Включение ирисов в опыт определялось имеющимися данными о быстром окультуривающем их действии на почву (Ф. Ю. Гельцер, 1955, 1960) и очень высокой степени микотрофности их корней (рис. 24). Впервые X. Шандерль (Schanderl, 1942) установил, что ирисы в сосуде накопили 539 мг азота, а клевер в тех же условиях — 384 мг.
Рис. 24. Чистая культура эндофитов из корней ирисов. Везикулярные вздутия окрашены анилин–бляу
Изучение мать–и–мачехи представляло интерес, поскольку это растение обеспечивает первичный почвообразовательный процесс на глинистых обнажениях или песчаных аллювиальных наносах. Несмотря на свою способность к азотфиксации, бобовые растения никогда не поселяются первыми на бедных субстратах. В противоположность бобовым мать–и–мачеха не выдерживает субстратов, обогащенных минеральными солями и перегноем, и ее нельзя выращивать на материнских породах более 4-6 лет.
В табл.7 дано накопление азота в глине лизиметров под влиянием роста сильно и слабо микотрофных растений.
Слабо микотрофные однолетние зерновые культуры даже при наличии двухлетнего культивирования однолетних бобовых — вики и гороха — незначительно обогатили глину азотом, тогда как сильно микотрофные многолетние злаки, ирисы и мать–и–мачеха способствовали значительному увеличению азота в почве. Преимущество остается за многолетней бобово–злакововой смесью, которая в 3 и 5 раз повысила содержание азота в глине. Баланс этого элемента приведен в табл.8.
Наглядным подтверждением полученных в этом опыте (в первой серии) данных служит фотография, показывающая рост проса на почвах лизиметров разных вариантов на седьмой год (рис. 25). В лизиметре без растений урожай сухой зеленой массы проса был предельно низким — 8,9 г. Лучше выросло просо в лизиметре с однолетними культурами и ирисами — 27,9 и 30,4 г. Значительно увеличилась зеленая масса проса после 6 лет возделывания многолетних злаков и бобово–злаковой травосмеси — соответственно 98,4 и 112,5 г.
Опыт убедительно показывает, что сильно микотрофные многолетние злаки обладают значительной способностью к азотфиксации, так как иначе они не смогли бы способствовать заметному накоплению перегноя, достаточному для создания почти такой же зеленой массы проса, которая была получена по лучшему предшественнику — многолетней бобово–злаковой травосмеси.
Ирисы и однолетние сельскохозяйственные культуры за 6 лет также заметно повысили Плодородие глины по сравнению с его уровнем в контрольном лизиметре, где глина так и не приобрела основного свойства почвы — ее плодородия.
Результаты изучения азотфиксации чистых культур эндофитов в лабораторных условиях, подкрепленные данными о накоплении азота и перегноя под влиянием роста сильно микотрофных растений в лизиметрах на материнской породе» находят полное подтверждение при исследовании природных почвообразовательных процессов. В природных условиях максимальное количество перегнойных веществ и азота накапливается в почвах на богатых фосфором карбонатных материнских породах, что обеспечивает хороший рост многолетней травянистой формации с хорошо развитой корневой системой. П. А. Костычев (1886) подчеркнул, что развитие гумозного слоя черноземов определяется глубиной проникновения корневых систем травянистых растений. По данным Н. И. Болотиной (1947), в метровом слое деградированных выщелоченных и обыкновенных черноземов в расчете на 1 га содержится от 21 до 37 т азота, а в мощных черноземах — 31-43 т/га.
Рис. 25. Рост проса на почвах с различным плодородием в лизиметрах:: слева направо — по пару; после однолетних культур; после ирисов; после многолетних злаков; после многолетних травосмесей
В основном накопление азота в почвах степей, прерий и лугов связано с хорошо выраженной микотрофностыо многолетней травянистой растительности. По данным Н. М. Базилевич (1955), ежегодный опад такой растительности содержит от 94 до 193 кг азота на 1 га.