Если взять две трубки и наполнить одну просеянной мелкой почвой, а другую отсеянными комочками без мелкой пыли, то легко заметить большую разницу в скорости поднятия в них воды. Мелкая почва будет поднимать воду быстро, а почва из комочков с крупными промежутками (у нее разорваны капилляры) будет сильно отставать. Благодаря свойству поднимать воду на большую высоту, почва подает воду корням с больших глубин, действуя как насос.
Но мы напрасно пытались бы использовать это свойство почвы для устройства «почвенного насоса». Устроив почвенную колонку и погрузив ее нижний конец в воду, мы бы подняли ее на большую высоту, но получить воду из почвы не так легко, и, во всяком случае, выливаться из капилляров она не будет. Нужно затратить некоторое усилие, чтобы преодолеть капиллярную силу, удерживающую воду в капиллярах. Растения извлекают эту воду из капилляров силой осмотического давления. Солнце может испарять эту воду и сушить почву силой своей лучистой энергии, а почва будет постоянно пополнять эту убыль непрерывной работой капиллярных сил.
Без затраты силы извне эту воду отнять из почвы нельзя, и поэтому наш почвенный насос выполнил бы только половину работы, то есть поднял бы воду, но не отдал бы этой воды простым самотеком. Если же вместо воды взять какую-нибудь горючую жидкость — керосин, спирт, эфир, бензин, масло, то тогда почва сможет питать пламя «лампы без фитиля» или вернее — с фитилем из почвы. Эту лампу легко соорудить.
Наполните трубку сухой мелкой почвой, предварительно обвязав нижний ее конец тряпочкой, погрузите подвязанный конец трубки с почвой в спирт, керосин и т, п., подождите, чтобы жидкость поднялась по почве доверху, и зажгите ее у верхнего конца (рис. 4).
Рис. 4. «Лампа» без фитиля: А — самые мелкие частицы почвы; Б — средние; В — крупные.
В зависимости от того, насколько плотно заполнена трубка или мелко раздроблена почва, вы получите большее или меньшее пламя, которое будет поддерживаться капиллярным поднятием горючей жидкости в почве. Если вы возьмете несколько трубочек и наполните их почвой, состоящей из комочков разной крупности, то по величине пламени вы сможете судить о роли строения почвы, ее рыхлости и плотности в быстроте подачи воды. Чем почва плотнее уложилась в трубочке или чем мельче она раздроблена, тем подача жидкости будет быстрее и пламя больше; при мелких комочках без пыли пламя будет меньше, а в трубке с крупными комочками получится как бы разрыхленная почва с крупными промежутками, которая будет подавать жидкость настолько медленно, что пламя может и не гореть. Этот опыт нужно проделывать очень осторожно, чтобы не воспламенился спирт, в который погружена трубочка.
На разнице в быстроте подачи воды различно разрыхленной почвой к своей поверхности основаны главнейшие приемы сохранения влаги в почве. Весной почва насыщена водой; уплотненная за зиму, она быстро подает ее к поверхности, где вода испаряется. Почва, таким образом, теряя воду, в конце концов высыхает полностью. Стоит своевременно разрыхлить поверхность почвы, то есть разрушить капилляры и этим замедлить приток воды к поверхности, и вода в почве сохранится. Верхний слой, не получая снизу воды, быстро подсохнет и перестанет ее испарять, а вода останется в нижележащих слоях очень надолго.
Интересно отметить, что внешняя картина этого явления иногда ошибочно приводит к обратному заключению: неразрыхленная с поверхности почва, постоянно питаясь снизу водой, дольше остается сырой и вызывает представление о большей влажности этой почвы по сравнению с поверхностно разрыхленной, быстро подсыхающей. На самом деле влажная поверхность плотной почвы говорит о непрерывном притоке воды снизу, о ее потере и достаточно быстром высыхании всего слоя почвы. В этом легко убедиться, так как неразрыхленная с поверхности почва спустя некоторое время насквозь просохнет, а поверхностно разрыхленная остается под высушенным мелким слоем влажной очень долго.
То же явление происходит при ранней пахоте сырой почвы. Оставленная в плотных пластах пашня благодаря капиллярности почвы и большой поверхности обветривается и сильно высыхает, превращаясь в трудноразбиваемые глыбы. Если же следом за вспашкой поле пробороновать, то высыхание почвы быстро прекратится и она надолго сохранит свою влажность.
В этих случаях почва играет роль фитиля, и от нашего умения зависит воспользоваться этим фитилем для подачи воды растениям или задержать его работу там, где она для нас невыгодна.
Необходимое оборудование: три широкогорлые баночки, три стеклянные широкие трубки, наполненные отсеянной почвой разной крупности, три тряпочки и нитки, бензин или керосин.
Как подсушить и прогреть мокрую дорожку в саду
Сошел последний снег, солнце уже сильно греет, а дорожка в саду все еще сырая и холодная. Несмотря на солнце, она не сохнет и не согревается настолько, чтобы можно было побегать по ней босиком.
Всему виной капиллярная работа почвы. Из-за нее запасенная в почве вода все время поднимается по уплотненной почве к поверхности дорожки и поддерживает ее мокрой, несмотря на сильное испарение воды под лучами солнца. А главное — тепло солнца уходит на это испарение и не нагревает дорожку.
Но ведь мы уже знаем, что стоит разрушить капилляры, проводящие воду к поверхности почвы, как солнце быстро подсушит и нагреет ее, так как тепло не будет тратиться на испарение воды[4].
Возьмите грабли и хорошенько пробороните поверхность дорожки, и вы увидите, как на ваших глазах (не успеете дойти до ее конца) дорожка начнет подсыхать. Сначала вершины взрыхленных комочков почвы покроются светлыми пятнами, а вскоре и вся поверхность дорожки посветлеет, что свидетельствует о ее подсыхании, и сейчас же дорожка начнет согреваться.
Вот так и в поле — боронованием уплотненной за зиму сырой почвы можно сразу достичь двух важных целей: сохранить влагу в почве и прогреть ее, ускоряя возможность посева теплолюбивых растений.
Автоматическое увлажнение гряд
Свойством почвы — капиллярным всасыванием воды — можно воспользоваться для устройства автоматической поливки гряд. При этой системе полива можно постоянно поддерживать нужную влажность почвы и подавать воду в почву по мере ее израсходования растениями и испарения с поверхности.
Возьмите обыкновенную глиняную гончарную дренажную трубу (рис. 5, А), плотно пригоните к обоим ее концам две деревянные пробки с отверстием в каждой для трубки. Законопатьте и залейте смолой все щели в пробках для герметичности соединения и заложите такую трубу (рис. 5, А) со вставленными в ее пробки трубками в гряду на глубину 25–30 сантиметров. Одну трубку надо соединить с резервуаром, наполненным водой и стоящим (рис. 5, Б) поблизости на уровне гряды (погрузив в него конец трубки), а другую трубку (рис. 5, В) вывести наружу и снабдить краном или зажимом. Последнюю выходящую наружу трубку надо вставить в пробку у верхнего ее края, чтобы при наполнении трубы водой через нее выходил весь воздух.
Рис. 5. Автоматическая поливка: А — гончарная труба; Б — трубка, проводящая воду из бассейна; В — трубка для выхода воздуха.
Если через выходящую наружу трубку насосать в трубу воду и закрыть кран, то вода через пористые ее стенки будет засасываться почвой до ее капиллярного насыщения, а израсходованная вода пополняться из резервуара. Главное условие работы этой системы — герметичность всех соединений.
Выгода такой системы (предложенной В. Г. Корневым), заключается, во-первых, в большой экономии воды, которая не просачивается излишне глубоко в почву и не теряется, как это бывает при других системах полива; во-вторых, почва непрерывно поддерживается в состоянии только капиллярного насыщения, никогда не заполняются водой крупные некапиллярные промежутки или поры почвы. Последнее важно для дыхания корней, и при этом не размывается почва, что происходит обычно при поверхностном поливе. И, наконец, при этом полив происходит автоматически.
