Гибель озимой ржи, озимой пшеницы, клевера, люцерны и других зимующих культур прежде объясняли вымерзанием, вымоканием, выпреванием и другими причинами, а влияние свойств почв на стойкость растений не учитывали.
На кафедре агрохимии проведены многолетние исследования по влиянию свойств дерново-подзолистых почв на стойкость (выживаемость) озимых культур, клевера, люцерны и целого ряда яровых растений. Опыты проведены на почвах, обладающих разными свойствами, т. е. имеющих разную актуальную, обменную и гидролитическую кислотность, разное количество подвижных форм алюминия, марганца, разное количество необходимых растениям питательных веществ. Опыты проведены полевыми и вегетационными методами. При постановке вегетационных опытов искусственно создавались условия, способствующие вымерзанию, выпреванию, вымоканию и образованию ледяной корки. В осенний, зимний и весенний периоды проводились биохимические анализы растений на содержание в них разных фракций углеводов, азотистых веществ, учитывалась активность инвертазы, каталазы, пероксидазы и протеолитических ферментов. Эти исследования позволили сделать важные для производства выводы. Установлено, что стойкость (выживаемость) растений при зимовке и в другие периоды находится в тесной зависимости от свойств дерново-подзолистых почв: на слабоокультуренных кислых почвах озимые культуры и многолетние травы часто погибают зимой и в весенне-летний период, в то время как при тех же температурах и других условиях на окультуренных слабокислых или нейтральных почвах они хорошо сохраняются и дают высокий урожай. Стойкость озимых, многолетних трав и других культур резко падает под влиянием излишней кислотности почвы, содержание в ней избытка подвижных форм алюминия и марганца, недостатка усвояемых форм фосфора и других питательных веществ. Известкование кислых почв, устраняющее излишнюю кислотность, подвижные формы алюминия, избыток марганца, а также частично улучшающие фосфатное питание растений, резко увеличивает стойкость озимых культур и многолетних трав.
Фосфорные удобрения, внесенные в рядки и вразброс, повышают стойкость растений, так как фосфор оказывает положительное влияние на обмен веществ в растениях. Если кислая реакция среды, подвижные формы алюминия, избыток марганца нарушают углеводный, белковый и фосфорный обмен в растениях, то фосфор улучшает его. Действие азотистых удобрений на стойкость озимых культур зависит от свойств почвы. На кислых почвах азотные удобрения, особенно в аммиачной форме, как правило, снижают зимостойкость растений (на кислых почвах аммиачные формы азота увеличивают кислотность среды и содержание подвижных форм алюминия и марганца), а на почвах нейтральных и окультуренных отрицательное действие их проявляется незначительно или не проявляется совсем. Стойкость растений зависит, разумеется, не только от свойств почв, но и от условий зимовки (ледяная корка, низкие температуры и др.). В дерново-подзолистой зоне гибель растений зимой чаще всего обусловлена совместным действием неблагоприятных свойств почв и условий зимовки. При этом доминирующее действие в этой зоне оказывают свойства почвы. Свойства почвы, удобрения и условия зимовки оказывают большое влияние на биохимические процессы, протекающие в растениях. Исследования кафедры показали, что запас сахаров в растениях перед зимовкой не определяет их зимостойкости. Выяснено, что растения в условиях, способствующих их гибели зимой, имеют сахаров перед зимовкой, как правило, больше, чем растения, выращенные на почвах, благоприятствующих условиям зимовки; на окультуренных почвах и на почвах, получивших известь и полное удобрение, растения расходуют сахара более экономно, чем на кислых почвах, содержащих повышенное количество подвижных форм алюминия и марганца. Изучение ферментативных процессов показало, что свойства почвы и удобрений, способствующие гибели растений (кислая почва, подвижные формы алюминия и марганца, недостаток фосфора и др.), увеличивают активность инверта- зы, а благоприятные условия (окультуренная почва, фосфорные удобрения, известкование) понижают ее.
Активность каталазы зависит от свойств почвы и вносимых удобрений меньше, чем активность инвертазы и пероксидазы. Установлено, что зимостойкость клевера и люцерны связана с использованием растениями крахмала и гемицеллюлозы. Во время зимовки крахмал расходуется больше, чем другие углеводы. Использование гемицеллюлоз идет медленнее, чем растворимых сахаров и крахмала. Исследования кафедры агрохимии показали, что гибель озимых культур и многолетних трав происходит не только зимой, но и в безморозный весенне-летний период, когда нет вымерзания, ледяной корки и других факторов, которыми раньше объясняли гибель растений зимой. На кислых дерново-подзолистых почвах гибнут не только озимые культуры и многолетние травы, но и яровые растения. При этом гибель яровых культур обусловлена теми же отрицательными свойствами дерново-подзолистых почв, что и гибель зимующих растений. Таким образом, исследованиями кафедры агрохимии выяснены свойства почвы, от которых зависит стойкость растений. Устранив негативные свойства почвы, мы можем резко уменьшить гибель растений и, следовательно, значительно повысить урожай.