Осторожно: TERRA!

Землю всегда рисуют черной. Правда, иногда она окрашена в серый или коричневый цвет, порой пробивает желтизна или красновато-бурый оттенок.

Темный цвет почве придает перегной — гумус. Это его выжигал Ван-Гельмонт в своем опыте. Перегной составляет от 1 до 15 процентов общего веса почвы. Основную часть гумуса составляют главным образом коллоидальные частицы. Это своего рода бочонки, наполненные завтраками, обедами к ужинами для растения. В перегное нельзя узнать части прежних представителей фауны и флоры — здесь все бывшее когда-то живыми телами и тканями в первозданном хаосе, все обращено в гуминовые вещества и фульвокислоты, в соединения азота, фосфора, калия.

Из всего этого и состоят питательные бульоны, которые пьют растения. Значит, чтобы попасть на стол к растению, перечисленные вещества должны быть соответственным образом приготовлены. Воздух и тепло обеспечивают окисление продуктов, делают примерно то, что плита на нашей кухне. Вода же растворяет готовое блюдо.

Вода попадает в почву из атмосферы. Она почти дистиллят (хотя и содержит некоторое количество соединений азота). Проходя по порам между твердыми частицами, эта влага превращается в сложный почвенный раствор, содержащий разные соли, воздух и изрядное количество микроорганизмов. Если почвенный раствор слишком богат солями — это опасно: почва превращается в солончак. В торфянистых землях вода содержит очень много органических веществ, а в песчаных — она кристально чистая.

Проходя между частицами земли, вода у одних забирает соли, а другим отдает их из раствора; так одни вещества вносятся в почву, другие выносятся.

День ото дня меняется состав почвенного раствора. Он — что кровь в нашем организме. Почва живет. Живет, однако, совсем не мирно: вода и воздух в почве — антагонисты. Оба стремятся захватить свободное жизненное пространство — пустоты, трещины.

Наличие газа в почве обнаруживается сразу же после того, как бросишь ее в сосуд с водой: на поверхности тотчас появляются пузырьки. В почвенном воздухе кислорода несколько меньше, чем в наружном, и больше углекислого газа. Это следствие активно идущих процессов окисления, разложения растительных органических остатков, дыхания растений, дыхания микроорганизмов и животных.

Живые существа составляют еще одну, не упоминавшуюся выше, живую фазу почвы. К ней, кроме почвенных организмов, относятся и сосущие корни растений.

Таков состав почвы — среды живой, среды обитаемой.

Первым, кто заложил основы земледельческой механики, был И. М. Комов. Около 1789 года он писал в своей книге «О земледелии»: «Земледелие с высокими науками тесный союз имеет, каковы суть: история естествознания, наука лечебная, химия, механика и почти вся физика; и само оно не что иное есть, как часть физики опытной, только всех полезнейшая».

Попытки использовать при изучении почв законы физики твердого тела, механики сыпучих сред и других разделов смежных естественных наук продолжались в течение всего XIX века. В результате в 1917 году М. X. Пигулевский, один из крупнейших впоследствии советских агропочвоведов, вынужден был признать: «По моему мнению, почва странным образом занимает среднее место между телом непрерывным и телом сыпучим… Не потому ли приходится признать, что в тот момент, когда мы берем в руки почву с целью изучить ее механические свойства так, как мы изучаем их в металлах, дереве и других твердых телах, какая-то завеса опускается перед нами и закрывает от нас методы и приемы точной науки. Мы начинаем изобретать и, в конце концов, создаем для почвы такие методы, одна мысль о применении которых к металлам вызывает улыбку».

Прошло еще 40 лет, и американец Дж. Ф. Лутц, критически рассмотрев разработанные за это время некоторые общие положения физики почв, с горечью писал: «Эти общие положения недостаточно обоснованы опытными данными, которые с определенностью установили бы непосредственную связь между физическими свойствами почвы и развитием растений. „Хорошие“ для развития растений физические условия почвы легко распознаются, но до настоящего времени, к сожалению, они не получили достаточно точного математического и физического выражения. Не существует какой-либо обобщенной величины или группы величин, при помощи которой можно было бы выражать желательные оптимальные условия почвы».

Между первым и последним высказываниями — расстояние более 160 лет. Физика почв скоро отпразднует свой 200-летний юбилей. Юбиляр вполне почтенен. За его плечами много тысяч крупных и мелких исследовательских работ, сотни тысяч опытов и измерений, километры почвенных разрезов и… как видим, печальные признания несостоятельности. Правда, не все настроены так пессимистично, как Лутц. Да и 200 лет — не возраст для науки, тем более что почвенная физика начала развиваться практически лишь с конца XIX столетия, после работ Докучаева и Костычева.

Эти крупнейшие русские ученые доказали, что химический состав почвы — лишь то, что она может дать, а ее физические свойства — то, что она дает реально. Мало иметь запасы питания, надо еще суметь их реализовать. В любой почве содержится достаточно пищи, плодородна — далеко не всякая.

Физические свойства почвыопределяют ее отношение к внешней среде — воде, воздуху, теплу и свету, а через них — и к растению, конечно. Русское почвоведение выросло прежде всего в борьбе с засухой. Наиболее богатым почвам России — черноземам — всегда не хватало влаги. Вероятно, это обстоятельство и определило различие интересов русской и западноевропейской наук — для старых, выпаханных почв Германии, Англии и Франции главной проблемой было удобрение. Отсюда — агрохимия Либиха. В России же больше думали об обработке земли. Отсюда пристальный интерес к механике и физике почв; отсюда докучаевское почвоведение.

Итак, физические свойства…

Поглотительная способность почвы.Растение, как отмечалось выше, пьет питательные бульоны. Оно достаточно привередливо и к качеству последних относится как истый гурман. «Жирного» растение не любит: раствор должен иметь не более 2–3 граммов солей на 1 литр. Правда, когда бульон становится слишком уж слабым, растение начинает голодать (кто же будет сыт от чистой воды?). Однако и слишком концентрированное питание приводит к объявлению голодовки. В том и в другом случае исход один — растение умирает от истощения.

Итак, по агрохимикам, слишком увлекающимся минеральными снадобьями, нанесен первый удар. Оказывается, мало — плохо, но и много — тоже нехорошо. Следовательно, надо думать не об избытке пищи, а о регулировании количества воды.

К счастью, сами физические особенности почвы делают ее в определенной степени регулятором крепости раствора. Когда последний становится слишком крепким, частицы земли поглощают часть растворенных веществ. Напротив, при избытке влаги эти вещества отдаются назад. Эта автоматическая система работает уже многие миллионы лет, и растения к ней основательно привыкли. Привычка же, как известно, вторая натура.

Главную роль в описываемой системе играют мелкие глинистые частицы и перегной. Именно они-то и определяют способность почвы поглощать из водного раствора и связывать некоторые вещества и соли. Поэтому глинистые почвы, богатые перегноем, более плодородны, чем бедные гумусом песчаные. Они способны накапливать полезные вещества, которые немедленно возвращают растению, чуть только упадет концентрация раствора.

Мы уже говорили, что если вода растворяет питательные вещества, то воздух готовит их: окисляет продукты. Жизненное пространство для воды и воздуха в почве — это узкие коридоры, пустоты между твердыми частицами. Они определяют порозностьили скважностьземли, измеряемую отношением объема пустот к общему объему. Небезразлично здесь все — и количество, и размеры, и форма пустот. Последние могут иметь ширину от нескольких сантиметров (трещин) до тысячной миллиметра.