В Ботаническом саду Академии наук в Москве есть знаменитая дубрава, где дубы поражают своими размерами и величественным видом. Идешь по дубраве, и кажется, что это не Москва и не двадцатый век, а времена Ильи Муромца. И что вот сейчас выйдут из-за кряжистых дубов былинные богатыри.
Часть дубравы - заповедник, в другой части гуляют отдыхающие. Ботаники стали замечать, что там, где летом бывает много народа, дубы начинают суховершинить, хуже расти. Почва утрамбовалась, в ней мало осталось пор с воздухом.
Лесная почва всегда рыхлая, в ней много воздуха. Лесные деревья привыкли к рыхлой почве и на утрамбованной растут плохо. Как же узнать, до какой степени можно утрамбовывать почву в лесу, чтобы деревья не засыхали? Где взять такие цифры? Таких цифр у ботаников еще очень мало. Необходимость же в них огромная. Получить их можете и вы.
Промежутков между частичками почвы, заполненных воздухом, очень много. Всех вместе их называют порозностью,или скважностью почвы. В хорошей лесной почве половина может приходиться на частички почвы, а половина - на поры между ними. Тогда говорят, что скважина равна 50 процентам. Как же определить скважность почвы?
Для этого нам потребуется простейшее оборудование. Во-первых, добудьте металлический цилиндр, который можно врезать в почву. Этот цилиндр можно выпилить из железной или алюминиевой трубки. Диаметр цилиндра должен быть немного меньше его высоты, а объем 50 или 100 кубических сантиметров. Размеры цилиндра рассчитайте сами, в зависимости от того, какого диаметра добудете трубку. Если не найдется трубки, то можно воспользоваться небольшой консервной банкой из-под мясной тушенки.
Когда вы вычислили объем вашего цилиндра и заточили его края напильником с одной стороны, вы врезаете его в почву там, где, как вам кажется, почва сильно утоптана. Острым ножом подрезаете лишнюю почву сверху и снизу. Затем высушиваете образец на батарее центрального отопления или на плите, но так, чтобы температура была не больше ста градусов. Высушенный образец взвешиваете. Сухой вес делите на объем цилиндра и получаете объемный вес почвы. Цифру эту запишите. Она пригодится для вычисления порозности почвы.
Помимо объемного веса, придется вычислить еще удельный вес почвы. Если в почве много органического вещества, удельный вес окажется меньше, если мало - больше. Оставшуюся от прошлого опыта высушенную почву используем для определения удельного веса. Отвесим часть этой почвы - 10 - 20 граммов - и всыплем в узкую мензурку: стеклянный сосуд с делениями, наполненный до половины водой. Почва вытеснит часть воды, и уровень воды поднимется. Разделите вес почвы на объем вытесненной воды, и вы узнаете удельный вес почвы.
Теперь поделим объемный вес на удельный вес, умножим на сто и получим долю, занятую почвенными частичками в процентах. Если же отнимем эту величину от ста процентов, то получим необходимую нам порозность почвы.
Этот несложный опыт нужно проделать несколько раз, испытывая почву в сильно утоптанных местах и в ненарушенном лесу. Обязательно отмечайте состояние деревьев, которые растут на утоптанной почве: суховершинят ли они, сбрасывают ли хвою раньше времени?
А чтобы восстановить в уплотненной почве нужное количество воздуха, надо дать возможность почве «отдохнуть» - прекратить пасти скот в лесу. И корни растений, пробиваясь сквозь почву, сами разрыхлят ее. По этой же причине на вырубках рекомендуют сохранять пни. Их отмершие корни образуют ходы, наполненные воздухом.
С лесной почвой можно проделать и еще один важный опыт. Почвенные поры нужны не только для воздуха. По ним проходит и вода во время дождей. Чем больше пор, тем быстрее проходит вода и тем меньше ее задержится на поверхности, вызывая вредный разрушительный сток. Чем больше пор, тем больше водопроницаемость почвы.
Для этого опыта нам потребуется четыре банки из-под сгущенного молока, две широкие стеклянные воронки и химический штатив, в который закрепляют колбы на уроках химии. Обрежьте у одной из банок донышко вместе с утолщающим пояском, у другой банки обрежьте оба донышка с поясками. Припаяйте одну банку к другой так, чтобы получился длинный цилиндр. Таким же образом соедините и две другие банки.
Итак, у вас в руках два жестяных цилиндра. Их нужно врезать в почву в тех же местах, где вы брали почву для определения ее порозности. Один цилиндр вы врезаете в лесу с ненарушенной почвой, другой - там, где почва уплотнена. Цилиндр нужно наполнить почвой не доверху, а примерно на две трети, чтобы сверху можно было налить воду.
Наполненные почвой цилиндры вы приносите в школу, закрепляете вертикально в штативах и наливаете сверху воду так, чтобы она покрывала почву слоем в четыре сантиметра. По мере того как вода впитывается в почву, вы доливаете сверху новые порции. Заметьте время, когда вы начали наливать воду. Под нижний конец вашего цилиндра подставьте воронку, так чтобы вода, просочившаяся сквозь почву, стекала в приемник.
Вот капнула первая капля в воронку. Запишите, сколько прошло времени с того момента, когда вы начали полив. Сравните время, понадобившееся влаге, чтобы просочиться сквозь уплотненную и не-уплотненную почву. Какая почва оказалась более водопроницаемой - рыхлая, лесная или утоптанная?
Не забудьте измерить, сколько воды вы потратили, для того чтобы промочить почву. Рассчитайте площадь вашего цилиндра и определите, какому по силе дождю равноценен ваш полив, как долго застаивается вода на поверхности уплотненной почвы по сравнению с рыхлой лесной и какие последствия может это вызвать на крутых горных склонах.
А чтобы результаты ваших опытов оказались более точными, в первом и во втором случаях механический состав почвы должен быть одинаковым. Определить механический состав почвы несложно. Вы берете щепотку почвы, смачиваете водой и пытаетесь скатать колбаску и согнуть ее. Если колбаска сгибается без излома, у вас в руках глина. Если колбаска ломается, то суглинок. Если нельзя скатать и колбаску, а только шарик, механический состав - супесь. Если же и шарик рассыпается, то песок. Сквозь песчаные почвы вода проникает легко, сквозь глинистые медленно.
