Тесное соприкосновение (срастание) корневых волосков и частичек почвы не раз давало повод для развития гипотезы о возможности непосредственного обмена ионами между почвой и корневой системой, как бы минуя раствор. Еще Либих допускал, что в таких условиях растворение питательных веществ и их непосредственный переход в растение происходит «в порах клеток корня». В 1922 г. к этой идее вернулся Комбер, утверждавший, что при тесном сближении коллоиды почвы и корня образуют как бы единую систему, а поэтому передвижение питательных веществ в них может осуществляться без участия почвенного раствора. Позднее о якобы независимости питания растений от почвенного раствора на этом же основании писали другие ученые, в категорической форме утверждая, что к пассивному поглощению катионов из почвенного раствора присоединяется активное усвоение их благодаря прямому вытеснению из поглощающего комплекса почвы. Роль почвенного раствора в последнем случае исключалась.[ ...]
Экспериментальные доказательства разбираемой гипотезы попыта-лисй дать Пенни и Оверстрит (1939). Теоретическим основанием ее они считают осцилляцию (колебания) адсорбированных коллоидом ионов. Объемы ее могут совпадать у ионов, обменнопоглощенных почвенными частицами и корневыми волосками. При очень тесном сближении последних возможно взаимное вытеснение ионов одного коллоида ионами другого (когда вытесняющий ион попадает на линию притяжения между вытесняемым ионом и поверхностью коллоидной частицы — мицеллы).[ ...]
Значительное число опытов в суспензиях синтетических катионитов глин и почв было поставлено нами и Е. И. Ратнером (1945) с почвами. Горох, ячмень, подсолнечник, кукуруза и прочие растения усваивали калий и другие катионы, обменнопоглощенные средой, без внесения солей, причем большое значение имела степень насыщенности почвы изучавшимся катионом и содержание его в проростках: чем выше была степень насыщенности им почвы и чем меньше его находилось в молодых растениях, тем лучше они поглощали необходимый катион из суспензии.[ ...]
Но означает ли все изложенное, что гипотеза контактного обмена верна? Отнюдь нет. Все опыты велись в суспензиях, и более близким к истине является перенос ионов от адсорбента к корням и обратно через водную фазу, с которой обмениваются ионами и адсорбент и растение. Схематически это показано на рисунке 15 (переносчики Н’,НСОд, но ими могут быть и другие ионы, выделяемые корнями, как органические, так и минеральные).[ ...]
Как видно из рисунка, речь идет не об осмотическом поглощении (всасывании) корневым волоском питательной соли, а об адсорбционном обмене между ним и внешним раствором, или жидкой фазой в более широком смысле, катионами и анионами (показано на примере калия). Это не следует понимать так, что осмос вообще не имеет значения для поступления питательных веществ в растения. Этот путь сохраняет свою роль при поглощении недиссоци-ированных молекул, но в случае обмена ионами (а он преобладает) адсорбция объясняет явление гораздо лучше и с точки зрения скорости процесса, и в отношении движения от меньшей концентрации раствора к более высокой, и применительно к избирательному (неэквивалентному) удалению из раствора одного из ионов любой соли.[ ...]
При некоторой, определенной для каждой почвы, влажности растения завядают и, если содержание воды не увеличивается,— погибают. В количественном выражении эта влажность приблизительно равна двойной максимальной гигроскопичности почвы. Она тем выше, чем тяжелее механический состав почвы и чем больше в ней гумуса. Таким образом, этот мертвый вапас влаги связан с коллоидами почвы и возрастает с повышением их содержания. Чаще всего этот уровень влажности называют «коэффициентом вавядания» растений или влажностью завядания.[ ...]
Интерес к вопросу о возможности питания культур из сухой почвы возник во второй половине XVIII в., когда настоящей теории минерального питания растений еще не было. Так, известный русский агроном того времени И. М. Комов в книге «О земледелии» писал о росте мяты, одна часть корней которой опускалась в воду, а другая — помещалась в сухую почву.[ ...]
Однако лишь полтораста лет спустя вновь вернулись к этой теме и разъяснили, что происходит перекачивание воды через корневую систему из влажной почвы или другого источника в сухую. Проростки пшеницы и ячменя выращивал Бризил (1930) и без разделения корней, но верхнюю их часть он помещал в воздушносухой почве (содержавшей питательные вещества), а нижнюю, прошедшую через сосуд, опускал в банку с водой. Наблюдалось повышение влажности почвы и небольшое усвоение растениями питательных веществ. В полевых условиях воздушные корни кукурузы помещали в банку с сухой почвой; происходило ее увлажнение, отвечающее приблизительно влажности завядания.[ ...]
Т. Д. Корицкая ставила эксперименты с кукурузой, которую она пересаживала в сосуд с черноземной или дерново-подзолистой почвой; нижняя часть была влажной, но не удобрялась, а верхняя высыхала, но была удобрена; между ними закладывалась прослойка из крупного песка, что исключало подъем влаги; азот и калий из сухой почвы растение усваивало слабо, а фосфор почти не усваивало.[ ...]
По близкой методике закладывал опыты с яровой пшеницей Б. А.Чижов (1940). Растения усваивали азот и фосфор, хотя и слабо. 11. М. Смирнов (1958) в аналогичных опытах с кукурузой наблюдал увлажнение через корни растений верхнего сухого слоя почвы за счет отделенного от него нижнего увлажненного; в этих условиях растение хотя и плохо, но поглощало фосфор из сухой прослойки почвы.[ ...]
Рисунки к данной главе:
| Схема усвоения растением калия, адсорбированного почвенными коллоидами |
 |