Рис. 2. Состав плодородной почвы (по К. Хайницу)

Доступность элементов питания зависит от того, насколько прочно они связаны молекулярными силами с минеральной или органической частью почвы. Элементы, которые входят в состав кристаллической решетки минералов или необратимо адсорбированы на поверхности почвенных частиц, недоступны корням растений. Элементы, которые связаны слабыми молекулярными силами на поверхности коллоидных частиц или находятся в почвенном растворе, могут быть поглощены корнями растений.

Вторая важная составляющая часть почвы — органическое вещество. Оно образовалось в результате жизнедеятельности растений и различных населяющих почву живых существ. Значительная часть органического вещества почвы состоит из растительных остатков, главным образом корней, находящихся в разной степени разложения. Наиболее ценная часть органического вещества — гумус — комплекс специфических органических веществ, образующихся только в почве. В почве постоянно идет процесс, подобный процессу пищеварения: отмершие растительные остатки сначала разлагаются до простых низкомолекулярных органических соединений, а затем из них уже синтезируются гумусовые вещества с более крупной и тяжелой молекулой. Именно они придают земле темный цвет.

Растительные остатки являются как бы банком органического вещества, из которого почвенные организмы черпают материал для поддержания своей жизни и для создания гумусовых веществ. Поскольку образование гумуса — микробиологический процесс, то он требует условий, необходимых для любого жизненного процесса: вода, воздух, температура, пища и т. д. При сильной засухе или, наоборот, при переувлажнении образование гумуса заторможено. Например, на заболоченных переувлажненных почвах из отмерших растений образуется торф — полуразложившиеся растительные остатки. Торфяные почвы очень богаты органическим веществом, но тем не менее бедны гумусом.

Содержание органического вещества в пахотных почвах средней полосы колеблется от 1,3% (на песчаных почвах) до 5% (на суглинистых плодородных почвах).

Черноземы, у которых содержание органического вещества в пахотном горизонте достигает 8%, а мощность гумусового горизонта — до 80 см, являются уникальными по своему плодородию почвами. Они есть только в России и на Украине. Очень похожи на них плодородные почвы прерий на Среднем Западе США.

Гумус — коллоидное вещество, а коллоиды -—мельчайшие частички, которые так же, как и минеральные илистые частицы, способны удерживать на своей поверхности минеральные элементы питания растений в доступной для них форме. Тут важно обратить внимание на слове «удерживать». Это значит, что элементы питания связаны с поверхностью органических частичек слабыми силами, которых достаточно, чтобы предохранить их от вымывания дождевыми водами из корнеобитаемого слоя почвы. Если в почве, например в песчаной, мало коллоидных частиц, то элементы питания находятся в свободном состоянии в почвенном растворе и легко вымываются в нижние горизонты, где от них нет никакого проку.

Гумус служит хранилищем основных элементов питания растений — азота, фосфора и калия. Гумус неоднороден по своему составу. Промежуточные нестойкие продукты синтеза и распада, которые называют эффективным гумусом, служат основным источником питания для почвенных организмов. В результате их деятельности он быстро минерализуется, выделяя азот, фосфор, серу и другие содержащиеся в нем вещества, которые поглощаются растениями.

Конечные продукты микробного синтеза образуют стабильный гумус. Это трудноразлагающиеся высокомолекулярные органические вещества, образующие комплексы с минеральной частью почвы. Накапливаясь в течение многих лет, они создают основу плодородия почвы. В легких песчаных почвах они увеличивают водоудерживающую способность, в глинистых — способствуют созданию комковатой структуры и, следовательно, улучшению аэрации и водопроницаемости. В стабильном гумусе накапливаются и сохраняются запасы питательных веществ, которые при необходимости могут медленно высвобождаться и переходить в доступную для растений форму.

Рис. 3. Образование органоминеральных соединений в почве (по К. Хайницу)

Органические удобрения, которые мы вносим в почву, превращаются главным образом в эффективный гумус, который полностью минерализуется в течение одного — трех сезонов. Регулярное ежегодное внесение органических удобрений создает условия для накопления более стойких соединений и образования стабильного гумуса. Таким образом, основа плодородия — стабильный гумус — создается не сразу, а является результатом регулярного многолетнего применения определенных приемов удобрения и обработки почвы. Описанию этих приемов и посвящена данная книга.

И, наконец, третья составляющая почвы — ее живой компонент, разнообразные представители растительного и животного мира, объединенные под общим названием «почвенная биота». Большей частью это микроскопические создания, не видимые простым глазом, и поэтому нам очень трудно представить себе, что они составляют значительную часть почвы.

Приводятся такие цифры: в плодородной пашне в слое 0–25 см на 1 га содержится 5–10 т простейших растительных и животных организмов, не считая дождевых червей, вес которых составляет в среднем 0,8 т/га. По другим данным, вес живых организмов может достигать десятков тонн на гектар. Эта величина очень сильно варьирует в зависимости от свойств почвы и метода подсчета, но во всех случаях она выглядит достаточно внушительно.

Живые существа, содержащиеся в почве, неустанно трудятся, перерабатывая грубое органическое вещество и превращая его в гумус. Поэтому мы с полным основанием можем назвать подземный живой мир «подземной коровой». Обычная корова пасется на поле, поедает траву, переваривает ее и превращает в навоз, который удобряет почву. «Подземная корова» переваривает растительные остатки и обогащает почву доступными растениям элементами питания. В здоровой почве «подземная корова» вносит значительно больший вклад в плодородие почвы, чем любое удобрение.