Шагреневая кожа Земли: Биосфера-почва-человек - [16]

Выделяется также группа функций почвы, связанных с ее химическими и биохимическими свойствами. В этой группе основной является функция почвы как источника питательных элементов и соединений, изучению которой посвящено наибольшее число работ.

Хотя часть влаги и элементов питания растения получают воздушным путем, именно почва оказывается для них главным источником пищи; Кроме воды, они получают из почвы азот, фосфор, калий, кальций, магний, серу, железо, марганец, медь, молибден и другие необходимые элементы питания. Поэтому знание закономерностей поглощения растениями химических элементов — важное условие разработки передовых систем земледелия, обеспечивающих высокие урожаи.

В полноценном почвенном питании растений существуют определенные ограничения. Растения не в состоянии использовать из почвы все формы питательных элементов. Основным рационом оказываются элементы, находящиеся в растворенном или обменном состоянии в виде ионов, хотя в некоторых опытах и отмечалось усвоение корнями сложных соединений: аминокислот, антибиотиков и др. Поэтому далеко не все почвы, богатые валовыми запасами питательных элементов, в состоянии полностью удовлетворить пищевые запросы растений. Преимущество оказывается на стороне почв, характеризующихся оптимальным соотношением основных их свойств: достаточным (но не избыточным) содержанием тонкодисперсной илистой фракции и гумуса, обеспечивающих поддержание необходимого фонда доступных элементов, благоприятным соотношением тепла и влаги и др.

Для успешного питания растений важное значение имеет соотношение доступных элементов в почве, поскольку поступление одного элемента в растительный организм часто зависит от концентрации другого в связи с явлениями антагонизма и синергизма ионов. Указанные явления учитываются в практике. Так, чтобы снизить в кормовых культурах содержание молибдена, который нередко накапливается в токсичных для животных количествах, в качестве удобрения можно применять соединения меди, заметно уменьшающей благодаря эффекту антагонизма доступность молибдена.

Сложность процесса почвенного питания растений оказывается одной из причин больших трудностей при получении высоких гарантированных урожаев. Прежде всего приходится решать проблему химической гармонии растений и почв, поскольку их состав очень сильно различается. Примерные подсчеты свидетельствуют о том, что концентрация растворимого азота в почвах по сравнению с культурными растениями в среднем ниже почти в 500 раз, фосфора и калия — в 20 раз, магния и кальция — в 3–4 раза. Другие элементы могут себя вести по-иному. Так, концентрация железа в почвах в 6 раз выше, чем в растениях. Необходимо постоянное регулирование в почве доступных растениям элементов питания.

Другая почвенная функция, тесно связанная с только что рассмотренной, — это функция депо элементов питания, энергии и влаги. Ее основное назначение — снабжать живые организмы элементами питания в случае израсходования наиболее легкодоступных запасов. В почвенное депо входят соединения, законсервированные в аморфных и кристаллических минералах, в скоагулированных гумусовых кислотах, а также соединения и влага глубоких горизонтов и др.

Благодаря почвенному депо живые организмы успешно существуют и в периоды, когда наблюдается перерыв в поступлении в почву влаги, тепла, удобрений, растительного опада. О больших возможностях этого депо убедительно свидетельствуют опыты на Ротамстедской опытной станции в Англии, где в течение 100 лет выращивались культуры, под которые не вносились какие-либо удобрения (выполнялись лишь правила передовой обработки почв). Урожай пшеницы составлял около 14 ц/га.

Существенной, но слабо изученной является почвенная функция стимулятора и ингибитора биохимических и других процессов. Действие данной функции связано с тем, что живые организмы выделяют в почву разнообразные продукты метаболизма: белки, аминокислоты, антибиотики, витамины и другие, активизирующие или угнетающие (ингибирующие) их жизнедеятельность.

С данной функцией нередко связаны многие важные явления в жизни биогеоценозов (экосистем суши). Примером может служить почвоутомление, когда наблюдается снижение биомассы растений, несмотря на обеспеченность почвы элементами питания и благоприятные условия климата. Причины почвоутомления различны: ухудшение водно-воздушного режима почвы из-за неправильной ее обработки, увеличение засоренности посевов сорняками и, что весьма существенно, накопление выделений растений и микроорганизмов. Нередко отмечается угнетение растительных организмов под действием корневых выделений. Самоугнетение отмечено у гваюлы, костра безостого. У древесных пород отмечалось угнетающее влияние одного вида на другой. Например, на дуб отрицательно действуют выделения сосны, осины, вяза. Возможно, однако, и положительное влияние выделений одних организмов на развитие других. Так, отмечается в основном благоприятное взаимовлияние сосны и лиственницы. Нередко имеет место и безразличное отношение растений как к собственным, так и к чужим выделениям. Так, пшеница, ячмень, кукуруза, картофель не страдают от собственных корневых выделений.