Выращивание растений в почве и без почвы

Выращивание растений в почве и без почвы

Первичный фактор – почва – теснейшим образом связан с сельскохозяйственным производством с незапамятных времен. В самых широких кругах еще до наших дней считалось само собой разумеющимся, что содержащая гумус естественная почва с ее бесконечным разнообразием мелких и мельчайших организмов является неотъемлемым условием для нормального роста растений. Мы же утверждаем, что можно прекрасно обойтись и без почвы, и постараемся обосновать это утверждение.

Для того, кто имеет участок земли для выращивания растений, должно быть хорошо известно выражение "спелость почвы". С богатыми питательными веществами спелой почвы получают наивысшие урожаи. Попробуем исследовать спелую почву и почву вообще повнимательней для того, чтобы определить условия, при которых растения развивается наиболее пышно.

Мы рассматриваем почву, то есть верхний рыхлый заселенный растениями, выветрившийся слой земного шара, как трехфазную систему, характеризующуюся всегда присутствующими тремя фазами: твердой, жидкой и газообразной. Любая почва может служить местом обитания и источником питания для растений только в случае благоприятного сочетания этих трех фаз.

В спелой почве соотношение этих величин, то есть твердой, жидкой и газообразной фаз, соответствует пропорции 50:25:25. Половина объема почвы состоит, таким образом, из пористого пространства, которое опять таки на половину заполнено почвенным раствором и наполовину – почвенным воздухом.

Твердые составные части почвы – это преимущественно твердые неорганические материалы. Они представляют собой продукт выветривания горных пород с размерами от крупных обломков до мельчайших частиц. Органическая часть твердой фазы почвы состоит из продуктов разложения животных и растительных организмов и продуктов обмена животных и микроорганизмов.

Естественная почва отличается бесконечным многообразием микроорганизмов, питающихся органической частью почвы. В ходе этого процесса органические вещества полностью разлагаются до образования воды и углекислоты, причем содержащиеся в органической массе минеральные продукты питания растений переводятся в форму, в которой они могут усваиваться растениями. Попутно микроорганизмы благодаря сложным химико-биологическим процессам способствуют дальнейшему выветриванию неорганических частиц, причем освобождаются новые количества питательных веществ растений. Таким образом, мы можем констатировать, что совокупность организмов, обитающих в почве, выполняет в ней крайне важную задачу – в сочетании с другими факторами (различные факторы выветривания) непрерывно пополнять источники питательных веществ в почве.

Рис. 24. Сравнение структуры спелой почвы (слева) и гравийного субстрата (справа).

В ходе только что описанного процесса так называемой минерализации получаются такие питательные вещества растений, как азотная, фосфорная и серная кислоты и т.д., которые образуют соли с кальцием, калием, магнием и т.д.

Образование или освобождение жизненно важных микроэлементов (бор, медь, марганец и т.д.) происходит совершенно аналогичным образом. Все эти важные для питаний растений химические соединения могут быть поглощены ими только с водой, служащей средством растворения и перемещения. Таким образом почвенная влага представляет собой питательный раствор, содержащий вещества, крайне важные для питания растений. Необходимо снова подчеркнуть, что источником питания растений является лишь почвенный раствор с содержащимися в нем питательными веществами. Напротив, органические соединения могут рассматриваться как источники питательных веществ только после их полного микробиологического разложения. (Органические вещества, из которых примерно на 95 % состоит сухое вещество растений, образуется самим растением из воды и углекислоты при помощи солнечной энергии. Они никогда не извлекаются из почвы в готовом виде. Почва лишь поставляет недостающие 5% минеральных соединений).

Не следует забывать, что вода необходимо не только в качестве растворителя и транспортного средства, она служит также и в качестве питательного вещества при построении растения и, кроме того, выполняет иные разнообразные фитофизиологические задачи (например, способствует набуханию коллоидов и т.д.) Ни одно растение не способно расти без воды, и вообще жизнь без нее невозможна. Недостаток почвенной влаги может очень значительно снизить урожай.

Рис. 25. Слева – сплывание почвы препятствует проникновению кислорода к корням; справа – при рыхлом верхнем слое почвы кислород легко проникает к корням.

Теперь о почвенном воздухе. Он должен, по-видимому, играть довольно большую роль, потому что мы всегда стремимся путем обработки почвы способствовать ее аэрации. Это вполне понятно, если учитывать, что каждое живое существо дышит и, следовательно, требует кислорода. Это, естественно, относится не только к корням растений и запасающим органам (клубни, луковицы и т.д.). Но также и к другим организмам в почве. Если поверхность почвы сплывается так, что затрудняется нормальный воздухообмен, или же, если избыточная вода в почве вытесняет почвенный воздух, тогда волей-неволей подземные части растений страдают от недостатка кислорода. Животные организмы, населяющие почву, в этом случае могут конкурировать с культурными растениями в отношении потребления кислорода. Поэтому мы всегда должны заботиться о том, чтобы и подземные части растений были в изобилии снабжены кислородом.

Мы очень кратко обсудили, как должна выглядеть спелая почва, в которой растения, видимо, должны развиваться наилучшим образом, или какой должна быть плодородная почва. Из всего вышесказанного можно сделать вывод об условиях, необходимых для выращивания полноценных растений также и без почвы.

Прежде всего, каждое растение требует местообитания, в котором оно может закрепится корнями. И здесь совершенно все равно, будут ли находится корни в массе рисовой шелухи, гравия, торфяной крошки или каменоугольного шлака. Субстрат выполняет лишь физическую роль и ничего общего с питанием растения не имеет. Для этого служит так называемый питательный раствор.

Питательный раствор, как естественный источник питания растений, должен содержать все соединения, которые необходимы растению для пышного роста и плодоношения в нужной форме, достаточной концентрации и в должных соотношениях. Бесчисленные опыты с питательными растворами позволили настолько хорошо выяснить потребности известных культурных растений, что мы теперь можем составлять рецепты питательных растворов. Периодическое возобновление раствора и регулярное его контролирование и пополнение убыли отдельных компонентов позволяет обеспечить полноценное питание нашим питомцам.

Микроорганизмы, населяющие естественную почву, совершенно излишни при выращивании растений без почвы благодаря использованию готового питательного раствора. Из него растения получают всю пищу в уже усвояемой форме и нет необходимости в ее переработке. Природа того или другого искусственного субстрата не нуждается ни в каком воздействии со стороны почвенных микроорганизмов. (В естественной почве мы весьма благодарны обитающим в почве организмам за образование так называемых почвенных агрегатов.) Таким образом, мы можем выбирать материалы, которые после соответствующей предварительной обработки по своей структуре будут отвечать структуре спелой почвы (50% твердых частиц, 50% пористого пространства).

Этим мы уже обеспечиваем довольно хорошее снабжение зоны роста корней кислородом, причем благодаря способу подачи питательного раствора – а с этим мы познакомимся ниже – мы можем добиться действительно оптимального снабжения воздухом.

Обобщая сказанное, мы констатируем, что растения можно выращивать без всякой почвы. Нужно только уметь наблюдать и имитировать процессы, происходящие в почве. Если мы сможем обеспечивать наших питомцев всем тем, что имеется в плодородной почве, то мы достигнем той же цели – пышного роста здоровых растений.