Значение работ К.К.Гедройца о поглотительной способности почвы в связи с химизацией земледелия
Критический период в питании растений. Роль предпосевного внесения удобрений
Основой для расчета норм удобрений под сельскохозяйственные культуры служат их физиологические потребности в элементах питания. В поглощении элементов питания растениями выделяют критический и максимальный периоды. Под критическим понимают период, когда недостаток какого-либо элемента особенно отрицательно влияет на рост растений, и при этом последующая оптимизация питания этим элементом не исправляет полностью это влияние. Это особенно важно для питания растений азотом и фосфором. Критический период для большинства сельскохозяйственных культур в питании азотом и фосфором — 10-15 дней после всходов. Резкий недостаток калия в первые фазы развития растений тоже снижает урожай, но улучшение питания калием в последующие фазы позволяет существенно исправить это отрицательное влияние и значительно повысить урожайность культур.
Предпосевное внесение удобрений. Осуществляют весной под предпосевную культивацию в том случае, если осенью не вносилось основное удобрение. Предпосевное внесение удобрений обеспечивает растение питательными веществами на протяжении всего периода вегетации. В зоне недостаточного увлажнения этот способ внесения удобрений не дает желаемого результата и не может подменить основное удобрение. В зонах достаточного и избыточного увлажнения на почвах легкого механического состава этот способ может быть применен, особенно при использовании нитратных форм азотных удобрений, которые при основном удобрении вымываются из почвы.
Роль магния и серы для растений. Признаки недостатка этих элементов у растений
Магний входит в состав хлорофилла, что определяет его важное значение в жизни растений: он участвует в углеводном обмене, действии ферментов и в образовании плодов. При недостатке магния наблюдается характерная форма хлороза — у краев листа и между жилками зеленая окраска изменяется на желтую, красную, фиолетовую. Между жилками в дальнейшем появляются пятна различного цвета вследствие отмирания тканей. При этом крупные жилки и прилегающие к ним участки листа остаются зелеными. Кончики листьев и края загибаются, в результате чего листья куполообразно выгибаются, края листьев морщинятся и постепенно отмирают. Признаки недостатка появляются и распространяются от нижних листьев к верхним. У плодовых растений наблюдается ранний листопад, начинающийся с нижних побегов даже летом, и сильное опадение плодов.
Недостаток магния. Хлороз на краях листьев пуансеттии — признаки недостатка магния. При избытке магния, у растения начинают отмирать корни, растение перестает усваивать кальций, и наступают такие симптомы, которые характерны при недостатке кальция.
Сера (S) Сера входит в состав белков, витаминов, необходима для нормального роста и развития растения. При недостатке серы образуются мелкие, со светлой желтоватой окраской листья на вытянутых стеблях, ухудшаются рост и развитие растений. У плодовых культур листья и черешки становятся деревянистыми. В отличие от азотного голодания при серном голодании желтеют верхние листья растения и не опадают, хотя имеют бледную окраску.
Недостаток серы проявляется в замедлении роста стеблей в толщину. При избытке серы листья постепенно желтеют с краев и скукоживаются, подворачиваясь внутрь. Затем буреют и отмирают. Иногда листья принимают не желтый, а сиреневато-бурый оттенок.
Значение работ К.К.Гедройца о поглотительной способности почвы в связи с химизацией земледелия
Наиболее важные исследования К.К. Гедройца в области коллоидной химии почв. Он разработал учение о почвенных коллоидах и их роли в образовании почвы и ее плодородии. Гедройц открыл т. н. «почвенный поглощающий комплекс» — совокупность высокодисперсных минеральных, органоминеральных и органических частиц, обладающих ионообменной способностью. Для почвы характерно преобладание отрицательного поверхностного заряда, поэтому её способность к поглощению катионов выражена ярче, чем для анионов. Обменные катионы, находящиеся на поверхности почвенных частиц, обуславливают такие свойства почвы, как её структура, pH и солевой состав почвенного раствора, её способность к поддержанию роста растений, а также влияют на динамику многих почвенных процессов. Гедройц разработал принципы новой классификации почв, основанной на составе их обменных катионов. Им было предложено деление всех почв на насыщенные и ненасыщенные основаниями, а также выделено четыре главных почвенных типа: латеритный, подзолистый, чернозёмный и солонцовый. Гедройц объяснил природу солонцеватости почв, установив, что свойства солонца обусловлены находящимся в ППК ионом натрия. Им была предложена схема эволюции почв засолённого ряда, включающая стадии солончака, солонца и солоди. Идеи Гедройца нашли применение не только в почвоведении, но и геохимии, агрохимии, а также в разработке вопросов мелиорации почв и др. Изучение поглощающего комплекса и законов ионного обмена позволило Гедройцу подвести точную количественную базу под способы химической мелиорации почв: гипсование и известкование. Им было создано значительное количество методов химического анализа почв.
Источник
Сад и огород
Прошло двадцать пять лет со дня кончины академика К. К. Гедройца и 35 лет со времени выхода в свет первого издания его классического труда «Учение о поглотительной способности почв», который выдвинул имя Гедройца на ведущее место в науке о почве.
За истекшее время значение работ К. К. Гедройца в области экспериментального и теоретического почвоведения, равно как и в области практического приложения разработанных им принципов химической мелиорации солонцовых и подзолистых почв, получало уже неоднократно самую высокую оценку.
Начало научной деятельности К.К. Гедройца относится к первым годам текущего столетия, когда закончился первый — докучаевский — период в развитии почвоведения, период создания и оформления почвоведения как самостоятельной естественнонаучной дисциплины, целеустремленно направленной на служение делу поднятия земледелия в России.
Как известно, за указанный период, т. е. к началу девятисотых годов, были достигнуты значительные успехи в /разработке почвенной классификации и в изучении географического распространения почв, а для преобладающих зональных типов почв была дана агрономическая характеристика и намечены соответствующие, этим типам системы мероприятий по повышению плодородия почв.
В основу значительных успехов, достигнутых русским почвоведением за указанный период, был положен новый взгляд на почву как особое естественно-историческое тело, имеющее свои законы развития, — взгляд, который был выдвинут Докучаевым; он диктовал необходимость изучения почвы с точки зрения ее развития, или генезиса.
Однако применение генетического принципа в изучении почв не могло получить полного (должного) развития прежде всего из-за недостатка соответствующей методики исследования. Имевшиеся к тому времени в распоряжении почвоведов методы валового анализа и кислотных вытяжек позволяли учитывать суммарный результат почвообразовательного процесса за длительное время в отношении распределения по отдельным горизонтам почвенного профиля преобладающих элементов, входящих в состав почвенной массы, а методы механического анализа и определения некоторых физических свойстз — констатировать соответствующие изме-кегия по горизонтам механического состава и физическим свойствам. Но эти методы не давали и не могли дать представления о сущности почвообразовательных процессов, иначе говоря, о формах движения материи в почвах.
Некоторые суждения об этих последних основывались главным образом на результатах экспериментальных исследований по изучению процессов разложения органических (главным образом растительных) остатков, а также явлений выветривания минералов и горных пород. Однако эти результаты, полученные в искусственных условиях лабораторного опыта, не могли дать исчерпывающих указаний на сущность природных процессов, протекающих в разнообразных в пространстве и изменчивых во времена условиях.
В силу указанных причин, стремление применить генетический принцип к изучению почв и к разработке почвенной классификации было реализовано только частично и по существу оказалось в значительном противоречии с достигнутыми результатами. Именно как в том, так и в другом вопросах эти результаты свелись к установлению зависимости почвообразовательного процесса от внешних по отношению к почве условий или природных факторов почвообразования, причем эта зависимость рассматривалась с точки зрения устойчивого равновесия между почвой и условиями почвообразования.
Понятно, что имевшиеся методы изучения почв, в частности методы химического анализа, не могли быть использованы и для характеристики плодородия почв по причине грубости этих методов, на что было указано еще П. А. Костычевым.
В поисках новых методов с целью выхода из создавшегося положения, внимание значительной части исследователей, среди которых были такие крупные ученые, как проф. П. С. Коссович, обратилось к изучению почвенного раствора. Казалось, что почвенный раствор является той средой, с которой непосредственно связаны такие существенные моменты почвообразовательного процесса, как растворение, выщелачивание и передвижение веществ в почве (С. А. Захаров), что его состав, отражая на себе различные направления почвообразовательного процесса, может быть использован для познания этого процесса и существенных внутренних свойств самой почвы (Коссович). Эти предпосылки были настолько убедительны, что изучение состава почвенного раствора с помощью косвенного метода водных вытяжек стало в то время (начало девятисотых годов) одним из непременных видов анализа при обработке материалов региональных исследований; разрабатывались прямые методы вытеснения почвенного раствора (В. И. Ищереков), состав почвенного раствора привлекался в качестве критерия для характеристики плодородия поче (Ищереков). Наконец, на основании состава и особенно реакции почвенного раствора, проф. П. С. Коссовичем строится генетическая классификация почв.
Отметим, что к этому же периоду усиленного внимания к изучению почвенных растворов относится и постановка В. Р. Вильямсом своих известных лизиметрических опытов, в которых он ставил целью изучение почвенных растворов, вытекавших в виде лизиметрических вод из различных почв, находившихся под покровом разных видов растительности.
Начав работать в лаборатории Коссовича по ‘вопросам применения удобрений и по методам анализа почв, Гедройц отдал дань новому направлению в изучении почв своими первыми работами по почвоведению, из которых следует отметить статью «К вопросу об изменяемости концентрации почвенного раствора и содержания легкорастворимых соединений в зависимости от почвенных условий» (1906). В этой статье Гедройц разделял точку зрения на первенствующую роль, которую почвенные растворы играют в повчообразовании и в жизни растений. Вместе с тем он указал и на слабые стороны направления изучения почвы методом исследования водных вытяжек и отчетливо наметил необходимость расчленения работы по изучению почвенного раствора в двух направлениях: 1) в направлении исследования вопроса о влиянии на состав раствора твердой фазы почвы, 2) в направлении изучения динамики почвенного раствора в зависимости от изменений внешних условий.
При том состоянии знаний о почве, которыми располагало почвоведение в начале девятисотых годов, первоочередным и по существу более важным был, несомненно, первый вопрос о влиянии на состав почвенного раствора твердой фазы почв. Постановкой именно этого вопроса и определилась программа дальнейшей исследовательской работы К. К. Гедройца. Результатом этой последовательно выполнявшейся работы явилось создание учения о так называемом поглощающем почвенном комплексе, иначе говоря, о коллоидной части почв, — учение, оказавшее
громадное влияние на развитие ряда вопросов теоретического и практического значения и вызвавшее коренную перестройку почти всех отделов почвоведения.
Первые экспериментальные работы К- К. Гедройца, посвященные намеченному ‘вопросу, были опубликованы в 1912—1914 гг. под общим заглавием «Коллоидальная химия в вопросах почвоведения».
Это заглавие было знаменательно не только потому, что оно отражало влияние усиленного развития новой отрасли химии на почвоведение, но и в особенности потому, что определяло сущность направления и самую методику (работы Гедройца. Если принять во внимание, что коллоидальное состояние вещества характеризуется огромным развитием поверхности и, следовательно, поверхностной энергии, обусловливающей характерные явления взаимодействия коллоидов с растворами, то следует прийти к выводу, что, направив внимание на изучение коллоидной части почв, К- К. Гедройц тем самым подошел к вскрытию той особой формы движения материи в почве, которая определяет значительную часть существенных и характерных для почв процессов и свойств. В этом, а также в исключительной обоснованности выводов, сделанных на основании выполненных экспериментальных исследований, несомненно, крупнейшая заслуга К. К. Гедройца, обеспечившая громадный успех развитому им направлению в почвоведении.
Я не стану останавливаться на рассмотрении основных экспериментальных работ К- К- Гедройца, посвященных изучению коллоидной части почв и явлениям поглощения г» обмена оснований, которые привели к созданию учения о так называемом поглощающем почвенном комплексе, так как это было сделано в особой статье.
В существенных чертах это учение было изложено К. К- Гедройцем в 1922 г. в первом издании его монографии «Учение о поглотительной способности почв». К этому времени Гедройцем была закончена в основном разработка вопроса о катионной части поглощающего почвенного комплекса, установлена связь состава этой части с природными условиями образования почв и намечена зависимость свойств коллоидной части почв от состава поглощенных или обменных катионов. Эта монография имеет, кроме того, выдающееся значение благодаря исключительной ясности и отчетливости, с которой Гедройцу удалось расчленить весь сложный комплекс явлений, объединявшихся раньше в суммарное понятие поглотительной способности почв, на пять категорий, существенно отличающихся друг от друга по природе обусловливающих их процессов. Мы имеем в виду предложенное Гедройцем деление поглотительной способности на 1) механическую, 2) физическую, 3) физико-химическую (или обменную), 4) химическую и 5) биологическую.
Такое подразделение внесло ясность в сильно запутанный вопрос о поглотительной способности почв и объяснило причину противоречивых взглядов на сущность этого явления, выдвигавшихся представителями различных направлений в изучении этого вопроса.
Дальнейшие исследования Гедройца, направленные на изучение коллоидной части почв, с которой связаны поглощенные или обменные катионы, позволили ему подойти к объяснению генезиса различных почв со стороны процессов, связанных с коллоидной частью почв и внести повое содержание в классификацию главных генетических типов почв. Это было сделано в монографии «Поглощающий почвенный комплекс и почвенные поглощенные катионы, как основа генетической классификации почв».
Наиболее подробно вопросы генезиса почв с точки зрения процессов, связанных с коллоидной частью почв, были освещены Гедройцем в отношении почв солонцового типа. Предложенное Гедройцем объяснение происхождения солонцов и процессов осолодения, исходя из свойств коллондной части почв, содержащих поглощенный натрий, является в основном общепринятым и в настоящее время. Этот вклад в почвоведение важен как с теоретической точки зрения, так и в практическом отношении, так как Гедройцем, на основе данного объяснения, были разработаны и принципы мелиорации засоленных почв, которые сохраняют свое значение и в настоящее время.
Существенным в последовательном развитии научной деятельности К. К. Гедройца было стремление использовать результаты своих теоретических работ для решения ряда конкретных вопросов улучшения почв и повышения их плодородия. Это стремление к синтезу теории с практическим ее применением было научным советом К. К. Гедройца, которое он сам формулировал следующим образом:
«Думаю, что для всякого научного работника чрезвычайно важно сознание, что темы, над которыми он работает, которым он посвящает себя, могут быть использованы практикой, если не сейчас, то хотя бы в ближайшее время. Такое сознание является могучим стимулом для его работы».
Вопросами плодородия почв и питания растений К. К. Гедройц занимался в течение всей своей научной деятельности, уделяя им весьма значительное внимание, наряду со своими экспериментальными и теоретическими работами в области почвоведения. Но особенно важны в этом направлении его работы последнего периода, которые базировались на результатах изучения поглощающего почвенного комплекса и имели целью выяснение значения этого комплекса для почвенного плодородия. При этом он я он о представлял себе огромные возможности, которые открывала в этом направлении социалистическая реконструкция сельского хозяйства.
В одной из своих последних статей (1932 г.) он писал по этому поводу следующее: «Над поглощающим комплексом почвы я работаю уже давно, но только в последнее время почувствовал то полное удовлетворение от этой работы, о которой я сейчас говорил, так как совершенно ясно сознавал, что даже значительно более простые приемы улучшения почвы, нежели изменение состава обменных катионов в почве, невозможны при капиталистическом строе.
Только социалистическая реконструкция сельского хозяйства, с таким успехом проводимая в настоящее время на основе развития тяжелой промышленности, открывает безграничные возможности по осуществлению даже такого сложного мероприятия как коренное изменение состава обменных катионов почвы в целях повышения ее производительности».
Из изложенного мною о значении работ Гедройца для развития советского почвоведения можно сделать следующие выводы:
1. Основное значение работ Гедройца в области почвоведения заключается в том, что они вскрыли важные и характерные формы движения материи в почве, связанные с коллоидной частью почвы, н обратили внимание на необходимость изучения этих форм и тех соединений или веществ почвы, которые их обусловливают. К. К. Гедройцу принадлежит приоритет в развитии этой области почвоведения и, что особенно важно, весьма крупные сообщения, которые им были сделаны на основе своих исследований, по сравнению с другими авторами, работавшими в той же области.
2. Работы Гедройца в этой области вызвали чрезвычайно интенсивное развитие научно-исследовательской деятельности в области химии почв, которое проходило под знаком применения новых методов изучения почв и составило важную эпоху в развитии и углублении наших знаний о почве.
3. На основе своих исследований Гедройц дал современное и более глубокое, чем раньше, объяснение вопросам генезиса почв, причем особенно важное значение, в теоретическом и практическом отношениях, имеет предложенное им объяснение генезиса солонцов и процессов осолодения.
4. Приложение выводов из учения о поглощающем комплексе почв (в отношении роли поглощенных катионов в свойствах почв и в питания растений) к практическим вопросам мелиорации и химизации почв открыло для почвоведения новые области плодотворной работы в разрешении важнейшей народнохозяйственной задачи — повышения плодородия наших почв, особенно солонцеватых и засоленных почв в районах орошения дерново-подзолистых почв нечерноземной полосы.
Следует также особо отметить важное значение плодотворной деятельности К. К. Гедройца в области разработки новых методов исследования, равно как в области изучения и проверки имеющихся многочисленных методов химического анализа почв.
Истекший период со дня кончины К. К. Гедройца был периодом дальнейшего развития и углубления теоретических основ почвоведения и совершенствования методов изучения почвы. В свете новых достижений мы не можем, конечно, не видеть в работах К. К- Гедройца и некоторых недостатков. Наиболее существенным из них является одностороннее внимание к коллоидно-химическим свойствам почв, стремление свести процессы генезиса почв и почвенного плодородия к явлениям, связанным со свойствами коллоидной части почв, без учета важной роли биологических факторов, в первую очередь микроорганизмов. Это дало повод упрекать работы Гедройца и его учение о поглощающем почвенном комплексе в «недопустимом упрощенчестве» (Вильямс).
Было бы, однако, несправедливо обвинять Гедройца в игнорировании биологических факторов в процессах почвообразования и в развитии плодородия почв. Выделение им особого вида биологической поглотительной способности говорит как раз об обратном, — о том, что он понимал и признавал важную роль деятельности организмов в развитии поглотительной способности почв, следовательно, и в развитии почвенного плодородия. И если тем не менее он сосредоточил почти исключительное внимание па изучении явлений обменного поглощения катионов, то это может быть объяснено только тем, что для этого изучения он владел необходимыми методами, которые был в состоянии сам разработать — это, во-первых. Во-вторых, полученные им результаты изучения этой категории явлений показали большую перспективность как в отношении возможности использования его результатов для объяснения почвенных процессов, так и для обоснования важных практических приемов воздействия на почву. Эти возможности Гедройц и постарался использовать, отдав этой работе все свои силы.
Наша обязанность разумно и бережно использовать богатое как по тщательно полученному фактическому материалу, так и по глубоким выводам наследие К. К. Гедройца, творчески развивать его на новых — более высоких теоретических основах биологического направления в почвоведении, стремясь в развитии этого направления применить такую же тщательность и обоснованность в выводах и такую же целеустремленность на оказание пользы нашему народному хозяйству, которыми характеризовалась вся научная деятельность К. К. Гедройца.
Источник