Обогащающие растения. — С давних пор было известно, что одни из культурных растений более требовательны относительно почвы, чем другие. Знали, равным образом, и то, что клевер, хотя и утомляет почву при посеве его несколько лет подряд на одном и том же поле, но зато он служит прекрасным предшественником для растений, которые следуют за ним и под которые земля обыкновенно удобряется. Найти объяснение этому пытались очень многие. Одни приписывали клеверу улучшение физических свойств почвы (Коппе, Блок, Либих), другие — умножение в почве плодородных химических элементов (Шпрепгель) или органических остатков (Шлейден). Гаспарен впервые, на основании опытов Буссенго, высказал мысль, что после клевера почва обогащается азотом. Обширная работа доктора Фелькера подтвердила мнение Гаспарена, но при этом д-р Фелькер пришел к заключению, что обогащение азотом происходит вследствие перегорания клеверных остатков и обращения их в азотнокислые соединения. Лооз и Джильберт своими точными исследованиями доказали, что бобовые растения развиваются вполне нормально, хотя бы почва до посева была даже крайне бедна азотом и в течение роста растений не получала азотистых удобрений, и что после введения в почву минеральных удобрений, содержащих только калий и фосфор, количество азота в пашне значительно повышается. Таким образом был установлен факт обогащения почвы азотом при культуре на ней клевера. Очевидно было, что одни растения берут азот из почвы в том или другом удобоусвояемом виде, другие же, унося азот в большом количестве в урожае, сверх того немало оставляют его в почве, заимствуя каким-то способом его из атмосферы. Сообразно с истощением или обогащением почвы азотом, растения были разделены на истощающие и обогащающие. К первым относились, во-первых, масличные и торговые (их называли даже сильно истощающими), во-вторых, колосовые, свекловица и картофель. К числу О. причисляли клевер, люцерну, эспарцет, люпины и др. Основываясь на этом естественном обогащении почвы азотом при культуре клевера и т. п. растений, германский хозяин Шульц создал особую плодосменную систему, которую он ввел у себя в имении Люпицы, откуда самая система получила название системы "Шульца-Люпица" или люпицизма. В основание этой системы положено было правило, чтобы каждому истощающему или, как выражается Шульц, азотоядному растению предшествовало азотособирающее, т. е. одно из перечисленных выше О. растений. По этой теории в почву необходимо было вносить только калий и фосфорную кислоту, а азотом она не только не обеднеет, но даже обогатится. Оставалось решить вопрос, каким образом клевер и т. п. растения заимствуют азот атмосферы, непосредственно ли листьями, как утверждал Жорж Вилль, или каким-либо иным путем. Буссенго достаточно выяснил, что в процессе усвоения азота листья растения не принимают никакого участии. Судя по работам Гелльригеля и Вильфарта, только одни бобовые усваивают свободный азот из атмосферы при помощи бактерий, которые живут в желвачках или клубеньках, расположенных на корнях этих растений. Вот почему в стерилизованных почвах развитие бобовых растений прекращалось, заражение же такой почвы почвенным настоем давало в результате нормальное развитие растений. Другие ученые доказывали, что 1) азот усваивается при помощи клубеньков не надземными частями растения, а его корнями (Коссович), и 2) что и другие растения не лишены будто бы до известной степени той же способности усваивать атмосферный азот (Франк, Петерман, Либшер). Мнение Либшера, что бобовые тем больше усваивают свободного азота из воздуха, чем меньше внесено в почву готовых азотистых соединений, а не бобовые — наоборот, было опровергнуто рядом опытов Пфейфера-Франке и Эби, доказавших, что не бобовые растения не усваивают свободного азота из атмосферы, а что если такое обогащение и наблюдается, то происходит оно благодаря почвенным бактериям, как это высказывали Ноббе и Гильтнер. По Гелльригелю, механизм снабжения бобовых растений азотом происходит следующим образом: бактерии поглощают азот из воздуха, проникают в корни растений, образуя особые желвачки, размножаются в них, а затем перерождаются, превращаясь в бактероиды (тельца неправильной формы), и уже в таком виде поглощаются растениями, которые таким образом усваивают азот в форме белковых соединений. Открытие это, однако, при дальнейших исследованиях обнаружило ряд противоречий; к таким противоречиям можно отнести неудачу с чистой культурой Bacillus radicicola [1], при которой не обнаруживалось почти никакого усвоения азота, а также опыты Тимирязева с клубеньками, где, несмотря на сохранение жизненности клубеньков в замкнутой атмосфере не обнаруживалось ни убыли азота, ни обогащения им почвы. Не менее интересны опыты Ноббе и Гильтнера с чечевицей в почве, к которой была привита чистая культура Bacillus radicicola. Из этих опытов оказалось, что роскошное произрастание растений обуславливается непременно превращением бактерий в бактероиды и что отсутствие азотистого удобрения дает перевес бактериям, которые, усиленно размножаясь, сначала только ослабляют растение, но зато, по превращении в бактероиды, создают все данные для роскошного его развития. Изучение клубеньковых бактерий различных бобовых растений приводит к заключению, что они различаются между собой (Гелльригель, Зальфельд, Бейеринк, Ноббе, Гильтнер и Шмидт). Так, бактерии из клубеньков робинии (Robinia pseudoacacia) вызывает слабое образование клубеньков у фасоли и не имеет никакого действия на люпин, клевер, вику и т. д. Но с другой стороны — бактерия одной из вик вызывает образование клубеньков у любого растения группы Vicieae. По мнению Ноббе, существует один вид Bacillus radicicola; попадая в корни различных мотыльковых, бактерия эта приспособляется к новым условиям настолько, что образует как бы отдельную разновидность. Как естественное следствие всех этих работ появилась мысль о возможности прививать бедным азотом почвам азотсобирающие бактерии. К числу таких исследований надо отнести работы Заальфедьда, производившего опыты на таких почвах, как торфяниковые и пески. Результат опытов получился вполне благоприятный; так чечевица на привитых участках дала урожай на 108% зерном и 23% соломой выше, чем на не привитых, при значительной крупности зерен; смесь же вики с чечевицей дала урожай втрое выше. Опыты Фрувирта при посеве люпинов на не привитых почвах дали всего 14—44 гр. зерен и 339 — 439 гр. соломы и стручков, на привитых же — соответственно 345—496 гр. и 839—1089 гр. Такими же блестящими оказались опыты Шмиттера с желтыми люпинами. В последнее время вопрос был всецело сведен на практическую почву, а именно — появился в продаже нитрагин Ноббе. Приготовление его заключается в том, что сначала получают чистую культуру той или другой разновидности Bacillus radicicola, a затем с всякими предосторожностями помещают ее в герметически закупоривающийся сосуд с питательной средой и в таком виде пускают в продажу. Употребляют нитрагин двояким способом: или прививкой бактерий семенам перед их высевом или самой почве. В настоящее время известно в продаже 17 сортов нитрагина для различных растений: клевера, гороха, люцерны, вики и т. д., причем одной склянки в ¼ литра, ценой приблизительно 2½ марки, достаточно для прививки к площади в 2000 кв. м. Если применение нитрагина и в больших размерах окажется благоприятным, то это может произвести своего рода переворот в сельском хозяйстве.
Описанное обогащение является, так сказать, прямым. Но мы знаем и другие случаи, когда обогащение почвы растениями происходит косвенным путем. К таким случаям надо отнести обогащение почвы, благодаря разложению (выветриванию) тех элементов почвы, которые находятся в ней в неусвояемом для растений состоянии, или под влиянием разложения растительных остатков, в большом количестве покрывающих поля после культур широколиственных и т. п. растений, или же под влиянием усиленной разработки почвы при культуре пропашных растений, например свекловицы. Наконец, можно наблюдать частичное обогащение верхних горизонтов почвы в ущерб нижележащим, при культуре растений с глубоко проникающими корнями, которые, извлекая из подпочвы необходимые для их питания зольные частицы, переносят их в верхний пахотный слой почвы. Все эти случаи косвенного, так сказать, обогащения почвы могут сочетаться с описанным выше непосредственным обогащением ее азотом. Так, клевер обогащает почву азотом, усваивая его с помощью бактерий из атмосферы, и в то же время способствует усиленному разложению не выветрившихся частиц в пахотном слое, благодаря массе растительных после него остатков. Наблюдения над обогащением почвы азотом при культуре бобовых растений, как мы уже сказали, послужили Шульцу-Люпицу и Жоржу Вилю основанием для введения особой плодосменной сидеральной системы (см. Плодосмен: сидеральная система).
Литература. Либих, «Химия в приложении к земледелию и физиологии растений»; Schleiden, «Encyclopädie der gesammten theoretischen Naturwissenschaften» (т. III); Фелькер, русский перевод работы см. в «Сел. Хоз. и Лес.», 1869 г.; Libscher, «Journal für Landwirthschaft» (1893, т. XLI, тетр. 1—2); Hellriegel und Wilfarth, «Untersuchungen über die Stickstoffnahrung der Gramineen und Leguminosen» («Beilageheft zu der Zeitschrift des Vereins f. d. Rübenzucker-Industrie d. D. R. November», 1888; в сокращ. передаче П. Костычева в «Сел. Хоз. и Лес.», 1889, I); Nobbe und Hiltner, «Landw. Versuchs-Stationen» (т. XLII, 1893); Frank, «Deutsche landw. Presse» (1894, № 14); Boussingault, «Agronomie, Chimie agricole, Physiologie»; Gilbert, Lawes and Pugh, «Philos. Mag.» (т. 151); G. Ville, «Recherches expérimentales sur la végétation» (1868); Prażmowski, «Landw. Versuchs-Stationen» (XXXVII, 1890); Beyerinck, «Bot. Zeitung» (1888); Коссович, «Bot. Zeitung» (1892); Nobbe, Schmidt, Hiltner und Hotter, «Landw. Versuchs-Stationen» (XXXIX и XLV); Saalfeld, «Annales agronomiques» (XV, 1889); «Jahres-Bericht Stommer» (т. VI); «D. landw. Presse» (XVIII); Fruwirth, «D. landw. Presse» (XIX, № 6; XVIII, №15; XX, №18); Schmitter, «Biederman’s Centralblatt» (XXI Jahrg., 152); Grandeau, «Cours d’agriculture de l’école forestière. Chimie et physiologie appliquées à l’agriculture et a la sylviculture» (II, 1879); Тимирязев, «Земледелие и физиология растений. II. Происхождение азота растений» (1893); А. Caron, «Landw. bacteriol. Probleme» («Landw. Versuchs-Stationen», т. XLV, тетр. 5—6); Pfeiffer und Franke, «Beitrag zur Frage d. Verwerthung elementaren Stickstoffs durch. d. Senf» («Landw. Versuchs-Stat.», т. XLVI, тетр. 2—3); Aeby, «Beitrag zur Frage d. Stickstoffernährung d. Pflanzen» (ib., тетр. 6); Nobbe (о нитрагине), «Revue industrielle» (1897, № 1); D-r Fruwirth, «Zur Frage d. Bodenimpfund mit Nitragin» («D. Landwirt. Presse», XXIV Jahrg., №12, 1897).
Примечания
править- ↑ Бактерия клубеньков, названная так Пражмовским, которому, наравне с Бейеринком, удалось получить чистую культуру.