Уход за почвой: воздушная, минеральная и органическая составляющие
Второе свойство почвы – обеспечивать растения углекислым газом. Воздушная фаза почвы содержит мало кислорода и всегда богата углекислым газом, а для корней растений должно быть всё наоборот – много кислорода и меньше углекислого газа, потому что корни дышат, потребляя кислород и выделяя углекислый газ.
Поэтому перед садоводом стоит задача – обеспечить хороший газообмен между почвенным воздухом и атмосферным, другими словами, усиливать аэрацию почвы, чтобы весь углекислый газ как можно быстрее выделялся в атмосферу, чтобы листья растений быстрее получили углекислотное питание.
Потребность растений в углекислом газе очень высокая. За лето они поглощают от 2 до 5 кг углекислого газа с каждого квадратного метра почвы. Урожай растений на 90% создаётся за счёт этого углекислотного питания.
Если углекислого газа в припочвенном воздухе мало, то урожай будет низкий. Почвы в своём естественном состоянии не обладают большими запасами углекислоты. Задача садовода – внести углекислотные удобрения и улучшить газообмен между почвой и атмосферой.
А самым хорошим углекислотным удобрением является свежий или полуперепревший навоз. Поэтому способность почвы обеспечивать растения углекислым газом также решается путём внесения органических удобрений.
Сколько же нужно вносить органических удобрений? Ежегодно по 10 кг/м² – этого достаточно для добывания микроорганизмами энергии для себя и для пополнения запасов углекислоты для растений. А дыхание почвы можно улучшить хорошей её обработкой, поэтому наряду с внесением органики, нужно и хорошо обрабатывать почву, чтобы она была рыхлой, так как при уплотнении она слабо дышит, корни растений и почвенные микроорганизмы при этом страдают от недостатка кислорода и от избытка углекислого газа в почвенном воздухе.
Третье отмеченное нами свойство по пути создания плодородия – создавать оптимальные физико-химические свойства почвы. Ее скелет состоит из органической и минеральной частей.
Органическую часть почвы составляют неразложившиеся органические вещества, гумус, гуминовые кислоты, фульвокислоты и их соли. Их запасы можно пополнять путём систематического внесения органических удобрений.
Минеральная часть почвы состоит из физической глины и физического песка. Физические ее свойства зависят от соотношения песка и глины в почве. По механическому составу почвы делятся на глинистые, суглинистые, супесчаные и песчаные. Механический состав глинистой или песчаной почв плохо подходит для выращивания растений, эти виды почв нужно корректировать путём применения методов пескования или глинования.
Пескование или глинование проводят путём внесения по 100-150 кг на каждый квадратный метр песка или глины. Этого количества будет вполне достаточно, чтобы перевести глинистую почву в разряд суглинистых, а песчаную – в супесчаную. Такие работы не нужно проводить каждый год, достаточно это сделать один раз за 20-30 лет.
Есть ещё одна важная характеристика для агрохимического понимания плодородия почвы – ёмкость почвенно-поглощающего комплекса. Это общее содержание в ней коллоидных частиц. Коллоидная часть почвы состоит из органических и глинистых частиц, она обладает удивительным свойством – свойством поглощать и удерживать элементы питания в поглощенном и доступном растениям состоянии.
Запасы органической части почвенно-поглощающего комплекса расходуются очень быстро – всего за 3-4 года, а запасов минеральных коллоидов хватает на достаточно длительный срок – примерно на 30 лет. В течение этих сроков они будут работать в качестве кладовой для питательных веществ, обеспечивать растения этими веществами. Но потом минеральные коллоиды постепенно вымываются атмосферными осадками в нижележащие слои земли.
Четвёртое свойство плодородной почвы – создавать оптимальные кислотно-щелочные условия для растений. Кислотно-щелочные условия зависят от содержания в почве ионов водорода, алюминия, железа и гидроксильной группы (ОН). Плодородными считаются почвы, имеющие слабую кислотность или нейтральную реакцию, оптимальная кислотность при этом должна находиться в интервале рН 5,5-7,0.
Наши дерново-подзолистые почвы сильно кислые, в них много ионов водорода, даже с избытком, а рН=4,0-5,1, много токсичных растениям ионов железа и алюминия, поэтому они считаются мало плодородными. Задача садовода — бороться с повышенной кислотностью почвы. Снизить кислотность почвы достаточно просто – нужно внести в почву известковые удобрения. Своевременное известкование почвы – это следующая обязательная ступенька на пути достижения высокого плодородия почвы.
Для того, чтобы сдвинуть рН почвы от 4,8 до 5,5 нужно внести в почву не менее 1 кг/м² любого известкового удобрения, лучше всего если это будет доломитовая мука, которая и уничтожит избыточную кислотность, и снизит токсичное содержание алюминия и железа, и обеспечит растения новыми питательными веществами – кальцием и магнием. Известковое удобрение будет действовать в течение 4-5 лет, а потому процедуру известкования нужно будет повторять снова и снова через каждые 4-5 лет.
Пятое свойство плодородия почвы – обеспечивать растения питательными веществами. Все питательные вещества делятся на макроэлементы – углерод, водород, кислород, азот, фосфор, калий, кальций, магний, железо, алюминий, сера, натрий, хлор, и микроэлементы – бор, медь, цинк, молибден, кобальт, марганец, селен и йод. Есть ещё группа элементов – ультрамикроэлементов, но в сельскохозяйственной практике они ещё мало применяются.
Растениям нужен весь набор питательных веществ одновременно и сразу. Углерод растения поглощают через листья из приземного слоя воздуха в виде СО2. Для повышения плодородия почв по углероду, как отмечалось выше, применяют углекислотные удобрения в виде навоза. Кислород растения берут из воздуха при дыхании через листья. Водород растения берут из воды, разлагая её на водород, который используется в питании растений, и кислород, который они выделяют в воздух, обогащая атмосферный воздух кислородом.
Все другие макроэлементы и микроэлементы растения поглощают клетками корня из почвы, из почвенно-поглощающего комплекса путём эквивалентного обмена на водород или ОН-ион. Наличие большого и объёмного почвенно-поглощающего комплекса в почве свидетельствует о высоком потенциале почвы поглощать и удерживать элементы питания для растений. Это кладовая почвы для питательных элементов. Растения в основном питаются из этой кладовой.
Поэтому для улучшения питательного режима почв нужно вносить все минеральные удобрения в комплексе, а для удержания элементов питания в почве от вымывания нужно, чтобы были внесены и органические удобрения, и глина на песчаных почвах путём глинования, и известковые удобрения для создания благоприятных условий для питания растений.
В дерново-подзолистой почве питательных веществ очень мало. Содержание азота, фосфора, калия, кальция, магния, бора, меди, молибдена, цинка, кобальта обычно низкое, а содержание железа, марганца, алюминия и водорода очень высокое и даже токсичное. Такая почва плодородной считаться не может. Если в ней недостаёт хотя бы одного элемента питания или какой-нибудь элемент находится в избытке, то такая почва не может считаться плодородной.
Плодородной может быть только почва, содержащая все элементы питания в наличии без исключения и в достаточном количестве без избытка или недостатка. Из-за недостатка или избытка питательного элемента растения будут либо голодать, либо отравляться. Выход один – нужно поддерживать все элементы в почве в оптимальном соотношении и в оптимальных концентрациях и тогда она будет плодородной. Это достигается путём комплексного внесения всех минеральных макро- и микроудобрений.
Почва обладает ещё и такими прекрасными свойствами, как ёмкость поглощения и буферность. Это способность почвы поглощать и сглаживать резкие скачки в концентрации того или иного элемента питания в почвенном растворе при внесении удобрений. Емкость поглощения плодородных почв вполне достаточная, чтобы удерживать и сохранять питательные вещества из удобрений без изменения концентрации почвенного раствора.
Поэтому все минеральные удобрения безопасны в применении, они не могут сильно сдвигать концентрацию почвенного раствора, или вымываться из почвы благодаря высокой ёмкости поглощения почвы и её буферности.
Следовательно, чтобы повысить плодородие почвы нужно сделать ещё один шаг – ежегодно применять азотные, фосфорные, калийные, борные, медные, молибденовые, цинковые и кобальтовые удобрения. Потребность в кальции и магнии при этом будет удовлетворяться за счёт известкования почв, например, доломитовая мука обеспечит растения кальцием и магнием полностью в течении 4-5 лет.
С избытком железа, марганца, алюминия и водорода можно бороться также путём известкования почв, потому что в нейтральной среде после известкования растворимость этих элементов резко падает, токсичность не проявляется и вносить эти элементы с удобрениями не нужно. Оптимальные дозы минеральных удобрений будут приведены несколько ниже по тексту.
Источник
Углекислый газ для питания и роста растений
Растения не могут обходиться без углекислого газа точно так же, как и человек без кислорода. Без СО2 невозможен рост и развитие садовых культур. Если кислород уходит в атмосферу, то углекислый газ именно к растениям, которые нуждаются в нем. В данной статье пойдет речь о том, какую роль играет углекислый газ в жизни растений , почему так важен для них СО2.
Агрономия очень много говорит о минеральном питании. И создается иллюзия, будто бы оно – главное. Но если рассмотреть сухую массу растений, половина растительной ткани – углерод, еще 20 % – кислород, 15 % – азот, 8 % – водород. Итого – около 90 %, собственно, «воздуха». Ведь большая часть почвенного азота – тоже из воздуха. И только 6–7 % растения – зола, минералы: фосфор, калий, кальций и магний. Микроэлементов – сотые доли процента.
Растения поглощают из воздуха и почвы углекислый газ
Самая важная часть питания растений — углекислый газ, они воспроизводят органику из СО2 и воды, а человек окисляет ее обратно до СО2 и воды. Так происходи обмен: человек дает растениям углекислый газ, а они человеку – органику и кислород. Кислород, как и водород, растения получают в основном из воды. Миллионы лет на планете поддерживается разумный баланс упомянутых газов.
Итак, растения поглощают из воздуха углекислый газ, но СО 2 в воздухе катастрофически мало – всего 0,03 %, конечно, культурным растениям, с их явно завышенной продуктивностью, его всегда не хватает. Летом, в солнечный и безветренный день, вокруг листьев быстро создается «вакуум» углекислого газа, и чем выше от земли, тем больше его дефицит. В теплице, уже через 6 недель после внесения навоза уровень СО2 падает до 0,01 %. Установлено: при такой концентрации СО2 фотосинтез резко падает, а при еще меньшей почти замирает.
Но если растения дышат углекислым газом, а его катастрофически не хватает, как объяснить тогда буйное процветание растительного царства. Разве могли растения миллионы лет так рисковать своим выживанием? Например, высоко в горах, на Крайнем Севере? Не поспешил ли Климент Аркадьевич (Тимирязев.), приписав поглощение СО2 только листьям? Если не листьями – как добывают растения столько углерода? У Кузнецова нашелся логичный ответ и на эти вопросы.
Прежде всего: откуда берется углекислый газ воздуха? Энергия биомассы земных растений почти на два порядка больше, чем дают сейчас все виды топлива. Людей еще и не было, а 0,03 % СО2 в воздухе уже были. Получается, не костры, не машины и ТЭЦ поставляют углекислый газ в атмосферу. Огромный объем СО2 способны «выдохнуть» только те, кто съел, окислил всю растительную биомассу – обитатели почв и океанов.
Очевидно: вернуть углекислый газ для растений может только постоянный распад, окисление дерна или подстилки. Итак, источник СО2 – почва. Главный резервуар, хранитель СО2 – почвенная мульча.
Как растения дышат углекислым газом в почве
Азот – химический сосед, почти родич углерода. В воздухе его – не доли процента, а целых ¾. Но поглощается он только в виде растворов – аммония, нитратов и простой азотистой органики. Можно предположить: углерод также усваивается в виде растворов. И действительно, почва просто пропитана его растворами. Это сам растворенный углекислый газ, которым питаются растения, угольная кислота, карбонаты, простые сахара и всевозможные кислоты. И корни, поглощают СО и угольную кислоту – этот факт отражен еще в энциклопедии 60-х. Основной ли это способ добычи углерода?
По Тимирязеву, огромная площадь листьев нужна только и именно для поглощения углекислого газа из воздуха. Но ведь листовое испарение выкачивает почвенный раствор, добывая, таким образом, минералы. Значит, площадь листьев добывает из почвы и углекислые растворы. Чем больше он испарил и прокачал, тем большим будет поглощение углекислого газа этими растениями. Охлаждение листьев, добыча минералов, воды и углерода одновременно, сразу, одним усилием, с минимальными затратами – вот рациональность, свойственная природе. Именно так растения и должны жить.
Но сколько в почвенной воде СО2? Хватит ли его для фотосинтеза? А гидропоника – откуда там углекислый газ в растворе? Там же нет органики. А ведь растения растут.
Растут, и будут расти, потому что не существует прохладной воды, не насыщенной газами. Дождевые капли, еще не долетев до земли, превращаются в слабые растворы. Выпаренная дистиллированная вода (дистиллированная вода – химически чистая вода. Получается в дистилляторах путем простой конденсации пара на холодную поверхность.), оставленная открыто, уже через пару часов – раствор. А растворимость СО2 в 70 раз больше азотной, и в 150 – кислородной.
Поглощение углекислого газа растениями в почве
Известно, что добавка углекислого газа в воздух теплиц помогает в развитии растений, а значит, увеличивает урожаи. Об этом защищена масса диссертаций. И вот что они сообщают. Рост содержания СО2 вчетверо, до 0,12 %, усиливает фотосинтез вдвое и прибавляет четверть урожая. Подъем до 0,3 % – в десять раз – позволяет собрать полтора урожая. Дальнейшее насыщение воздуха СО до 1 % урожай не увеличивает. А выше 1,5–2 % урожай начинает резко падать: фотосинтез прекращается. Потому что после критического уровня (1,5 %) доля СО2 в воздухе уже такова, что вообще не дает ему выходить из цитоплазмы клеток. Корни качают углекислоту, а излишки девать некуда. Идет угроза отравления. И растение блокирует всасывание и прокачку растворов – замирает, пережидая стресс.
Ответ на вопрос «поглощают ли растения углекислый газ» из почвенного раствора» будет скорее положительным, при избытке почвенного СО2 в богатых и живых почвах. И только на «культурных» почвах, когда почвенный раствор вместо углерода перенасыщен солями, они включают запасной, «пожарный» механизм – поглощение СО2 из воздуха. Видимо, это и наблюдал Тимирязев. Но как же мало углекислого газа должно быть в этих листьях, чтобы начать всасывать его воздушный мизер. Отсюда главное правило природного земледелия: органика распадается все лето, и именно под растениями, а не в компостной куче.
Как растения питаются углекислым газом в почве
Доказано, что диффузия, то есть взаимопроникновение у газов в 10 000 раз быстрее, чем у жидкостей. Так что устьица это очень эффективные отверстия.
Классик физиологии растений А. Л. Курсанов с помощью меченых атомов доказал: поглощенный корнями углерод очень скоро оказывается в сахарах листьев. Но его количество – в среднем 5 % от всего поглощенного.
Корни совсем не просто передают углерод листьям. Прямо в корнях идет синтез сахаров и аминокислот. Корни – самодостаточный синтезирующий орган. В питательном растворе они прекрасно могут расти и множиться сами, вообще без вершков.
Корни сами выделяют огромное количество и сахаров, и СО2. Сахарами они кормят своих ризосферных бактерий. А углекислого газа выдыхают до 40 % от всего почвенного.
Наконец, при содержании СО2 в почве более 1,5 % корни начинают задыхаться. Как оказалось, им намного важнее избыток кислорода. И это – своя тема, выросшая в целое направление: аэропонику.
Как бы там ни было, но принцип распада органической мульчи под растениями – верен, и именно его показывает нам природа.
Таким образом, влияние углекислого газа на развитие и продуктивность растений полностью подтверждено и доказано научно.
Источник