Долгое время многих людей волновала одна тайна. Каждую весну, как только сойдет снег и пригреет солнце, земледельцы берут различные семена, бросают их в рыхлую и влажную почву. Вот, казалось бы, и все. Вдруг в тех местах, где разбросаны семена, то тут, то там, энергично раздвигая комочки почвы, вылезают светло-зеленые ростки. Они растут и постепенно превращаются в крупные зеленые растения.
Разве это не чудесная тайна? Почему и как из маленького, как будто безжизненного семени вдруг вырастает большое, красивое, полное жизни растение? Изучая рост растений, люди постепенно убеждались в естественности этого чуда. Было высказано много предположений о причинах роста растений, его источниках. Но за счет чего он происходит, чем питается растение, оставалось неясным.
Более двух тысяч лет назад философ и ученый Древней Греции Аристотель, а чуть позже и Теофраст пытались решить этот вопрос. Много говорилось о «соках земли», но их никто не видел и не знал. Прошли века, наступило мрачное время средневековья, когда опасно было не только говорить, но и думать. Пылали костры инквизиции.
Но разве можно заставить людей не думать? И вот однажды человек высказывает блестящую догадку. «Соли – вот пища растений!» – говорит Бернар Палисси, самоучка-химик, сын французского крестьянина. «Разве вам не случалось видеть, – пишет он, – как некоторые земледельцы перед тем, как засеять поле пшеницей на второй год, сжигают неизрасходованную пшеничную солому, снятую ими с поля? В золе окажутся те соли, которые солома поглотила из почвы, вернуть их обратно - значит улучшить почву». Обвиненного в ереси Палисси в 1589 году казнят.
«Разве вам не случалось видеть, – пишет он, – как некоторые земледельцы перед тем, как засеять поле пшеницей на второй год, сжигают неизрасходованную пшеничную солому, снятую ими с поля? В золе окажутся те соли, которые солома поглотила из почвы, вернуть их обратно – значит улучшить почву». Обвиненного в ереси Палисси в 1589 году казнят. Закрыв сосуд сверху, чтобы в него ничего не насыпалось, он стал терпеливо ждать, регулярно поливая землю водой и следя за ростом веточки.
Через пять лет он снова определил массу земли и молодого деревца ивы, выросшего из тоненькой веточки. Масса ивы увеличилась на много килограммов, а масса почвы уменьшилась лишь на несколько десятков граммов. «Ну вот, – облегченно сказал Гельмонт, – теперь я могу точно сказать, что растения питаются водой: ведь земли осталось почти столько, сколько ее и было, а вон какое большое выросло дерево».
Он, Гельмонт, не знал тогда, что растения «строят себя» путем усвоения углекислого газа из окружающего воздуха. И хотя опыт Гельмонта не раз повторяли и другие ученые, все же они приходи ли к тому же выводу: растения питаются только водой, а почва им нужна, чтобы закрепляться в ней корнями. Англичанин Вудворд решил попробовать, как влияет разный состав воды на рост растений. Для проверки этого Вудворд взял дождевую воду, воду из Темзы, из водопровода Гайдпарка и к одной пробе водопроводной воды примешал земли.
Велико было его удивление, когда он обнаружил, что в «грязной» воде растения растут лучше. Самое мощное растение получилось в воде, которая была смешана с землей. Значит, сделал вывод Вудворд, Гельмонт ошибся, и растения питаются не водой, а мельчайшими кусочками земли, примешанными к ней. Земля – настоящая пища растений и источник их роста.
Интересно, что такого же мнения были и земледельцы того времени. Так, в одной старинной народной шведской песне говорится: «Девушка спросила ореховое дерево, почему оно такое красивое. И дерево ответило: потому, что я ем чернозем и пью воду».Однако вывод Вудворда удовлетворил далеко не всех. «Как же растения могут вбирать в себя землю?» – удивлялись одни.
«Почему на одинаковой земле одни травы растут хорошо, а другие плохо?» – говорили другие. «Почему же не уменьшается количество земли, когда мы собираем урожай?» – спрашивали третьи. Появилось много разных объяснений того, как и чем питаются растения, но все они оказывались неверными.
Наконец 155 лет назад немецкий ученый Тэер, а вслед за ним и другие ученые объявили, что этот вопрос решен. Они заявили, что пищей растений является перегной. Нет в почве перегноя – она бесплодна, чем больше в ней перегноя, тем лучше растут растения. Многочисленные опыты, казалось, подтверждали эту теорию, которая была названа гумусовой теорией, так как перегной называли тогда гумусом.
И вдруг… Когда все эти вопросы казались уже решенными, когда развитие растения из семени уже не считали тайной, в 1840 году вышла в свет книга немецкого химика Юстуса Либиха «Химия в приложении к земледелию и физиологии». Как гром с ясного неба, поразила она ученых. Либих жестоко высмеял гумусовую теорию. Что же сначала появилось – перегной или растения? Если перегной, то откуда он взялся, а если растения, то чем же они тогда питались? Остроумная и популярно написанная книга Либиха сразу и до основания разбила казавшуюся такой прочной гумусовую теорию.
Но чем, же все-таки питаются растения? – Различными питательными солями, содержащимися в почве, отвечает Либих. Проходит выходной день, и зацветают дополнительные зонтики, расположенные пониже, сбоку. У них сроки урезаны. Так с 1840 года, когда вышла книга Либиха, началось развитие современного учения о питании растений, учения о плодородии почвы. Вековая тайна перестала существовать. Через 250 лет подтвердилась блестящая догадка естествоиспытателя Бернара Палисси.
С тех пор прошло много лет. Шли тридцатые годы нашего века. В Москве в бывшей Петровской, а теперь Сельскохозяйственной академии имени К. А. Тимирязева шла лекция. Присутствующие внимательно слушали стоящего за кафедрой академика. Это был Василий Робертович Вильяме, который читал лекцию о самом важном свойстве почвы – плодородии… Что такое плодородие почвы? Плодородие почвы – это ее способность производить урожай растений, обеспечивая их водой и пищей в нужном количестве и вовремя.
Интересно отметить, что во многих славянских языках слово «плодородие», как и в русском, происходит также от основы «род», «родить». Конечно, чтобы хорошо росли травы и деревья, кустарники и грибы, мхи и водоросли, нужны еще тепло и свет, но снабжение ими растений зависит от солнца, а вот снабжение пищей и водой – целиком от почвы.
Растения пьют то же самое, что и мы с вами, – воду, а питаются совсем другим – различными солями, т. е. именно тем, о чем говорил Либих. Но не все соли служат пищей для растений. Одни соли очень полезны им, а другие, наоборот, вредны. Нужнее всего растениям те соли, которые содержат азот, фосфор и калий.
Без них растения не могут жить, они голодают и гибнут. Чем больше таких питательных солей в почве, тем она плодороднее. Растения не могут жить также без многих других веществ, например, без солей меди, марганца, йода. Правда, эти элементы нужны растениям, как витамины человеку, в очень небольших количествах.
Но всегда ли растения могут усвоить содержащуюся в почве пищу? Оказывается, нет. Дело в том, что соли попадают в растения только с водой. Соли растворяются в ней, и через корни всасываются растением. Если в почве мало воды, то растение начнет страдать от недостатка пищи. Может быть и другая беда: пищи в почве много, но она находится в нерастворимом состоянии. Как тут быть растениям? Им на помощь приходят микроорганизмы, живущие в почве. Однако в разных почвах они неодинаковы.
Там, где в почву, легко проникает воздух, преобладают аэробные (от греческого слова «аэр» – воздух) микроорганизмы; где воздуха нет, живут анаэробы, способные обходиться без свободного кислорода. Аэробные микроорганизмы – это без устали работающие повара, которые день и ночь готовят пищу растениям из сложных нерастворимых органических соединений. Анаэробные микроорганизмы выступают в роли заготовителей, разрушая растительные и животные остатки не полностью.
Они постепенно превращают их в такие соединения, в которых пища для растений сохраняется долгое время. Так при помощи микроорганизмов растения в течение всей жизни получают пищу из почвы. Но поглотить эти питательные соли, свою пищу, растения могут только с водой, в растворенном состоянии. Поэтому не менее важно, чтобы в почве всегда было достаточно воды: много воды – корням нечем дышать, мало воды – растения будут голодать. Поэтому как слишком влажная, так и слишком сухая почва не будет плодородной.
Сейчас с одного гектара колхозных и совхозных полей собирают в среднем по 30-40 центнеров пшеницы, 300-350 центнеров картофеля, 350-400 центнеров сахарной свеклы и сотни центнеров других культур. Более 100 центнеров зерна с гектара получают передовики-рекордсмены. А в опытных посевах урожаи бывают значительно выше. Но мы здесь учли только увозимый с полей урожай. А сколько ценных растительных остатков, дающих перегной, остается в почве! Какие «урожаи» дают леса, степи! От чего же зависит плодородие почвы? От многих факторов… В первую очередь от количества перегноя.