В теплицах, где не вносят дополнительный СО2, в летний солнечный день листья быстро его «выедают», содержание падает ниже 0,01 % и фотосинтез прекращается, а в почве днем концентрация СО2 очень высока из-за разложения органики, но корни ее почти не усваивают. В растения углерод поступает всегда из воздуха, в листьях (и в корнях) синтезируются более сложные органические соединения. Эти соединения поступают в почву и разлагаются гетеротрофными микроорганизмами.
Получается, сколько органики растение синтезирует и отдает почве, столько и поступает энергии для жизни биоты. Но садовод может внести в почву дополнительную органику, чем резко ускорит процессы почвообразования, или неразумно внести минералку и пестициды, тем самым замедлит эти процессы.
Правильнее именно фотосинтез, точнее, производство растением органических веществ рассматривать как основной процесс, а далее смотреть, что улучшает ситуацию. Например, продолжительность и интенсивность света, содержание СО2 в воздухе, точнее, поднос ветерком к листьям СО2, его содержание в микрозонах устьиц. Наличие и доступность питательных веществ в почве, а также влаги и тепла. Наличие симбионтной биоты в почве со своими нужными растениям гормонами и витаминами.
Приведу примеры, чтобы оттенить важную мысль. Внесите в виде мульчи на одну грядку траву люцерны или льна, на другую – траву лебеды. Стебель люцерны очень прочный. Он состоит из сложных прочных молекул лигнина, при этом вместе с целлюлозой этот лигнин включен в прочнейшие стенки клеток растения. Разорвать эти связи способны ферменты редких грибов. Поэтому гумус из этого лигнина сохраняется в почве сотни лет и определяет ее пористость.
Лебеда состоит из простых белков, сахаров и небольшого количества целлюлозы. Разлагается очень быстро, почти не оставляя гумуса, сразу включаясь в пищевые цепочки микроорганизмов, поставляет растениям много азота. Микроорганизмы так же быстро или умирают, или поедаются хищниками и кормят азотом растения, а вот гумуса после себя почти не оставляют, потому что они не содержат структурно сложных молекул, таких как лигнин и целлюлоза.
На первой грядке растения вырастут слабее, а гумуса станет больше, на второй растения будут жировать, а содержание гумуса падать.
Лигнин появился в растениях в процессе эволюции не сразу, а только тогда, когда в них появились сосуды. В отличие от целлюлозы, которая состоит из линейных цепочек сахаров, лигнин состоит из молекул с трехмерной закольцованной структурой.
Грибы (бактерии) своими ферментами легко разрушают целлюлозу и черпают из нее энергию, для разложения же лигнина ферментов и энергии надо затратить больше, а так как в лигнине практически нет азота и других дефицитных элементов, то ради одной энергии углерода биота с ним «не связывается».
Сосудистые растения приспособились утилизировать лигнин, с помощью лигнина укреплять стенку проводящих сосудов. Как только в природе появился опад сосудистых растений, то есть образовалось много лигнина, появились и грибы базидиомицеты, которые его переводят в гумус.
В почве гумус включился в дальнейшие цепочки почвообразования и сыграл ведущую роль для «строительства домов и городов» для почвенной биоты, определяя структуру почвы и ее способность делать доступными для корней дефицитные минералы почвы.
Почитаем, что пишут ученые, как образовался гумус черноземных степей:
«Максимальное накопление гумуса в мощных тучных черноземах связано с разложением большого количества корневых остатков в условиях весеннего максимума влаги при ограниченном сквозном промачивании гумусового горизонта.
Сухой летний период играет важную роль в образовании и накоплении гумуса черноземов по следующей причине: недостаток влаги в почве к концу лета подавляет жизнедеятельность микроорганизмов, разлагающих и минерализующих растительные остатки, но в это время продолжают интенсивно работать ферменты, играющие существенную роль в процессах собственно гумификации.
В течение вегетационного периода содержание гумуса в типичном черноземе под целинной степью закономерно изменяется, уменьшаясь приблизительно к концу июня и снова повышаясь в сентябре. Гумус обильно снабжает элементами минерального питания интенсивно вегетирующую в это время растительность.
В конце же лета, она как бы отдает почве новое синтезированное органическое вещество взамен старого, израсходованного почвой на минерализацию в период бурного роста вегетативной массы.
В самом верхнем наиболее корнеобитаемом слое чернозема (0–5 см) сезонные изменения содержания гумуса достигают 2 %: содержание гумуса сначала уменьшается с 10–11 до 8–9 %, а к осени более или менее восстанавливается до первоначального уровня. Потеря 1–2 % гумуса – это 25–30 т/га.
Невозможно предположить, что такое количество гумуса за 2–3 мес. может восстановить опад корней. Самих корней в верхнем 20-сантиметровом слое чернозема содержится 18 т/га. Откуда же берется органический материал – источник пополнения гумуса в черноземе к концу вегетационного периода?
Этим источником являются не только опад корней и не только надземная масса степных трав после ее отмирания, но и прижизненные корневые выделения, которые тоже подчинены сезонной ритмике и достаточно обильны в целинно-степных черноземах…»
Я хочу подчеркнуть, что даже в степях, в дикой природе гумус прирастает очень медленно, тысячи лет. А вот падает в периоде вегетации растений летом на 2 %. Посадка сидератов не меняет скорости накопления гумуса.
Да, сидераты осенью дадут прибавку 1–2 % гумуса, но ведь за лето они и съедят эти 1–2 %. Без внесения щепы из сладких веточек или другой дополнительной органики нам не обойтись.
Последние годы я все свои земли стал опрыскивать гуматами весной и осенью («Агровит-Кор»), их еще называют катализаторами почвообразования, поэтому за лето у меня гумуса разрушается менее 1,5 % и прибывает к осени выше 2,5 %. Почва становится темнее и структурней, в сентябре теплой и мягкой как перина.
Повторение – мать ученья
Теперь вам стала понятна роль гумуса в эволюции растений? Нет? Поговорим еще.
В свежем опаде находится много разных органических молекул, некоторые из них быстрее перерабатываются почвенными организмами, чем лигнин или целлюлоза.
Например, крахмал и аминокислоты – это простые органические молекулы, первыми вступающие в процесс разложения. Очень много почвенных бактерий и грибов имеют ферменты, необходимые для этого процесса. Все видели, как быстро скисает мясной бульон или ягодный сок.
Разложение крахмала и аминокислот обеспечивает большую часть энергетических потребностей микроорганизмов почвы. Поэтому так эффективны подкормки растений настоями, например крапивы или окопника, где много сахаров и белка.
В противоположность этому фенольные соединения, воски и лигнин состоят из более сложных органических молекул, в почве не деградируют в течение очень длительного периода времени. Но бактерии, грибы, черви с клещами перерабатывают органику, если есть влага, воздух, нужный уровень pH и температура. Об этом часто забывают начинающие.
