Опыты

Опыты всегда начинались при комнатной температуре; затем при 35—50° или при 0—5° — не всегда в одинаковом порядке; но под конец вещество снова оставлялось при ком­натной температуре для убеждения в том, что быстрота разло­жения при равных условиях осталась неизменною. В табли­цах для удобства результаты расположены по возрастающим температурам.

1-й ряд опытов над свежей березовой листвой (десятиты­сячные доли грамма угольной кислоты, выделявшейся 100 граммами разлагающегося вещества). Останавливаясь пока на этих опытах и сравнивши получен­ные цифры, мы можем вывести из цих следующие заключения.

  1. Разложение органических растительных веществ может происходить и при низкой температуре (0—5°), и при доста­точной влажности вещества; разложение это никак нельзя назвать очень слабым. При 40—70% влажности количество углерода, выделяющегося ежедневно в виде угольной кислоты, «оставляет иногда до 2% всего углерода, находящегося в раз­лагающемся веществе.
  2. С возрастанием температуры разложение быстро усили­вается, если только разлагающееся вещество достаточно влажно. Для свежих растительных остатков наиболее благо­приятная разложению температура около 35—37°. При темпе­ратурах более высоких разложение становится медленнее.
  3. Вещества, содержащие только гигроскопическую воду (11.7% в березовой листве и 10.9% в сене), могут разлагаться, хотя и медленно; температура не оказывает в таком случае сильного влияния на разложение; при такой влажности с воз­растанием температуры даже до 65° разложение иногда уско­ряется, оставаясь все-таки незначительным (хотя для сена не замечено усиления разложения при 50°).
  4. Вещества, высушенные более сильно (листва с 3.6% воды; через нее проходил воздух, бывший в соприкосновении с кусками едкого кали и не проходивший потом через воду), начинают разлагаться, хотя и очень слабо, при сравнительно очень высоких температурах (50—65°).

Те же самые заключения приложим и к разлагающейся свежей еловой хвое, за исключением того, что при 48° она разлагалась сильнее, чем при 35°. Вообще разложение хвои представляет некоторые различия от разложения березовой листвы и сена, вероятно, вследствие содержания в хвое смолы и эфирных масел. Ход разложения свежей хвои представлен в следующей таблице:

3-й ряд опытов. Свежая еловая хвоя. Значение цифр то же.

Предыдущие опыты показывают разложение растителыных веществ, до того не подвергавшихся разложению. Для того чтобы получить более ясное представление о разложении растительных остатков вообще, необходимо было исследовать разложение их и в то время, когда они находятся уже в зна­чительно подвинувшейся стадии разложения. С этой целью вещества, употребляемые для опытов, при самом начале послед­них уложены были в небольшие чашки и поддерживались во влажном состоянии; чашки для предохранения от пыли постоянно были закрыты бумагою. Вес первоначально положенного в чашки сухого вещества был определен; затем в то время, когда уже значительно разложившиеся вещества эти брались для исследования, они тоже взвешивались, и в них определялось содержание сухого веще­ства. Таким образом возможно было определить потерю сухого вещества, проистекавшую от разложения.

Изменения внешнего вида разлагавшихся при таких усло­виях растительных веществ и вообще явления, замеченные при таком процессе, описаны будут впоследствии; теперь же мы обратимся к рассмотрению того, какое влияние оказывают температура и влажность на разложение этих веществ, уже значительно разложившихся раньше. С такими веществами произведены были следующие четыре ряда опытов. 4-й ряд опытов. Березовая листва, разлагавшаяся 8У2 меся­цев. При разложении в этот период времени потеря твердых веществ составляла 43.1% первоначального веса сухого веще­ства. Значение цифр такое же, как и в предыдущих опы­тах.

Вещество, раз начавшее гнить, никогда не исчезнет совершению. Но в настоящее время мы не знаем ничего о раз­ложении в очень дальние периоды, и, во-вторых, правило это может быть справедливым только для одинаковых условий разложения, чего в природе ни в каком случае быть не может. Но так как в большинстве случаев о процессах разложения органических веществ в природе достаточны пока представле­ния только в крупных чертах, то для небольшого числа лет и для условий, остающихся приблизительно одинаковыми, применение указанной прогрессии может принести существен­ную пользу. Нужно заметить, однако, что правило это вероятно и для долгих периодов разложения. Это я заключаю из следующего произведенного мною опыта.

Почва № 27  содержащая 10.884% перегноя, была взята в количестве 500 г и помещена в трубку, нз какой обыкновенно производились опыты над разложением органи­ческих веществ. Почва смочена была водою до 1/3 влагоемкости (после опыта влажность ее была 26.34%) и оставалась в трубке 6 дней при медленном токе насыщенного водяными парами

Воздуха. Одновременно с этим было взято 56.70 г сена, разла­гавшегося около 3 лет; в нем было 50.44 г сухого вещества, т. е. столько же, сколько в 500 г чернозема содержалось орга­нических веществ. Они смочены тоже до 1/з влагоемкости (после опыта было 41.45% воды). Воздух пропускался тоже 6 дней. Затем начаты определения угольной кислоты.

Разница между обоими числами не велика: может быть, она обусловливалась отчасти разницею во влажности почвы и сена, но угадать, насколько следует смочить оба вещества, чтобы органические вещества в почве и в сене были смочены одинаково, очень трудно. Я, по крайней мере, не мог приду­мать никакого удовлетворительного способа для этого. При этом опыте сравнивались вещества, недолго разлагавшиеся, с такими, которое накоплялись в черноземной почве в течение долгого ряда лет. При дальнейших рассуждениях наших о процессах нако­пления в почвах органических веществ мы будем считать пра­вило о равной скорости разложения органических остатков, в какой бы стадии они ни находились, приблизительно верным и будем им пользоваться, предоставляя точное исследование этого вопроса будущему. Нужно заметить, что правило это может относиться только к веществам, разлагающимся при доступе воздуха.

Кроме приведенных выше опытов, произведены были еще следующие для более точного выяснения процесса разложения при некоторых особенных обстоятельствах. При первом и вто­ром ряде опытов оказалось, что высушенные на воздухе ра­стительные вещества разлагаются уже при обыкновенной тем­пературе, если через них проходит воздух, насыщенный водя­ными парами. Этими опытами не доказано, однако, могут ли разлагаться органические вещества, если они будут нахо­диться в воздухе с обыкновенного влажностью в 60—80%. Для того чтобы опыт соответствовал этому условию, я произвел его следующим образом. После прохождения через цилиндр с кусками едкого кали и до вступления в цилиндр, содержащий разлагающиеся вещества, воздух проходил через два высоких цилиндра со смесью серной кислоты и воды, в отношении гЬ804—9НгО; под влиянием такой смеси, по исследованиям Реньо, воздух при температурах от 5 до 35° имеет влажность около 62—63%. Опыты произведены над сеном — свежим и разлагавшимся более года. Цилиндры находились при обыкно­венной комнатной температуре (17—19° С). На 100 г сухого вещества выделялось СОг (в десятитысячных долях грамма): 9-й ряд опытов. Разложение при обыкновенной темпера­туре вещества, высушенного на воздухе. Следовательно, разложение в органических веществах после высушивания их на воздухе не прекращается, хотя и происходит слабо. Затем, для большего убеждения в том, что разложение не прекращается при 0° или около этого, г. Беллен произвел следующий.

10-й ряд опытов. Разложение березовой листвы (свежей) при 0—1°. Значение цифр то же.При этих опытах цилиндры с разлагающимся веществом помещены были в большие сосуды, в которых лед никогда не успевал растаять в течение ночи. При первом опыте термометр находился возле цилиндра; при втором был опущен в цилиндр с веществом; температура была в последнем случае постоянно равна 0°. Чтобы в цилиндры воздух не входил нагретым, он пропускался через длинные трубки и пустые колбы, погружен­ные в воду со льдом. Оба опыта показывают, что при темпе­ратурах около 0° разложение при достаточной влажности может происходить с заметною быстротою. Наконец, для выяснения того, как идет разложение при температурах около 100°, был произведен следующий ряд опы­тов над свежей березовой листвой (г. Белленом) и значительно разложившимся сеном (мною).

11-й ряд опытов. Разложение около 100°. Значение цифр то же. Цилиндр с веществом на 12-й день лопнул, и опыт был прекращен; после этого я произвел опыт, поместивши не смо­ченное водою разлагающееся вещество в колбу, куда через пробку опущен был и термометр. Колба опускалась в сосуд с кипящей водой; воздух насыщался водою тоже при 100°, проходя через колбу с водою, которая была опущена в ту же ванну. По мере испарения из колбы воды она заменялась повою, нагретою до кипения. Сперва три дня через вещество про­пускался воздух, но угольная кислота не определялась; тер­мометр в колбе с веществом показывал 95—98°. Количества угольной кислоты затем получены следующие (в граммах, иа 100 г сухого вещества): Следовательно, и при температурах около 100° разложение не прекращается, но происходит весьма сильно.

На этом закончены были исследования над температурой и влажностью по отношению их к разложению органических веществ. Без сомнения, во многом эти исследования могли бы быть значительно пополнены; но они потребовали и без того около двух лет времени, так что дальнейшее продолжение их было весьма обременительно; однако и в том виде, как они есть, возможно применение их к естественным условиям и возможны заключения по интересующему нас вопросу о накоплении пере­гноя в черноземных почвах,