Почему грядка из чистой органики – не лучшая идея? Потому что она лишает растения доступа к огромному резерву питательных веществ, удерживаемых почвенным поглощающим комплексом (ППК) и минералами.

В современном российском информационном пространстве связанном с растениеводством существует множество мифов о питании растений. Один из них говорит о предполагаем предпочтения растений к органическим источникам питания. Некоторые природники утверждают, что растения "предпочитают" получать питательные вещества из органических остатков, а не из минеральной части почвы или гумуса.

Сразу хочу заметить, что я сам сторонник околоприродных методов. У меня нет желания каким то образом навредить моим единомышленникам. Но разобраться в в этом вопросе все же нужно, чтобы не совершать ошибки.

Утверждение о предпочтении растениями органических источников питания не беспочвенно. Есть яркие примеры, когда использование органики приводит к значительному увеличению продуктивности растений. В природных экосистемах легко обнаружить множество корней растений в органике. На основании этого, кажется вполне логичным предположить, что растения питаются органикой, и такого питания им достаточно. Ничего другого им не нужно.

Самый распространенный аргумент в этом плане – огромная продукция тропических лесов. Почвы этого региона содержат очень мало гумуса, крайне мало питательных веществ в минеральной части почвы. Так что питание таких экосистем построено на потребление того питания, которое высвобождается в процессе разложения органики.

Но, этот аргумент основан на неправильной трактовке фактов. Высокая продуктивность тропических лесов при тонком гумусовом слое не означает, что растения "предпочитают" органические остатки минеральным источникам питания.

Исследования показывают, что высокая продуктивность обеспечивается не предпочтением органических источников, а механизмами приспособления растений к местным условиям:

1. Поверхностные корневые маты - плотная сеть корней, которая перехватывает продукты разложения органики

2. Быстрый цикл питательных веществ - более 95% органической массы разлагается в течение года

В условиях умеренного климата присущего большинству регионов России такие стратегии растений не работают:

1. В умеренных зонах России такие же корневые маты не могут сформироваться из-за промерзания почвы, которое физически разрушает тонкие корневые структуры и прерывает их функционирование

2 В условиях России биологическая активность почвы ограничена коротким вегетационным периодом (3-4 месяца). Почвенные температуры длительное время остаются низкими, процессы разложения замедляются. Органические остатки не успевают полностью разлагаться и накапливаются в виде гумуса. Растения здесь выработали стратегию использования накопленного гумуса как долгосрочного источника питательных веществ в течение длительного периода неблагоприятных условий. Это кардинально отличается от тропической стратегии быстрого цикла.

То есть, не стоит делать выводы для растений в наших условиях по растениям в зоне тропических лесов.

Большинство органистов понимает, что «питание органикой» опосредовано. Микроорганизмы разлагают органические остатки до доступных растениям минеральных (ионы солей) и органических веществ. Но есть и крайние точки зрения. Например, что почва – это только среда крепления корней и никакого питания растения из неё не получают. Есть мнение, что растения будут получать питание из минеральной части почвы и гумуса только если в почве и на почве нет органических остатков.

К таким выводам легко приводит поверхностный взгляд на вопрос. Мы видим только «поверхность айсберга». Например корни растений в слое органики. Но ведь корни любого растения есть и в более глубоких, минеральных слоях почвы. И как они там работают без специальных исследований простому огороднику понять невозможно. Отсюда и появляются не верные суждения на этот счет.

Однако, современные исследования убедительно показывают, что растения не предпочитают какой-либо один источник питания. Вместо этого они используют интегрированную (объединенную) стратегию питания, одновременно поглощая питательные вещества из всех доступных источников.

В первую очередь стоит учесть, что большую часть питательных веществ растения получают в минеральном виде. В форме ионов солей. И для растений нет никакой разницы из какого источника питания эти ионы появились. По своему химическому составу и влиянию на растения ионы полученные из органики или минеральной части почвы совершенно идентичны.

Прошу понять меня правильно. Я сейчас НЕ говорю, о том что воздействие на почву и растения минеральных и органических удобрений одинаково. Это тема другого разговора.

Кроме ионов, растения способны в небольшом количестве усваивать органические низкомолекулярные вещества. Такие как аминокислоты, пептиды, витамины, гормоны и т.п. Причем для усвоения питания в минеральном и органическом виде у растений есть разные механизмы. Минеральное и органическое питание происходит одновременно.

Из каких источников растения получают питание?

Использование питательных веществ из минеральной части почвы.

Минеральная часть почвы – результат выветривания (разрушения) первичных минералов. Выветривание включает механическое дробление, химическое изменение и воздействие живых организмов – микроорганизмов и растений.

Корневые системы растений выделяют органические кислоты и хелатирующие вещества, которые способствуют растворению минералов и высвобождению питательных элементов. Растения могут значительно ускорять процессы выветривания в ризосфере по сравнению с основной почвенной массой.

Использование питательных веществ из органики

Органические остатки растительного и животного происхождения служат источником питательных элементов для растений после их разложения.

Процесс изменения органики включает два основных направления: минерализацию (полное разложение до минеральных соединений) и гумификацию (образование гумусовых веществ).

Исследования показывают, что в среднем 80-90% органических остатков подвергается минерализации до конечных продуктов (CO2, H2O, минеральные соли), и лишь 10-20% участвует в образовании гумуса. Скорость разложения органических остатков регулируется комплексом факторов: химическим составом, степенью увлажнения, аэрацией, температурой среды.

Использование питательных веществ из гумуса.

Стабильный гумус представляет собой комплекс специфических высокомолекулярных органических соединений, образующихся в результате биохимических процессов разложения растительных остатков. Гумусовые вещества выполняют двойную функцию: служат источником питательных элементов и обеспечивают устойчивое функционирование почвенной экосистемы.

Согласно современным представлениям, стабильный гумус не является прямым источником питания растений, как предполагалось в гумусовой теории, но играет важную роль в накоплении и постепенном высвобождении питательных элементов. Гумусовые вещества создают запасной, медленно реализуемый фонд питательных элементов для растений. Кроме того гумус - часть почвенного поглощающего комплекса (ППК) о чем ниже.

Эти моменты известны большинству, хоть сколько то грамотных огородников. О следующем источнике почему то очень редко говорят в среде огордников и садоводов любителей.

Поглощение питательных веществ из почвенного поглощающего комплекса

Почвенный поглощающий комплекс (ППК) представляет собой совокупность минеральных, органических и органо-минеральных частиц твердой фазы почвы (коллоидов) обладающих способностью поглощать и удерживать различные ионы электростатическими силами.

Я упрощенно объяснял этот механизм: https://ok.ru/group/70000004924972/topic/157814917827884

Растения получают питательные вещества из ППК за счет катионного обмена - процесса замещения поглощенных почвой катионов на катионы, выделяемые корневой системой. Корневая система растений выделяет в почвенный раствор ионы водорода (H+) в обмен на необходимые питательные катионы, такие как калий (K+), кальций (Ca2+), магний (Mg2+). Этот процесс сопровождается подкислением почвы вблизи корней, что способствует мобилизации (извлечению) питательных веществ.

Последний абзац звучит сложно. Но на самом деле стоит понимать вот что: растения выделяют некие вещества, которые в ППК «обмениваются» на нужное растениям питание.

Емкость катионного обмена (ЕКО) почвы является фундаментальным показателем, определяющим способность почвы удерживать и поставлять растениям питательные катионы. ЕКО увеличивается с повышением содержания глинистых минералов и органического вещества, поскольку катионный обмен происходит на поверхности глинистых минералов, органического вещества и корней растений.

Почему то среди садоводов любителей по умолчанию считается, что питательные вещества, как само собой разумеющееся, сохраняются в любой почве. Но это не так. Почва имеющая низкую емкость катионного обмена легко теряет множество питательных веществ за счет вымывания.

Помнится один из блогеров заявлял, что из почвы ничего не вымывается. Иначе не было бы черноземов. Это суждение – пример банальной не грамотности. Во первых, далеко не все почвы – черноземы. Во вторых, черноземы имеют высокую ЕКО за счет своего механического состава (глина или суглинок) и повышенного процента стабильного гумуса.

Питательные вещества, извлеченные тем или иным способом, из органики или минеральной части почвы и не использованные сразу растениями и другой почвенной биотой сохраняются в ППК – минеральных (глина) и органических и органо-минеральных коллоидах (гумус).

Из какого источника растениям «легче» получать питание?

Неправильно утверждать, что один источник питания вообще «легче» другого для растений. «Легкость» получения элемента растением определяется скоростью поступления доступных ионов в почвенный раствор в непосредственной близости от корня (ризосфере) и их концентрацией там. Это динамичный параметр, зависящий от конкретных условий места и времени.

ППК: Обычно обеспечивает наиболее быстрый (миллисекунды-минуты) и регулируемый поток катионов (особенно калий K⁺, азот NH₄⁺, кальций Ca²⁺, магний Mg²⁺микроэлементы: цинк Zn²⁺, медь Cu²⁺, марганец Mn²⁺), так как обменные ионы легко "отпускаются" под воздействием корневых выделений (эксудатов). Это наиболее динамичный и оперативно пополняемый запас (пул) доступных элементов.

Минеральная часть: Источник многих катионов (K⁺, Ca²⁺, Mg²⁺, Fe²⁺/³⁺, Mn²⁺, Zn²⁺) и анионов (PO₄³⁻, SO₄²⁻, MoO₄²⁻).Поставка элементов из этого пула обычно самая медленная, ограниченная скоростью выветривания. Однако под действием корневых экссудатов скорость выветривания в ризосфере может увеличиваться на порядки. Это создает локальные "оазисы" доступности элементов (особенно P, K, Fe, Zn) у поверхности корня.

Органические остатки и Гумус: Скорость поступления элементов сильно варьирует (дни-годы). Свежие, легкоразлагаемые остатки (например молодая зеленая трава, навоз) могут минерализоваться быстро, обеспечивая всплеск доступности (особенно азота - аммония). Устойчивые остатки (солома злаков, древесные опилки) и гумус минерализуются медленно, обеспечивая долгосрочный, но низкий фон доступности элементов. Скорость зависит от соотношения C:N (углерод : азот), лигнина, условий среды (температура, влажность, pH) и активности микробного сообщества.

Может ли концентрация питательных веществ из минералов быть выше, чем из органики?"

Общие запасы элементов в минеральной фракции почвы на порядки превышают запасы в органике и ППК. Без воздействия корневых эксудатов растений концентрации доступных ионов в почвенном растворе в "фоновом" режиме низка. Легкоразлагаемая органика может создавать пики концентрации, превосходящие фоновый уровень от минералов. Но при воздействие корневых эксудатов и микроорганизмов ризосферы концентрация доступного питания может быть выше чем от разложения органики

Вывод: "Легче" для растения получить элемент из того пула, который в данный момент и в данной точке ризосферы обеспечивает наибольший поток доступных ионов в корень. Этим пулом может стать и минеральная фаза почвы, если растение активно "добывает" из нее элемент с помощью экссудатов. Энергозатраты на экссудацию оправданы при дефиците элемента и неэффективности других пулов.

В естественных экосистемах умеренной зоны России (леса, луга, степи) растения используют питательные вещества из всех пулов одновременно. Это не прихоть, а приспособительная стратегия, обусловленная следующими факторами, подтвержденными исследованиями:

1. Почва – не гомогенная (однородная) среда. Корни пронизывают горизонты с разными свойствами:

- горизонт A0, A1 – богат свежими и частично разложившимися остатками (органика).

- горизонт A2, подзол – беден органикой и ППК, но содержит выветривающиеся первичные минералы.

- горизонт B – аккумуляция глины, оксидов Fe/Al, гумуса (высокая ЕКО ППК, минералы).

Растение вынуждено использовать источники, доминирующие в каждом горизонте

2. Условия и процессы меняются в течение сезона:

- Ранней весной низкие температуры тормозят минерализацию органики и микробную активность. Растения могут больше зависеть от ППК (обменные K⁺, Ca²⁺, Mg²⁺) и легкодоступных форм N (нитраты, накопленные с осени).

- Поздней весной/летом: Прогрев почвы ускоряет минерализацию свежих органических остатков, давая пик доступности N (NO₃⁻), S. Активная вегетация стимулирует экссудацию и выветривание минералов (P, K, микроэлементы). ППК продолжает играть буферную роль.

- Осенью минерализация замедляется. Растения могут использовать фоновые уровни из гумуса и ППК, а также элементы, высвобождаемые при отмирании корней и микробов.

Засуха или переувлажнение резко меняют доступность из всех пулов.

3. Разные элементы могут иметь «предпочтительные» источники:

- Азот (N): Основной путь – минерализация органики. В естественных экосистемах минеральная часть и ППК – незначительные источники N.

- Фосфор (P): Важный элемент, доступность которого лимитирована в почвах России. В кислых дерново-подзолистых почвах минеральный P прочно связан. Органический P минерализуется медленно. Растения вынуждены использовать ВСЕ источники: ППК (незначителен для анионов), минерализацию органики, медленный гумусный P, и, что критично, активно добывать P из минералов с помощью экссудатов и микоризы. В черноземах связывание P с Ca также требует приспособлений.

- Калий (K): Основной быстрый источник – ППК. Но на почвах, богатых слюдами (глинистые), выветривание минералов под действием экссудатов – важный долговременный источник пополнения ППК. Органика содержит мало K, он быстро минерализуется и попадает в ППК.

· Кальций (Ca), Магний (Mg): Основной источник – ППК (обменные формы). Пополняется за счет выветривания минералов и минерализации органики (вклад невелик, Ca/Mg быстро попадают в ППК).

· Сера (S): Аналогична N. Основной источник – минерализация органического S (белки, сульфолипиды). Также поглощается SO₄²⁻ из ППК/раствора. Минеральная S (сульфиды, гипс) требует окисления/растворения.

· Микроэлементы (Fe, Zn, Cu, Mn, B, Mo): Источники разнообразны и сильно зависят от почвенных условий (pH, Eh). ППК важен для катионов (Zn²⁺, Cu²⁺, Mn²⁺) в кислых почвах. Выветривание первичных и вторичных минералов – ускоряется экссудатами (хелаторами, H⁺). Хелатированные формы в органическом веществе и гумусе могут быть важным источником, особенно для Fe и Zn в нейтральных/щелочных почвах. Минерализация высвобождает ионы.

·4. Критическая роль биоты:

- Арбускулярная микориза (АМ) у большинства трав и деревьев и эктомикориза у древесных резко расширяют доступ к питательным веществам. Грибы способны разлагать сложную органику, растворять минералы, транспортировать ионы (особенно P, N, Zn, Cu) к растению, эффективно используя все пулы. У не-микоризных растений (крестоцветные, гречишные) роль экссудатов возрастает

- Микробное сообщество обеспечивает минерализацию органики, фиксацию N₂, растворение P/K/микроэлементов из минералов. Конкурирует с растением за ресурсы, но и создает их.

Использование ближайшего или наиболее "отзывчивого" источника экономит энергию растения на синтез экссудатов или развитие очень длинных корней.

Почему сажать растения в одну органику не лучшая идея? Если растения не дотягиваются корнями до почвы, то им не доступны питательные вещества из ППК и минеральной части. Питательные вещества при отсутствии ППК легко вымываются в нижележащие горизонты.

Оцените потери. В одном из иностранных видео видел такие цифры. Повышение количества гумуса на 1% в верхних 10 сантиметрах — дает вам более тонны дополнительного азота. 200 с лишним килограммов фосфора, 160 килограммов серы и т.д. на гектаре. Вот как работает ППК!

А как же выращивают те, кто создает свои грядки из одной органики? На самом деле тут или лукавство или не понимание, что корни при таких грядках все равно уходят в почву.

Кроме того, органика стимулирует высвобождение питательных веществ из первичных и вторичных минералов почвы https://ok.ru/group/70000004924972/topic/157147196362028

Идеальный вариант, когда корни растений легко достают и до органики и до минеральной части почвы. Так работает "активная мульча" и мой вариант этого способа питания - "компостные дорожки" https://ok.ru/group/70000004924972/topic/157518035946796