С.Ф. Коваль, В.П. Шаманин  "Растение в опыте"

 

В сосудах с насыпным пахотным слоем (обычно без соблюдения генетических горизонтов) вегетационный опыт достаточно корректно отражает взаимодействие растительного организма с химическими и микробиологическими процессами, происходящими в верхнем горизонте почвы. Общие представления о взаимодействии растения с почвой читатель может получить из монографии К.А. Блэк [1973], различные вопросы эколого-генетической адаптации растений к внешним условиям рассмотрены А.А. Жученко [1988].

Вегетационный опыт в почвенной культуре корректен для: 1) установки уровня обеспеченности конкретной почвы запасами минеральных питательных веществ для получения заданной продуктивности растения; 2) определения ближайших эффектов от мелиорирующих веществ (например, извести), но не длительное последействие их, которое зависит от вертикальной миграции почвенного раствора; 3) изучения отзывчивости сортов на уровне физиологии организма на подкормки, гербициды, ретарданты, стимуляторы роста; 4) исследования видовой и сортовой физиологии устойчивости растения к жаре, засухе, заморозкам и др. или к их комбинированному воздействию.

Вегетационный опыт в почвенной культуре на целом растении в сочетании с использованием кондиционеров и установок искусственного климата [Винтер, 1981; Курец, 1969; 1974; Курец, Попов, 1979;], устройствами для взвешивания сосудов, микродатчиками и машинными методами обработки результатов дает экспериментатору очень широкие возможности. Но при этом нельзя забывать его ограничений. Выше было сказано о пригодности вегетационных опытов в песчаной культуре для изучения реакции на водный дефицит. Но экология засухи не исчерпывается дефицитом воды в корнеобитаемом слое. На этапе умеренного сокращения запасов влаги возрастает концентрация нитратов в почвенном растворе, и улучшается режим азотного питания [Куперман, 1969]. Низкие концентрации NaCl, не оказывающие в оптимальных условиях влияния, с испарением части воды возрастают и вносят свой вклад в торможение роста при засухе (табл. 5.1). Эти явления невозможно изучать в песке.

Таблица 5.1. Влияние засухи и NaCl на длину междоузлий стебля (мм) у пшеницы Лютесценс 58 Вариант опыта Междоузлия стебля 7 8 9 (колосовое) Контроль 169 191 310 Увлажнение + NaCl 172 181 303 Засуха 176 124 166 Засуха + NaCl 147 109 146

 

Следует помнить, что в естественной обстановке засуха не возникает внезапно. Пересыхание почвы идет постепенно сверху вниз, и устойчивость многих видов и сортов может базироваться на ускорении роста корней в более глубокие горизонты вслед за уходящей влагой. Эти элементы экологии засухи не могут изучаться при быстром иссушении песка, а только в глубоких (не менее 50-60 см) сосудах с почвой.

Ввиду нарушения естественной плотности, чередования слоев и отсутствия контакта с подстилающей материнской породой наполнение сосуда пахотным горизонтом можно назвать почвой только с определенной натяжкой. Даже уплотнение насыпанного в сосуд пахотного слоя до первозданной плотности не восстанавливает естественной структуры почвенного горизонта и вертикальной миграции почвенного раствора. Последнее менее важно для сельскохозяйственных культур, растущих на ежегодно разрыхляемой почве.

Даже у интенсивных сортов корни проникают в почву глубоко, и максимум ветвления их отмечается в горизонте 20-40 см. В неглубоких вегетационных сосудах корни быстро достигают дна и покрывают его сплошным слоем. Контакт с почвой у такой корневой системы весьма слабый и она использует, главным образом, те вещества, которые легко растворяются в поливной воде и профильтровываются до дна сосуда. В этом случае изучение взаимодействия растения с почвой теряет смысл. Примером такого некорректного эксперимента является широко распространенная методика определения максимального выноса минеральных веществ из гой или иной почвенной разновидности. Для этого 100-200 г почвы помещают в плоский сосуд, слоем около 3 см, и засевают семенами из расчета получения 1 всхода на каждый грамм почвы. Сравнение количества поглощенных растениями минеральных элементов с их остатком в почве служит основанием для суждения о доле доступных питательных веществ. Но такая нагрузка растений на почву создает в ней очень высокую концентрацию корневых выделений и углекислого газа. А это повышает растворимость труднодоступных для растения соединений.

Следует принять за правило (у которого мало исключений), что при постановке вегетационных опытов в почве следует использовать возможно более крупные и, что особенно важно, глубокие сосуды. Полученные в мелких сосудах результаты в значительной степени являются артефактами.

Тот же принцип максимального приближения условий опыта к естественным требует, чтобы вода подавалась в сосуд не поливом сверху, а снизу - через дренажную трубку. Такой полив естественен: в полевых условиях верхние слои почвы менее увлажнены и растения получают основную часть влаги из нижних горизонтов, а не сверху от дождей.

 

Верхний полив не только изменяет естественный градиент влаги на противоположный, но и создает заплывание и уплотнение поверхностного слоя. Мелкое рыхление почвы при этом мало помогает, а глубокое травмирует корни.

Ограниченное число растений в сосуде не позволяет делать заключение о влиянии изучаемых параметров на урожай, который является характеристикой густого посева (агроценоза). В любом вегетационном опыте мы имеем возможность судить только о продуктивности отдельного растения и ее составляющих. Тем не менее, часто встречаются попытки исследовать сложные системные проблемы в вегетационном опыте. Когда- то один из авторов данной книги был свидетелем постановки вегетационного опыта с изучением эффективности системы земледелия Т.С. Мальцева. Некорректность такого эксперимента очевидна. Никогда нельзя забывать, что почва является очень сложной частью природной среды растения, и модельный опыт не отражает всех протекающих в ней процессов, не говоря уже о процессах в биоценозе.