Влияние железа на состояние почвы

Видео: Маше нужно железо из мяса и прочая чепуха (Marie Novosad “Да, веганство испортило мое здоровье”)

Возможное взаимодействие железных предметов и корневой системы в почве. Как известно, в народе существует устойчивое мнение о пользе помещения в посадочные ямы под плодовые и ягодные растения железных предметов.

Одни связывают это с улучшением роста данных растений, другие – с повышением содержания в их плодах и ягодах железа. В предыдущей статье о роли железа в растениях была показана большая сомнительность в увеличении его содержания в плодах и ягодах от внесения в почву железных предметов. Так, может быть, все-таки помещенные в почву железные предметы, каким-то образом воздействуя на корневую систему, улучшают рост растения? Вот этот вопрос я и хочу рассмотреть в данной статье.

Исследованиями в 20 веке было выявлено, что в основе жизнедеятельности всех живых организмов лежат различные электрические явления. Естественно, электрические явления присутствуют и во всех растениях, и у всех почвенных организмов.

Наличие электрических явлений в живых организмах создает вокруг них электрические поля, называемые биогенными. Эти биогенные электрические поля взаимодействуют с внешней средой, с естественными атмосферным электрическим и геомагнитным полями, с биогенными электрическими полями других живых организмов и соответствующим образом изменяются.

Но электрические явления происходят не только в растениях и почвенных микроорганизмах, но и в почве. Основные электрические характеристики самого верхнего слоя земли, в котором размещается корневая система растений, определяет почвенный раствор – поставщик питания всех растений. Он состоит из ионов разнообразных веществ, обладающих разными зарядами. Взаимодействие ионов и вызываемых ими электрических полей в растворе с почвенными частицами и с корневой системой растения и ее электрическим полем весьма сложное. Электрическое поле корневой системы заставляет двигаться ионы почвенного раствора в ее сторону. По наблюдениям, передвигаясь по силовым линиям данного поля, ионы аккумулируются в строго определенных участках корня, специфических для каждого иона, где и поглощаются корневой системой. Нетрудно представить, что любое внешнее электрическое поле равной или большей мощности будет изменять электрическое поле корня конкретного растения и влиять на его поглотительную способность, а следовательно, и на рост растения. Создателями таких внешних электрических полей, например, могут являться различные внешние источники постоянного или переменного тока при пропускании его через почву. Подобное искусственное пропускание тока через почву получило название электризация почвы.

Под электризацией почвы понимают, прежде всего, способ влияния на корневую систему растения – на ее поглотительную способность. К настоящему времени накоплено много данных, показывающих, что слабый электрический ток, пропущенный через почву, стимулирует в растениях ростовые процессы. Нужно отметить, что опытов по электризации почвы было проведено очень много, как у нас, так и за рубежом. Установлено, что это воздействие изменяет также передвижение различных видов почвенной влаги, способствует растворению ряда трудноусвояемых для растений веществ, провоцирует самые разнообразные химические реакции, в свою очередь изменяющие реакцию почвенного раствора в нужную сторону. При электровоздействии на почву слабыми токами в ней лучше развиваются и почвенные микроорганизмы. Определены и параметры электрического тока, оптимальные для разнообразных почв: от 0,02 до 0,6 мА/кВ см для постоянного тока и от 0,25 до 0,5 мА/кВ см для переменного тока частоты 50 гц. Вопросы, связанные с особенностями электризации почвы, были достаточно подробно освещены в моей большой статье "Электричество и растения" ("УС" № 35/2003 год).

Однако на практике ток указанных параметров даже на одинаковых почвах может и не вызвать усиления роста растений и увеличения урожая. Это объясняется тем многообразием факторов, которые возникают при взаимодействии электричества с почвой и возделываемыми на ней растениями. В почве, принадлежащей к одной и той же классификационной категории, могут быть совершенно различные концентрации водорода, кальция, фосфора и других элементов, могут быть разные условия аэрации, а следовательно, и прохождение собственных окислительно-восстановительных процессов и ряда других процессов. Наконец, не надо забывать и о постоянно изменяющихся параметрах атмосферного электричества и земного магнетизма, значительно влияющих на электрические явления в почве. Многое также зависит от применяемых электродов, направления протекания тока (обычно используют протекание тока перпендикулярно корневой системе) и способа электровоздействия (постоянно, кратковременно и так далее). Обычно положительного эффекта от электризации почвы внешними источниками тока в каждом конкретном случае можно добиться только подбором вида и величины тока, направления его протекания и времени воздействия с учетом особенностей характеристики почвы и ухода за ней.

А что же происходит с помещенными в почву непосредственно в почвенный раствор железными предметами? В предыдущей статье "Роль железа в растениях" говорилось, что в связи с наличием в железных предметах различных примесей в присутствии почвенного раствора (электролита) на их поверхности происходят электрохимические реакции между частицами примесей и металлической решеткой железа, приводящие к разрушению этих предметов. Но, согласно положениям электрохимии, если металлический электрод (в нашем случае железный предмет) погрузить в раствор, содержащий ионы того же металла (в почвенном растворе всегда хоть в малом количестве содержатся ионы железа), то атомы металлической решетки электрода должны переходить в раствор и образовывать гидратированные ионы металла. В то же время гидратированные ионы приобретают электроны на электроде и образуют атомы металла. В результате они становятся частью металлической решетки. В конце концов, на электроде устанавливается равновесие.

Процесс, идущий в прямом направлении, представляет собой восстановление, при котором гидратированные ионы металла в растворе отбирают электроны у электрода. Это приводит к дефициту электронов на рассматриваемом электроде и, следовательно, к возникновению на нем положительного заряда. Вместе с тем, в обратном процессе, то есть в процессе окисления, атомы металлической решетки переходят в раствор, образуя гидратированные катионы. Это приводит к образованию избыточных электронов на данном электроде и возникновению на нем отрицательного заряда. От того, какой из этих двух противоположных направленных процессов преобладает, а следовательно, и от того, в какую сторону смещено равновесие, зависит заряд рассматриваемого электрода. Положение равновесия зависит от целого ряда факторов, в том числе от химической природы металла, концентрации ионов в электролите и от температуры. Если равновесие сдвинуто в прямом направлении, то восстановление преобладает над окислением и, следовательно, электрод приобретает положительный заряд. Если равновесие сдвинуто в обратном направлении, окисление преобладает над восстановлением и, следовательно, электрод приобретает отрицательный заряд. В любом случае происходит разделение зарядов, а значит, возникает разность потенциалов между электродом и ионами в растворе. Рассматриваемый электрод обычно называют полуэлементом.

Видео: Как влияет на работу металлоискателя минерализация почвы

Если в посадочной яме находится несколько железных предметов, имеющих небольшие размеры, или один железный предмет значительной длины, то в связи с разным количеством ионов железа в почвенном растворе в разных местах ямы разность потенциалов между малыми железными предметами и ионами в растворе будет разная, а у железного предмета значительной длины эта разность потенциала будет разная на разных его участках. Таким образом, из-за разности потенциалов между двумя разными малыми железными предметами или двумя разными участками железного предмета значительной длины и ионами в почвенном растворе будет наблюдаться протекание тока. То есть каждая такая пара полуэлементов будет представлять собой самый обычный гальванический элемент, который может состоять не только из электродов, изготовленных из разных металлов и погруженных в растворы, содержащие одноименные с ними ионы, но и из одинаковых электродов, погруженных в растворы одного и того же электролита с различной концентраций ионов. Такой гальванический элемент называется концентрированным. Электродвижущая сила (Э.Д.С.) концентрированного элемента равно разности электродных потенциалов составляющих его электродов. Для корневой системы растения подобные гальванические элементы из-за погруженных в почвенный раствор железных предметов будут представлять собой внешние источники постоянного тока.

В 70-80-е годы прошлого века украинским ученым из г. Кировграда И. П. Иванько были проведены большие экспериментальные исследования электрических свойств гальванических элементов из погруженных в почвенный раствор различных железных (стальных) предметов. В частности, при нахождении в почве куска стального провода им действительно были обнаружены на его поверхности в результате окислительно-восстановительных реакций разнесенные катодные и анодные зоны. В итоге на межфазных границах этих зон возникает разность потенциалов, достигающая 40-50 мВ. Образуется она и между двумя проводами, уложенными в почве. Если провода находятся, например, на расстоянии 4 м, то разность потенциалов между ними составляет 20-40 мВ. Но она сильно изменяется в зависимости от влажности и температуры почвы, ее механического состава, количества разных удобрений и других факторов.

Э.Д.С. между двумя стальными проводами в почве И. П. Иванько назвал "агро-Э.Д.С.", ему удалось не только ее измерить, но и объяснить общие закономерности, по которым она образуется. Характерно, что в определенные периоды, как правило, при смене фаз луны и изменении погоды, стрелка гальванометра, при помощи которого замерялся возникающий между проводами ток, резко меняет положение – сказываются сопровождающие подобные явления перемены в состоянии электрического поля атмосферы и геомагнитного поля Земли, передающиеся почвенному раствору.

Исходя из приведенных представлений, И. П. Иванько предложил создавать электролизуемые агрономические поля. Для чего специальный тракторный агрегат щелевателем-проводоукладчиком распределяет сматываемый с барабана стальной провод диаметром 2,5 мм по дну щели на глубину 37 см. Пройдя гон, тракторист включает гидравлику на подъем, рабочий орган выглубляется из почвы, а провод обрубается на высоте 25 см от поверхности почвы. Через 12 м по ширине поля операция повторяется. Заметим, что размещенная таким образом проволока не мешает проведению обычных агротехнических работ. Ну, а если потребуется, то такие стальные провода легко удалить из почвы при помощи узла размотки и намотки мерной проволоки.

Видео: Состояние почвы на грядках весной.

И. П. Иванько экспериментально установлено, что при предложенном им способе на электродах находится "агро-Э.Д.С." величиной 25-35 мВ. Поскольку электроды имеют разную полярность, между ними через влажную почву возникает замкнутая электрическая цепь, по которой течет постоянный ток плотностью от 4 до 6 мка/кв.см. Проходя через почвенный раствор как через электролит, этот ток поддерживает в плодородном слое процессы электродиализа, электрофореза, электролиза благодаря чему необходимые растениям химические вещества почвы переходят из трудноусвояемых в легкоусвояемые формы. Также под воздействием электрического тока все растительные остатки, семена сорняков, отмершие животные организмы, благодаря стимуляции почвенных микроорганизмов, быстрее гумифицируются, что ведет к росту плодородия почвы. Поскольку при протекании через почвенный раствор корневой системы растения ток создает электрическое поле, которое при взаимодействии с электрическим полем корня растения стимулирует его поглотительную способность воды и питательных веществ, и тем самым стимулируется рост и продуктивность растения.

Как видно, в данном варианте электризация почвы возникает без специального искусственного источника энергии, лишь в результате протекания электрохимических реакций между помещенными в почвенный раствор железными (стальными) предметами. Между тем за счет этой «даровой» энергии в эксперименте получена весьма высокая прибавка урожая зерна до 7 ц с гектара. Поэтому помещение в посадочные ямы особым образом железных предметов, лучше протяженной формы, оказывается действительно полезным по указанным выше причинам. Конечно, если железные предметы будут размещаться где-то в одном месте ямы, где концентрация ионов железа в почвенном растворе будет практически одинакова, то никакого протекания тока между этими предметами не будет наблюдаться, не будет при этом, естественно, наблюдаться и никакого эффекта стимуляции. Очень малая Э.Д.С. и протекание очень малого тока будет наблюдаться и при помещении в яму малых железных предметов, например, как советует автор вопроса, удобрять землю в яме гвоздями, а значит, и также не будет наблюдаться эффекта стимуляции. Лучшим вариантом является помещение в посадочные ямы двух кусков стального провода, двух стальных прутьев или отрезков труб, двух железных листов.

Указанные железные предметы должны обязательно располагаться с двух противоположных сторон ямы в корнеобитаемом слое почвы таким образом, чтобы протекание возникающего при этом электрического тока и образованного током электрического поля было перпендикулярно корневой системе растения и чтобы ток и поле обтекали как можно большее число всасывающих корешков корневой системы. Но стимулирующее действие помещенных правильным образом нужных железных предметов в посадочную яму будет сказываться недолго, пока корневая система не выйдет далеко за пределы ямы, то есть только в молодом возрасте растения. Поэтому для обеспечения стимуляции роста и продуктивности растения в течение всей его жизни протяженные железные предметы (проволока и другие) должны располагаться за пределами возможного распространения корневой системы с двух сторон на глубине максимального расположения всасывающих корешков, направление протекания тока при этом должно быть перпендикулярным корневой системе. Например, отрезки стальных проводов около рядов плодовых деревьев могут быть уложены с двух сторон в почву на расстоянии 3-3,5 м на глубину 40-50 см, около рядов ягодных растений – на расстоянии 1,5-2 м на глубину 30-40 см. Точно также стальные провода можно укладывать в траншеи около плантаций земляники на глубину около 15 см, около плантаций овощных, цветочных и других культур, выбирая приемлемые расстояния между проводами и нужную глубину их укладки. У И. П. Иванько эффективной даже была укладка проводов на расстоянии 12 м.

Вот так рекомендация реализатора о помещении в посадочные ямы железных предметов для увеличения содержания железа в плодах оказалась неверной и вылилась в три большие мои статьи. В конце концов оказалось, что помещаемые в посадочные ямы определенным образом железные предметы могут стимулировать рост и продуктивность растений. Разумеется, находящиеся в почве для стимуляции железные предметы не являются вечными, они быстро разрушаются от коррозии и от происходящих в почве электрохимических реакций между железными предметами и почвенным раствором. Поэтому на весь век жизни яблони и груши (на 25-30 лет) и даже на век жизни смородины, крыжовника, жимолости, малины (на 10-15 лет) их может не хватить (чем толще провод, тем больше срок его жизни). Тогда придется делать прокладку новых проводов или других протяженных предметов. Я полностью поддерживаю позицию автора вопроса, вызвавшего написание мною указанных статей, об очень критическом отношению ко всем рекомендациям, высказываемым реализаторами любых садоводческих товаров. По моему мнению, садоводам следует обязательно поэкспериментировать, прежде чем внедрять у себя на садовых участках стимуляцию роста и продуктивности растений с помощью помещенных в почву разных железных предметов.

В. Н. Шаламов

(Уральский садовод, 3 октября 2007)

Внимание, только СЕГОДНЯ!