Занимательная агрономия

Выращивание растений в бутылке при отсутствии или недостатке какого-либо питательного вещества

ля выращивания растений в бутылке мы брали ничтожное количество питательных веществ — один порошок весом немного меньше 1 грамма. А между тем без этого хотя бы и малого количества солей растение не может дать урожая; кроме того, если из этой смеси солей отнять любую из них, как бы она ни была мала, растение также не даст урожая. Оно будет все время развиваться и даже попытается в свое время цвести, но останется «карликом», и по сравнению с весом семени почти никакого прироста не получится.

Попробуйте вырастить какое-нибудь растение в чистой воде, не прибавляя к ней порошка питательных веществ, в воде с питательными солями, но без одной их составной части и в полной питательной смеси, и вы получите интересную картину развития растений; кроме того, установите ряд важных теоретических и практических положений, объясняющих многое в жизни полевых культур.

Чтобы вырастить растения в питательном растворе при недостатке какого-либо одного питательного элемента, составьте порошки, а потом сделайте из них раствор, как уже было указано в первой главе настоящей книги. Если вы хотите вырастить растение без азота, исключите первую соль — азотнокислый кальций; без фосфора надо исключить вторую соль — фосфорнокислый калий; без калия надо исключить третью соль — хлористый калий и заменить фосфорнокислый калий (так как он содержит калий) фосфорнокислым кальцием и т. д.[9].

Наблюдая за ростом и развитием растений в таких трех питательных средах, вы увидите, что семена во всех бутылках (с различными растворами) не погибнут и из них будут развиваться растения. Но растения, выращиваемые на полной питательной смеси, быстро тронутся в рост и станут развиваться нормально, а все остальные, независимо от того, какого элемента им не хватает, дадут крохотные растения, карликового вида — 10–20 сантиметров высоты, но с развитыми листьями, а иногда и с крошечными колосками (рис. 9 и 10).

^{Рис. 9. Растения, выращенные при отсутствии какого-либо элемента питания. Табак. Водная культура. Сосуды: 1 — даны все питательные соли; 2 — исключен азот; 3 — исключен фосфор; 4 — исключен калий.}

^{Рис. 10 Овес. Песчаные культуры. Сосуды: 1 — чистый песок; 2 — даны все питательные соли; 3 — исключен азот; 4 — исключен фосфор; 5 — исключен калий.}

Эти растения будут все время живыми и одновременно с нормальными растениями будут проходить все фазы развития, но по сравнению с семенами в весе не дадут прироста, так как они существуют только за счет запасов питательных веществ в семенах. Чем крупнее семена, тем крупнее вырастут и карликовые, или, как их называют, предельные растения. И если убрать их урожай, высушить и взвесить его, то вес его будет всегда меньше веса семян (так как часть запасов семени истрачена на дыхание растений).

Ну, а что же будет, если лишить растение какого-нибудь питательного элемента не совсем, а дать его в количестве, недостаточном для получения полного урожая?

Это очень важный для практики вопрос, так как именно такие случаи всегда и встречаются в жизни. Его легко выяснить при небольшом усложнении только что описанного опыта. Для этого прибавьте еще несколько бутылок, в которые налейте такие питательные смеси, чтобы интересующий вас питательный элемент был в разных, возрастающих от нуля количествах. Например, для азота можно иметь такой ряд: без азота; 1/10 нормы азота; 2/10; 3/10; 1/2; 3/4 нормы азота и полная питательная смесь. Мы рекомендуем более дробную градацию взять для малых количеств потому, что в предлагаемых нами нормах питания растений (наш рецепт) предусматривается некоторый избыток солей, и небольшое уменьшение его может не дать эффекта в опыте.

При развитии растений, особенно по мере приближения к их созреванию, обнаружится очень интересная зависимость: рост растений и их урожай будут правильно повышаться от карликовых растений до растений, выращиваемых на полной питательной смеси, а высота урожая будет зависеть от дозы недостающего элемента, несмотря на присутствие всех остальных в достаточном количестве (рис. 11 и 12).

^{Рис. 11. Разные дозы азота.}

^{Рис. 12. Разные дозы калия.}

Это явление и повторяется очень часто на наших полях. Такого случая, чтобы какого-нибудь элемента, необходимого растению, совсем не было в почве, почти никогда не бывает, но в большинстве случаев для получения полного урожая не хватает какого-нибудь питательного элемента. Вот тогда и наступает то, что получается в наших бутылках, где дана недостаточная доза какого-нибудь элемента. Урожай определяется наличием этого недостающего элемента, и чтобы повысить урожай, нужно пополнить именно этот недостающий элемент.

Чтобы вы ни делали с другими элементами, вы не сможете заметно поднять урожай, пока не восполните недостаток именно этого элемента (то есть заменить его другим невозможно). Отсюда вытекает одно из основных правил — для повышения урожайности прежде всего надо узнать, в чем причина низкого урожая, чего для его поднятия не хватает? И только возмещением этого недостатка можно достигнуть заметного увеличения урожая. Воздействием же на другие стороны жизни растений почти никаких результатов нельзя достичь, так как решающим условием (фактором) является недостающий элемент.

А как часто пытаются поднять урожай, не зная этого решающего фактора! И всегда это бывает без результатов.

Например, если низкие урожаи получаются от недостатка влаги, то никакое удобрение не даст заметного повышения урожая, пока он не будет обеспечен влагой. Если в почве недостает азота, то никакое удобрение другими элементами (суперфосфатом или калийными удобрениями) не даст результатов, пока не будет внесена селитра или аммиачные соли (содержащие азот).

Бывают случаи, когда не хватает нескольких элементов питания, тогда пополнение каждого из них может дать некоторый результат, но полный эффект получится только от пополнения всех недостающих элементов.

Итак, ясно, что очень важно уметь узнавать, каких питательных элементов не хватает в нашей почве, чтобы, внеся их в виде минеральных удобрений или обеспечив их иными способами, пополнить этот недостаток и получить высокий урожай.

«Надписи» на траве

За границей, близ заводов, изготовляющих минеральные удобрения, иногда можно видеть на откосах железнодорожных выемок, насыпей и т. п., на фоне чахлой, светлой зелени травы, темно-зеленые пятна этой же травы в виде рекламных надписей. Чем это достигнуто? Обильным питанием растений, главным образом азотом. То же явление вы можете наблюдать на всходах озимых в виде темно-зеленых пятен густых всходов на местах, где лежали кучи навоза, плохо разбросанные по полю.

Нужные растению питательные элементы, кроме своего прямого назначения как пищи для растений, оказывают еще другое влияние на их жизнь, вызывая усиление или изменение их окраски, формы и положения листьев и пр.

Так, обильное азотное питание при удобрении селитрой или аммиачными солями вызывает темную окраску зеленых частей у растений.

Выберите площадку, покрытую травой, на бедной почве с возможно чахлым травяным покровом (с бледно-зеленой растительностью) или поле с бедной почвой. Наметьте крупные очертания какой-нибудь фигуры или букв и посыпьте эти места селитрой или аммиачной солью (из расчета около 50 граммов на квадратный метр). При отсутствии дождей удобренные места обильно полейте, следя, чтобы вода не растекалась за очерченные границы этих мест. Через 2–3 недели удобренные места ярко выделятся на бледном фоне темной зеленью и вырисуют вашу фигуру или надпись, которая сохранится все лето, не исчезая, а иногда даже усиливаясь после подкашивания травы.

Кроме азота, и другие элементы питания оказывают влияние на развитие растений, хотя и не так резко, как азот.

Например, удобрение суперфосфатом лугов, в травостое которых есть бобовые растения (горошки, клевер и т. п.), вызывает усиленное их развитие, потому что они могут расти и без наличия в почве азота. Следовательно, если бобовые растения обеспечить часто отсутствующим в почве фосфором, они сильно разовьются, тогда как прочие травы, требующие и азота и фосфора, при удобрении только фосфором, не дадут полного развития. А так как все бобовые растения дают окрашенные цветы, то пятна их при хорошем развитии резко выделяются на зеленом фоне луга фиолетово-желтыми оттенками.

Недостаток фосфора в почве некоторые растения обнаруживают уже при всходах. Так, всходы помидоров при образовании первых листиков (после семядолей) очень отчетливо могут указывать на недостаток в почве фосфора. При наличии его в почве семядоли раскрываются горизонтально и листочки разворачиваются; при недостатке фосфора семядоли растут вверх и листики свернуты; кроме того, нижние стороны семядолей и листьев при недостатке фосфора бывают фиолетово-красными. На этом основании, выращивая в данной почве помидоры, можно судить о недостатке в ней фосфора уже на 12-14-й день после посева.

Недостаток железа, несмотря на то что его требуется совсем ничтожное количество, обнаруживается пожелтением листьев и образованием на них желтых полос (хлороз растений).

Хотя растения извлекают из почвы небольшие количества питательных веществ, но в течение многих веков исчерпался бы их запас в почве, если бы эти питательные вещества не возвращались в почву вновь. В природе совершается замечательный круговорот веществ, поддерживающий их равновесие и обеспечивающий непрерывное существование жизни на земле. Весь урожай органической массы, созданный растениями, в конце концов подвергается разложению и гниению, причем взятые из почвы минеральные вещества освобождаются из органических соединений и в том или ином виде возвращаются в почву.

^{Надпись на траве.}

Уже в первой главе мы говорили, что главными питательными элементами растений являются азот, фосфор и калий. Их запасы в почве прежде всего истощаются, если их не пополнять, поэтому они и служат составными частями минеральных удобрений, при помощи которых мы поддерживаем плодородие полей (азот в виде аммиачной соли и селитры, фосфор в виде суперфосфата и фосфорита, калий в виде калийной соли и хлористого калия и др.).

Эти соединения встречаются всюду, на каждом шагу, — надо лишь уметь их обнаружить и по возможности использовать в качестве удобрения.

Аммиак в конюшне

Всякий, кто бывал в плохо проветриваемой конюшне, где редко убирают навоз, тот чувствовал острый запах нашатырного спирта (раствора аммиака в воде). Этот аммиак, насыщающий воздух конюшни, есть результат отщепления азота из растительных продуктов (в данном случае прошедших через кишечник животного) и является почти всегда конечным продуктом распада органического вещества при гниении.

Почти весь азот, взятый растением из почвы, входит в состав растительного белка, который при распаде (гниении) и отщепляет азот в форме аммиака, и его можно чувствовать в конюшне при разложении конского навоза (конский навоз характеризуется особенно энергичным разложением, почему и используется для нагревания парников).

Можно довольно просто обнаружить этот аммиак в воздухе конюшни. Хотя наше обоняние является чрезвычайно чувствительным к разным пахучим веществам, но имеются и другие способы обнаружения аммиака в воздухе, более показательные.

В лабораторной практике имеется целый ряд так называемых индикаторов, или веществ, которые меняют свою окраску от прибавки к ним кислоты или щелочи. Аммиак является типичной щелочью, в противоположность кислотам, с которыми всякая щелочь, в том числе и аммиак, дает соль — нейтральное (то есть ни кислое, ни щелочное) вещество. Для наших целей лучшим индикатором будет фенолфталеин (его можно приобрести во всякой лаборатории или аптеке). Раствор его в спирту бесцветный, обладает способностью при прибавлении к нему кислоты не изменять своего цвета, но малейшие количества щелочи делают его ярко-розовым.

Для установления присутствия аммиака в конюшне нужно приспособить бутылочку, в которой можно было бы через находящуюся в ней воду пропускать воздух. Для этого можно взять любую бутылочку (для наших целей лучше из белого стекла) и подобрать к ней хорошую пробочку, в ней просверлить два отверстия, вставить две трубочки: одну до дна бутылочки, другую коротенькую, и налить в бутылочку воды ниже конца короткой трубки. Если через короткую трубку втягивать воздух, то наружный воздух будет входить в бутылочку через длинную трубку и проходить через воду.

Прибавьте к этой воде несколько капель раствора фенолфталеина и идите в конюшню для проведения опыта с аммиаком. Как только через воду (бесцветную) в бутылочке начнет проходить воздух, содержащий аммиак, вода окрасится в розовый цвет.

Можно взять для этого и другие индикаторы, из которых некоторые можно приготовить домашними средствами. Например, отвар из синей капусты довольно отчетливо меняет свою окраску от кислот и щелочей: прибавьте к отвару уксус — отвар станет ярко-красным, а от прибавления соды, золы или нашатырного спирта он станет темно-синим.

Для обнаружения аммиака в конюшне при помощи капустного отвара нужно цвет отвара (прибавлением 1–2 капель уксуса) превратить в красный, затем отвар влить в бутылку. При пропускании воздуха через бутылку с красным отваром последний посинеет. Но этот индикатор гораздо менее чувствителен, чем фенолфталеин, и поэтому придется продуть через бутылочку значительно большее количество воздуха.

Можно еще иначе определить аммиак в воздухе конюшни, устроив из него дым без огня. Если взять какую-нибудь летучую, достаточно крепкую кислоту, например уксусную (в виде уксусной эссенции) или еще лучше соляную (крепостью до 20–25 процентов), налить ее в блюдце или в открытую чашечку и поставить в атмосферу, содержащую аммиак, то пары кислоты и газообразный аммиак соединятся в воздухе и получится твердая аммиачная соль в виде тончайшей пыли или дыма, который окутает чашечку так же, как клубы настоящего дыма[10].

Понятно, что выделение газообразного аммиака при разложении (гниении) растительных и животных остатков ведет к потере азота. Правда, этот аммиак из воздуха вновь попадает в почву с дождями, но для земледелия невыгодно терять азот в воздух. Поэтому все заботы при получении и хранении навоза состоят в том, чтобы не допустить этих потерь и заставить разлагаться навоз без потери аммиака.

Лучше хранить навоз не в конюшнях и скотных дворах, а складывать его в кучи или ямы, из которых навозная жижа должна стекать в более глубокий колодец. А главное, при этом надо часто поливать навоз навозной жижей, которая, пропитывая его, вытесняет из него отработанный воздух, а потом, стекая в колодец, втягивает свежий воздух. В таких условиях навоз быстро превращается в полезный для почвы перегной без потери азота в форме аммиака, с образованием ценного для растений питательного вещества — селитры.

Если такой перегной долго пролежит в определенных условиях, особенно перемешанный с почвой, то значительная доля находящегося в нем аммиака в конце концов превратится в селитру, которую в чистом виде можно получить выщелачиванием водой с последующим выпариванием.

Так именно и получали еще не так давно (до Великой Октябрьской социалистической революции) селитру из навоза. И теперь кое-где на юге Украины можно найти такие селитренные бурты из навоза, остатки старых селитренных заводов. Правда, селитра шла исключительно для пороховых заводов, так как о применении ее в земледелии тогда не было и речи. Но к середине прошлого столетия добыча селитры из навоза совершенно прекратилась, так как были обнаружены огромные залежи селитры в Южной Америке, в Чили, откуда и стали ее получать для военных целей и для сельского хозяйства.

Но как бы ни были велики залежи чилийской селитры, они могли быть исчерпанными при большом росте потребления на указанные нужды. Кроме того, зависимость всего мира от небольшой южноамериканской чилийской республики в таком вопросе, как повышение урожайности и особенно военного дела, заставила искать другие источники азота для приготовления селитры. Источник был найден — это наша атмосфера, состоящая на 4/5 из азота, который оказалось возможным превращать в селитру.

Необходимое оборудование: аптечная бутылочка белого стекла с пробкой, две стеклянные трубочки, раствор фенолфталеина.

Селитра из воздуха

Давным-давно был известен опыт ученого Кавендиша, в котором при электрическом разряде в воздухе азот сгорал в кислороде, соединялся с ним, давая разные окислы азота.

Среди этих окислов была азотная кислота, легко дающая селитру с любым основанием, например с известью.

Однако такое получение селитры из воздуха до конца прошлого столетия не применялось сначала из-за малой потребности в селитре, потом ввиду использования чилийских залежей и, наконец, вследствие того, что для получения селитры из воздуха требовалась электрическая энергия, тогда еще дорогостоящая. Только там, где можно было добыть дешевую энергию, стало возникать промышленное изготовление селитры из воздуха.

Впервые это дело получило развитие в Норвегии с ее водопадами, дающими дешевую электрическую энергию. Очень скоро норвежская селитра стала успешно конкурировать с чилийской. Но когда разразилась первая мировая война и среднеевропейские государства оказались отрезанными от источников чилийской селитры, необходимой для поддержания урожаев и еще больше — для военных целей, то единственным выходом было развить у себя изготовление селитры из воздуха. Для этого были разработаны многочисленные пути, среди которых одно из первых мест заняло получение селитры из воздуха в электрическом разряде. Современная азотная промышленность осуществила получение огромной мощности вольтовых дуг, в пламени которых происходит сгорание азота в кислороде с образованием азотной кислоты, дающей с известью селитру.

В маленьком масштабе получение селитры (или вернее — азотной кислоты) из воздуха можно воспроизвести при скромном оборудовании, имея лишь в своем распоряжении какой-нибудь источник электричества возможно высокого напряжения, хотя бы очень малой силы. Лучше всего для этого воспользоваться румкорфовой спиралью, хотя бы самой маленькой — игрушечной; можно взять обыкновенный ток и от сети, устроив на нем небольшую вольтову дугу.

Такое получение селитры из воздуха настолько эффектно и красиво, с одной стороны, а с другой — уясняет основы развивающейся у нас азотной промышленности, что мы усиленно рекомендуем его проделать и даем подробное описание всех деталей такого опыта.

Прежде всего надо иметь какое-нибудь чувствительное вещество, которое позволит обнаружить образовавшуюся селитру или азотную кислоту. Таким является реактив дифениламин, который можно достать в лаборатории или аптечном складе. Раствором нескольких его кристалликов в 5 кубических сантиметрах крепкой серной кислоты можно определять малейшие следы селитры. Чтобы убедиться в этом, возьмите чайную ложку обыкновенной селитры и растворите в стакане воды; вылейте из стакана этот раствор и налейте в стакан чистой воды, — оставшегося на стенках стакана раствора селитры (разбавленного чистой водой) будет достаточно, чтобы определить в нем селитру дифениламином.

Для этого возьмите каплю раствора дифениламина на белую тарелку, капните в нее несколько капель сильно разбавленного раствора селитры, и вы увидите, что появится густо-синее окрашивание, оно и свидетельствует о присутствии селитры. Или смочите стеклянную или белую фаянсовую пластинку (например, блюдце) раствором дифениламина и подержите ее над открытой склянкой с крепкой азотной кислотой: выделяющихся паров азотной кислоты будет достаточно, чтобы получить густо-синее окрашивание в смоченном месте.

Имея такой чувствительный реактив на селитру, можно приступить к получению селитры из воздуха.

Возьмите обыкновенное ламповое стекло (рис. 13, А), приспособьте к нему с обоих концов пробки или деревянные кружки (герметичности не требуется); в пробках сделайте по отверстию для стеклянных трубок. В зависимости от того, какой у вас ток и провода, дальше можно поступать по-разному. Если вы берете ток от спирали Румкорфа (рис. 13, Б), то в стеклянные трубки вставляют обыкновенную звонковую проволоку так, чтобы обнаженные концы ее, выйдя из обеих трубок, почти касались друг друга примерно посредине стекла (рис. 13, В). Оба провода присоединяют к полюсам спирали, которую, в свою очередь, присоединяют к гальванической батарее или батарее аккумуляторов (рис. 13, Г) (или элементу Гренэ).

^{Рис. 13. Образование окислов азота: А — ламповое стекло; Б — катушка Румкорфа; В — концы проволоки; Г — элемент Гренэ.}

Если пользоваться током от сети, то в трубочки вставляют два маленьких уголька (лучше всего от дуговой лампы проекционного фонаря или просто два кусочка кокса или угля), а к ним подводят внутри трубки изолированные провода от лампы. В этом случае, чтобы не пережечь пробки в электрической сети, необходимо брать ток через реостат (прибор для регулирования силы тока) или за неимением его через лампочку, то есть в установку включают лампочку последовательно, а не параллельно. Проще всего разрезать один из проводов настольной лампы и с разрезанными концами соединить кусочки угля внутри стекла (предварительно выключив лампу из электрической сети).

Трубки в пробках должны свободно двигаться, чтобы концы проводов или угли можно было сдвигать. Когда вся установка готова, в стекло наливают немного раствора дифениламина так, чтобы смочить внутреннюю поверхность стекла, замыкают ток и сближают концы проводов или углей до получения непрерывной искры, или вольтовой дуги.

Через 1–2 минуты на стенках стекла, смоченных дифениламином, начнет появляться синее окрашивание, вскоре превращающееся в густые синие потёки. Это и будет свидетельствовать о том, что внутри стекла появилась азотная кислота из воздуха; из нее легко приготовить селитру, соединив с известью или другим основанием.

Именно таким путем, только в грандиозных масштабах приготовлялась на заводах норвежская селитра. Пропуская получаемую в вольтовой дуге азотную кислоту через башни, наполненные известью, получали известковую селитру, которая на рынке именовалась норвежской. В самое последнее время нашли более выгодным приготовлять из азота воздуха аммиак путем соединения азота с водородом под очень большими давлениями и под влиянием различных катализаторов, то есть веществ, способствующих течению реакции, но не участвующих в ней, а следовательно, и не расходующихся. Для нужд удобрения этот аммиак в форме разных солей (например, сернокислого аммония) употребляется непосредственно. Так работают наши новейшие химические гиганты.

Необходимое оборудование: широкая стеклянная трубка или ламповое стекло с двумя пробками и стеклянными трубочками, изолированная проволока, маленькая румкорфова спираль, элемент Гренэ, два уголька от дуговой лампы, раствор дифениламина в серной кислоте.

Фосфор в костях. Приготовление суперфосфата из костей и фосфорита

Кости — остатки животных и отбросы пищи — еще недавно выбрасывались как никому не нужный хлам[11].Между тем они содержат почти весь тот фосфор, который растения извлекают из почвы, а земледельцу приходится так много заботиться о пополнении его в почве. Кости в большей своей части состоят как раз из такого соединения фосфора, которым питаются растения, именно из фосфорнокислой извести. В этом легко убедиться и можно получить из костей почти чистую фосфорнокислую известь, без нарушения формы и внешнего вида кости.

Возьмите какую-нибудь кость и положите ее в печку на раскаленные угли. Кость сначала обуглится, почернеет от сгорающего органического вещества, а при дальнейшем прокаливании начнет вновь белеть. Когда она совершенно побелеет, значит все органическое вещество уже сгорело и осталась почти чистая фосфорнокислая известь, причем форма кости остается неизменной. Можно осторожно вынуть кость, охладить, и она при всей хрупкости сохранит свою прежнюю форму, но приобретет пористое губчатое строение. Такая обожженная кость настолько хрупка, что ее можно без труда растереть рукой в порошок и получить фосфорнокислую известь.

Очень занятно, что и органическую часть можно получить из кости без нарушения ее формы. Для этого кость нужно положить на сутки в соляную кислоту (не очень крепкую), при этом вся фосфорнокислая известь растворится в кислоте и останется мягкий хрящ, сохраняющий первоначальную форму кости.

Можно взять совершенно одинаковые кости, одну из них прокалить на углях, а другую выщелочить соляной кислотой. Тогда получается как бы две составные части одной и той же кости, которые раньше как бы пронизывали одна другую.

Органическое хряще видное вещество извлекают из костей на клееваренных заводах, а остатки превращают в костяную муку, идущую на удобрение. Иногда эту муку обжигают, и тогда получается почти чистая фосфорнокислая известь. Это очень богатое фосфором удобрение; однако вследствие своей малой растворимости в воде оно медленно усваивается растениями. Для облегчения использования растениями его превращают в растворимую форму фосфорнокислой извести. При обработке серной кислотой получается широко применяемое в полеводстве удобрение — суперфосфат.

Чаще всего суперфосфат готовят из ископаемой фосфорнокислой извести, встречающейся в виде разных минералов, главным образом фосфоритов, или еще более богатых фосфором апатитов, большие залежи которых найдены в Хибинах, где для их переработки создан химический комбинат-гигант. На заводах приготовляют суперфосфат также из обожженной кости.

Опыт с приготовлением суперфосфата можно легко осуществить у себя дома из того порошка, который получился от растирания обожженной кости. Возьмите столовую ложку этого порошка (15 граммов), высыпьте его в чашку (стакан может лопнуть от последующего разогревания) и влейте туда столовую ложку серной кислоты, предварительно разбавленной на 1/4 водой[12].Сначала получится жидкая кашица, которую нужно перемешивать. Она разогреется, вскоре затвердеет и станет сухим порошком, — это и есть суперфосфат.

При проведении этого опыта лучше кислоты брать меньше, тогда часть кости останется непереработанной, но суперфосфат получится сухой. В противном же случае, при избытке кислоты, суперфосфат получится сырой и будет содержать кислоту. Оставшаяся кислота не позволяет высушить суперфосфат, а также будет приносить вред при употреблении его на удобрение.

Так же можно приготовить суперфосфат из перемолотого фосфорита или апатита, но количество кислоты должно быть строго рассчитано в зависимости от химического состава фосфоритов (они очень различны).

Несмотря на то что суперфосфат примерно вдвое беднее фосфором, чем кость и фосфорит, и приготовление его требует затрат на фабричное производство, все же суперфосфат выгоднее применять на удобрение ввиду его хорошей, полной усвояемости растениями. Сейчас главным фосфатным удобрением является суперфосфат, изготовляемый на заводах из фосфоритов и апатитов.

Но из этого вовсе не следует, что можно пренебрегать костяным удобрением. При некоторой организованности и внимании к этому делу можно собирать значительные количества костей и превращать их в ценное удобрение. Можно их пережигать на муку, но для этого потребуются специальные печи, и потому выгоднее поступать иначе.

Собранные кости следует разбить на крупные куски и сложить в кадку или яму, переслаивая золой и известью, а затем время от времени поливать водой. Через несколько месяцев кости в таком щелоке разрыхлятся, после чего все содержимое ямы нужно перемешать в одну сплошную массу, затем эту массу подсушить на солнце и в таком виде употреблять в качестве удобрения. Оно будет мало уступать суперфосфату и обойдется дешево. Сбор костей и приготовление из них нужного в хозяйстве удобрения — хорошая работа для пионерских организаций.

Калий из золы растений

Третий из главных питательных элементов, извлекаемых растением из почвы, — калий — тоже всюду встречается в хозяйстве, но часто выбрасывается без всякого использования — с золой.

Зола растений содержит весь калий, извлеченный ими из почвы. Он содержится в золе в виде поташа (то есть углекислой соли калия), который в фабричном производстве и получают из золы.

Получение поташа в небольшом масштабе также легко осуществить дома. Возьмите две горсти золы, высыпьте ее в стакан и залейте горячей водой; хорошенько размешав содержимое стакана, дайте раствориться поташу в воде, на что требуется около 1/4-1/2 часа. Затем сливают или процеживают жидкость в кастрюльку и выпаривают на плите или в печке до появления корки на ее поверхности, после чего снимают с плиты и дают жидкости остыть. При этом большая часть поташа выпадает из жидкости в виде кристаллов или порошка.

По остывании жидкость сливают, поташ отжимают от жидкости и выкладывают на сложенную во много слоев бумагу (оберточную или газетную). Бумага вытянет оставшуюся жидкость, а поташ можно пересыпать на сухую бумагу и сушить около печки или над плитой. Если выпаренный раствор быстро охлаждать, например, поставив кастрюльку в холодную воду и помешивая, то поташ получится в порошке; если же оставить охлаждаться медленно, без помешивания, то получится поташ в кристаллах.

Поташ содержит калий, бывший в золе, но так как он имеет свойства щелока, для удобрений его употреблять нельзя. В золе эти свойства сильно ослаблены вследствие содержания других примесей, поэтому золу можно и следует применять для удобрения. Ее надо собирать в кучи или ящики и хранить в сухом месте. Хорошо удобрять золой лен, картофель, подсолнечник и табак, внося ее под вспашку, а также луга. На лугах рассыпают золу ранней весной, до их боронования.

Более богатыми и лишенными щелочных свойств калийными удобрениями являются ископаемые калийные соли. Разрабатывая такие залежи калийных солей, в Советском Союзе получают калийные удобрения и снабжают ими колхозы и совхозы.

Как растения «грызут» камни

Чтобы вырастить растение, мы давали им все питательные вещества в растворе; растения легче всего усваивают растворы питательных веществ, так как они легко проникают через оболочки клеток в корни. Однако было бы неправильно думать, что растение может питаться только растворами. Много питательных веществ в почве находится в виде труднорастворимых соединений и минералов, которые, несомненно, служат источником пищи для растений. Да и если бы пища растений состояла только из растворимых веществ, они могли бы очень скоро быть вымытыми из почвы и почва стала бы бесплодной.

Все нерастворимые составные части почвы — минералы и породы — постепенно разрушаются и отдают в раствор находящиеся в них питательные вещества, поддерживая этим плодородие почвы. Это происходит под влиянием изменений температуры, от разрушающего действия воды, работы микроорганизмов и т. п. Но и сами растения принимают в этом серьезное участие. Ввиду того что клеточный сок у растений бывает обычно кислый и корни при дыхании выделяют угольную кислоту (которая растворяет некоторые породы), корни растения разъедают минералы и породы, «вгрызаются» в них, добывая таким образом нужную им пищу.

Это можно обнаружить, дав растению в качестве какого-нибудь элемента питания камень — минерал, содержащий этот элемент, особенно если лишить растение всякого другого источника этого элемента. Растение в поисках нужной ему пищи, не находя иного источника, оплетет своими корнями этот камень и начнет извлекать из него себе пищу, разрушая его своими корнями и буквально вгрызаясь в него. Следы того, как растение грызло камень, легко видеть на нем.

Для этого нужно взять возможно бедную почву или лучше совершенно бесплодный песок, внести в него все необходимые растению питательные вещества (так, как это мы делали при выращивании растения в воде), за исключением одного, который мы дадим ему в виде камня. Например, возьмем кусок мрамора, из которого растения могут взять известь, но при этом питательную смесь надо приготовить без извести, то есть в нашем рецепте заменить первую соль — азотнокислый кальций таким же количеством азотнокислого аммония. Раствором порошка, составленного по указанному рецепту, смачивают песок, насыпанный в обыкновенный цветочный горшок и сажают в него какое-нибудь растение. Дно горшка предварительно закладывают куском мраморной пластинки. Чтобы на ней лучше отпечатались следы корней, разрушающих мрамор, нужно взять отполированную пластинку мрамора (отбитый кусок столика, умывальника и т. п.).

Месяца через 2–3, когда растение хорошо разовьется, можно вынуть эту мраморную пластинку и на ней будет видно разъеденную корнями сетку — отпечатки корней (рис. 14).

^{Рис. 14. Следы разъедания корнями мраморной пластинки.}

Чтобы сделать хорошо видным отпечаток корней, достаточно протереть пластинку углем, графитом и т. п. К полированной части пластинки ни уголь, ни графит не пристанет, а все изгрызенные места окрасятся в черный цвет (разумеется, углем протирают белый мрамор, а черный мрамор надо протереть мелом).

Вместо мрамора можно взять фосфорит, или полевой шпат, или кусок слюды, но всегда надо лишать растение того элемента, который оно будет брать из этих камней (то есть из фосфорита фосфор, из полевого шпата и слюды калий); кроме того, нужно выбрать камни с очень гладкой, как бы полированной поверхностью или отполировать их мелким песком или наждачной пылью.

Эта способность растений разрушать минералы и горные породы играет огромную роль в образовании почвы.

Почва состоит из разрушенных горных пород и органического вещества (перегнивших растений). Но первые растения на земле должны были начать свое развитие на горных породах, разрушенных водой и воздухом. Они должны были поселиться на породах, минералах, разрушая их своими корнями. После гибели этих растений разрушение продолжалось перегноем, который образуется из их остатков. Таким образом создавалась почва.

Таких пионеров растительной жизни и всего органического мира и теперь можно часто видеть на камнях и скалах в виде зарослей лишайников и разнообразных растений, грызущих камни (рис. 15).

^{Рис. 15. Лишайники на валунной морене в Центральных Альпах.}

Как корни «ищут» себе пищу

Разве растения могут что-нибудь искать? Ведь это предполагает сознание или даже предвидение. Разумеется, это выражение лишь образно передает большое внешнее сходство движения корней по направлению к источнику пищи с поисками ее (так же, как мы говорим о том, что растения тянутся к свету и т. д.).

Проделайте такой опыт.

На хорошо разрыхленной площадке с возможно бедной почвой посадите по кругу диаметром 1/2-3/4 метра какие-нибудь семена, а в центре круга заложите в почву на глубину 20–25 сантиметров комок навоза. Дайте хорошо развиться растениям, выпалывая в кругу все сорняки. Если вы осторожно раскопаете землю внутри круга, то увидите, что все растения протянули свои корни к лежащему в центре навозу и густо оплели его корнями.

Подобный опыт можно провести в маленьком масштабе в комнате, где еще отчетливее можно видеть, как корни устремляются к источнику пищи, как бы выискивая его.

Приготовьте обыкновенный раствор желатина в теплой воде, как для приготовления желе (на стакан воды 2–3 листика желатина), вылейте его в тарелку и дайте ему застыть. По краям этого желе посадите в него несколько проросших зерен (рис. 16), вдавив их в желе, а в центре положите кусочек селитры или какого-либо другого удобрения.

^{Рис. 16. Корни растений направляются к источнику пищи.}

Через 3–4 дня можно ясно видеть, как все корни направятся в центр и оплетут селитру — источник пищи.

Растения имеют много таких стремлений к разнообразным источникам. Эти стремления называются в ботанике тропизмами: так, корни как бы их ни поворачивали, устремляются всегда вниз, по направлению силы тяжести, и это называют геотропизмом (стремление к земле); надземные части растений всегда тянутся к солнцу (растения на окне часто искривляются по направлению к свету) — гелиотропизм (от гелиос — солнце) (рис. 17) и так далее.

^{Рис. 17. Гелиотропизм.}

Все эти стремления объясняются влиянием разных причин на рост клеток.

В нашем опыте надо предполагать, что распространение раствора питательных веществ от их источника во все стороны (с постепенным ослаблением его крепости) действует на корни растений, которые и развиваются в направлении увеличивающейся концентрации этого раствора или к источнику пищи. Так просто объясняются эти поиски пищи, кажущиеся на первый взгляд такими таинственными!

Необходимое оборудование: раствор желатины в воде, глубокая тарелка или миска, семена.

Клубеньки на корнях бобовых растений

Выкопайте из земли какое-нибудь хорошо развившееся бобовое растение (горох, бобы, вику, клевер и т. п.), отмойте осторожно корни его от почвы, и вы увидите на корнях клубеньки. Клубеньки у разных растений не одинаковые: у гороха и вики — в виде горошинок, висящих на тонких корешках; у клевера в виде маленьких шариков с булавочную головку, которыми усыпаны все корни; у бобов в виде крупных желваков на главном корне (рис. 18).

^{Рис. 18. Клубеньки на корнях бобовых растений: 1 — клевер; 2 — душистый горошек; 3 — соя; 4 — полевой горох.}

У других растений — небобовых — таких клубеньков нет.

Уж это одно наводит на мысль о каком-то отличии бобовых растений от всех прочих. И действительно, этим клубенькам принадлежит громадная роль в жизни бобовых растений и вообще в жизни на земле. Благодаря им эта небольшая группа растений может питаться азотом прямо из воздуха, тогда как все другие растения требуют азотной пищи в самой почве и без нее, как мы видели, не растут, потому что из воздуха черпать азота не могут.

Если бы мы, приготовив питательный раствор без азота, поместили в него какое-нибудь бобовое растение, например горох, то мы, к своему удивлению, увидели бы, что бобовые развиваются без азота так же хорошо, как при полном питании, как будто им совсем ненужен азот, тогда как другие растения без азота не дают урожая и остаются, как мы видели, карликовыми, предельными растениями. Мы знаем, что продукты из бобовых растений являются особенно питательными благодаря обилию в них белков, богатых азотом.

Азот бобовым нужен так же, как и всем другим растениям, но они могут брать его из воздуха, тогда как все другие растения берут азот из почвы. Бобовые растения, черпая нужный им азот из воздуха, могут расти в почве, не имеющей азотной пищи, при этом благодаря обилию доступного только для них питания в воздухе они накопляют белка больше других.

Попробуйте вырастить в бутылке по описанному раньше способу горох и какое-нибудь другое растение (овес). Каждое из них выращивайте на полной питательной смеси и без азота.

Вы увидите, что тогда как для овса получится очень резкая разница в развитии на полной питательной смеси и без азота, на горохе не обнаружится никакой разницы: растения без азота разовьются так же хорошо, как и на полной смеси, а на корнях у них образуются заметные клубеньки (рис. 19 и 20).

^{Рис. 19. Развитие бобовых растений без азота (песчаные культуры). Сосуды: 1 и 2 — дан калий и фосфор (КР).}

^{Рис. 19 (продолжение). Сосуды: 3 и 4 — дан калий, фосфор и азот (KPN).}

^{Рис. 20. Развитие злаков без азота (песчаные культуры). Сосуды: 1 и 2 — дан калий и фосфор (КР); 3 и 4 — дан калий фосфор, селитра (KPN).}

Но если окажется, что клубеньков на корнях гороха не образовалось, тогда и горох будет вести себя так же, как овес, то есть без азота не даст урожая. Правда, для гороха и других бобовых, которые у нас часто возделываются, довольно трудно избежать появления клубеньков и для этого нужны особые предосторожности. Если же взять бобовое растение, редко или совсем не встречающееся у нас, например сою, люпины, да еще хорошенько промыть семена перед посадкой каким-нибудь антисептиком (например, спиртом или борной кислотой), то можно получить растения без клубеньков, и тогда эти бобовые также будут давать карликовые растения без азота. Но стоит прибавить в питательный раствор капельку болтушки из раздавленного клубенька или даже из почвы (где данное растение раньше произрастало), то очень скоро на корнях появятся клубеньки, растение начнет быстро оправляться и даст нормальный урожай и в растворе без азота. Эти клубеньки образуются на корнях под влиянием деятельности микроорганизмов — бактерий. Эти бактерии питаются азотом воздуха и образуют в клубеньках пищу, содержащую азот, которым и питаются бобовые растения. Бактерии обычных клубеньковых растений, как горох, вика, клевер, настолько распространены в почве и воде, что они всегда поселяются на их корнях, и только при особых предосторожностях можно вырастить эти растения без клубеньков. Но существуют растения, на которых образуются клубеньки только в присутствии свойственных им бактерий. Если эти растения не распространены в данном районе, то они не всегда будут обеспечены нужными бактериями. Их легко вырастить без клубеньков и, наоборот, нужно принимать меры для заражения их бактериями, чтобы вызвать появление клубеньков, а вместе с тем обеспечить питание растений азотом воздуха.

Клубеньковые бактерии и способность бобовых питаться азотом воздуха открыты не так давно. Это открытие сделало полный переворот в земледелии. Благодаря способности бобовых растений питаться азотом воздуха, сельское хозяйство получило возможность использовать громадные запасы воздушного азота непосредственно возделыванием бобовых растений. Они добывают этот азот из воздуха не только для себя, но и обогащают им почву для других растений своими корневыми и пожнивными остатками. На этом основано применение культуры бобовых при травосеянии.

Это есть биологический путь использования атмосферного азота наряду с вышеописанным заводским приготовлением из него аммиака и селитры.

Песок из почвы

Часто бывает нужен для разных надобностей чистый песок, а его под руками нет. А между тем почти каждая почва содержит песок и его оттуда легко получить. Только самые глинистые почвы или тяжелые суглинки не имеют или очень мало имеют его. Суглинки, супеси, песчаные почвы, легкие черноземы содержат достаточное количество песка, и его можно извлечь из почвы путем простого отмучивания.

Этот прием основан на хорошо изученном процессе оседания в воде почвенных частиц разной крупности, причем частицы песка, как более крупные, осаждаются быстрее частиц мелкозема, и даже известна скорость их осаждения. Можно принять, что весь песок осядет из 10-сантиметрового слоя жидкости примерно в 5 минут.

Чтобы выделить песок из почвы отмучиванием, поступают следующим образом. Возьмите миску, чашку или банку, сделайте в ней отметку на расстоянии 10 сантиметров от дна, насыпьте туда почву и облейте таким количеством воды, чтобы получилась жидкая кашица. Дав размокнуть почве, хорошо разотрите ее деревянным пестиком (скалкой или ложкой) или пальцами, чтобы все комочки распались и песок освободился от мелкозема. Затем налейте воды доверху (или до метки в банке), хорошенько взболтайте и дайте стоять 5 минут.

После этого слейте всю мутную жидкость с осевшего на дно песка, но не давая песку стекать; потом опять налейте воды доверху, взболтайте, оставьте на 5 минут, дайте осесть песку и вновь слейте мутную жидкость.

Произведя несколько раз такую промывку (смотря по количеству мелкозема и песка) и повторив раза два растирание песка после сливания жидкости, пока вода над песком не будет совсем чистой, мы получим песок, который можно высушить в печке и, если нужно, отсеять от крупных камешков.

Этим способом можно воспользоваться для определения количества песка в почве, чтобы охарактеризовать ее и определить, к какой разновидности она принадлежит (суглинок, супесь, легкая, тяжелая и пр.). Для этого нужно взять определенное количество почвы, лучше 100 граммов, и отмучивание провести в стакане, сделав на нем метку на 10 сантиметров от дна. После полного промывания осевшего песка его просушивают, взвешивают и определяют процент в почве. По содержанию песка относят почву к той или иной разновидности согласно следующим данным.

Песчаные почвы содержат песка — 80-100 процентов.

Легкие супеси содержат песка — 70–80 процентов.

Тяжелые супеси содержат песка — 50–70 процентов.

Легкие суглинки содержат песка — 40–50 процентов.

Тяжелые суглинки содержат песка — 20–40 процентов.

Глинистые почвы содержат песка — 0-20 процентов.

Содержание песка в почве определяет многие весьма важные свойства почвы и легкость ее обработки, поэтому всякому хозяйству полезно знать свою почву, сообразуя с этим и приемы культуры и расчеты на затрачиваемую силу при обработке.