после прекращения их жизнедеятельности и разложение прекращается или может происходить только вследствие химического взаимодействия составных частей перегноя, т. е. очень медленно. При опытах над разложением органических веществ без доступа воздуха, когда к разлагающемуся веществу прибавлена углекислая известь, разложение продолжается очень долго. Известии случаи, когда и в природе некоторые болота долго обнаруживают ясные признаки быстрого разложения в течение долгих периодов времени. Вероятно, в таких болотах вместе с органической массой имеется достаточное количество оснований, связывающих кислоты и потому допускающих быстрое и постоянное разложение бактерий.

Так как в почвах, насыщенных водой, и под водой органические вещества на известной стадии разложения почти перестают разлагаться дальше, то накопление органических веществ при таких условиях может продолжаться неопределенно долго и может доходить до размеров весьма значительных. Никакого определенного соотношения между всем накопившимся запасом и приростом органических веществ мы поэтому не можем в подобных случаях найти.

В болотах органические вещества накопляются на поверхности почвы, погружаясь в воду сверху; поэтому здесь очень часто (в громадном большинстве случаев) нет достаточного количества оснований, чтобы связать перегнойные кислоты, и масса органических веществ имеет поэтому кислую реакцию.

Бывают, однако, случаи и обратные, когда болото по временам обсыхает сверху; тогда минеральные вещества в виде растворов поднимаются кверху, и масса органического вещества смешивается с достаточным количеством осноеных окислов и получает среднюю реакцию. Подобный случай был, например, при исследованиях Флейтера над болотами северной Германии; один торф, содержавший 77% органических веществ, имел, несомненно, среднюю реакцию. Когда накопление органических веществ происходит не на поверхности почвы, а в самой почве, то средняя и даже щелочная реакция почвы наблюдаются очень часто в подобных случаях.

При накоплении органических веществ, разлагающихся без доступа воздуха, получается, кроме того, обыкновенно грубый перегной, ееизмельченный, сохраняющий строение растительных частей, из которых он образовался. Это всего лучше можно видеть в торфе; если даже торф образовался исключительно из мхов, то нежные ткани этих растений сохраняются долгое время; торфяные массы, образованные из растений с более стойкими тканями, например, из тростника (Phrasjmitcs), сохраняют строение в течение целых столетий п даже, может быть, тысячелетий. Этого никогда не наблюдается при нахождении органических остаткон при доступе воздуха. Такое различие может быть объяснено только действием животных в одном случае и отсутствием их в другом. Под водой п в почвах, насыщенных водой, животные, измельчающие растительные массы, не могут существовать, а потому и растительные остатки не измельчаются, получается грубый перегной. При доступе воздуха бывает, как мы видели, обратное. Только обративши внимание на громадные торфяные массы, сохраняющие растительное строение, мы можем в достаточной степени оценить роль животных в процессах разложения органических веществ.

Предыдущие рассмотрения условий, при которых происходит накопление органических веществ в почвах, показывают нам, что свойства почвы играю* в этом отношении выдающуюся роль: если почва плотна, мало проницаема для воды и суха, то в ней органические вещества разлагаются медленно, и происходит их накопление; то же самое бывает в тех случаях, когда почва пересыщена водой. Теоретически можно указать и на другие условия, которые могут благоприятствовать накоплению органических веществ, и во главе этих условий, на первый взгляд невидных, следует поставить климат. Влияние его в этом отношении несомненно, если взять очень обширные пространства с разнообразными климатами; например, органические вещества в перуанском гуано сохраняются без разложения, очевидно, вследствие исключительных климатических особенностей западного берега Южной Америки. Но были попытки объяснить климатическими условиями разницу в накоплении органических веществ в почвах на недалеких расетояних, например, на различие в этом отношения между черноземной областью и другими местностями России. В применении к этому указанную попытку, как я думаю, нельзя назвать удачной.

Для выяснения возможного влияния климата мы должны принять во внимание, что на разложение органических веществ оказывают чрезвычайно сильное влияние (как показано выше) температура и влажность. Органические вещества, высушенные на воздухе, разлагаются слабо и при высоких и при низких температурах. При низкой температуре разложение происходит слабо, будет ли органическое вещество влажио или сухо. Только при сравнигельно высокой температуре и при достаточной влажности разложение происходит быстро.

При рассмотрении климатических условий различных местностей мы замечаем очень часто (как, например, и при сравнении многих черноземных местностей России с нечерноземными), что в одних местах сравнительно высокая темиература соединена с малой влажностью; в других, наоборот, большая влажность с низшей температурой. При такой комбинации условий нет возможноэтп указать, в каком из двух таких мест разложение органических веществ будет быстрее: в одном из них большая температура ускоряет, а большая сухость замедляет разложение; в другом—большая влажность ускоряет, а меньшая температура замедляет разложение. Каков будет конечный результат при таком противоположном сочетании условий, сказать в настоящее время решительно невозможно, а потому приписывать каким-либо климатическим особенностям определенную роль, по меньшей мере, преждевременно. Для избежания недоразумений следует прибавить, однако, что накопление органических веществ в почвах возможно только при таком климате, который допускает произрастание высших растений. Но такой климат вместе о тем неизбежно благоприятен и для растений низших, обусловливающих разложение органических веществ, и это показывает, что сам по себе климат не может способствовать накоплению органических веществ; только некоторые почвы представляют такую среду, в которой накопление органических веществ становится возможным даже при разнообразном климате: в болотах накопление обусловливается, как причиной первоначальной, рельефом местности и непроницаемостью почвы или подпочвы для воды; в черноземных местностях накопление происходит вследствие мелкозернистости почвы, вследствие чего она трудно проницаема для воды и воздуха, т. е. впей устранены два условия, способствующие быстроте разложения органических веществ.