Минеральное питание растений и почва

В обстановке широкого увлечения гумусовой теорией постепенно появились и другие течения. Еще в 1804 г. Соссюр использовал приемы химического анализа для разрешения ряда физиологических проблем. Он выяснил, какие именно химические элементы постоянно встречаются в составе растений и какие из растворов солей усваиваются корнями растений в большей, а какие в меньшей степени.

Потребности бурно развивавшейся экономики периода роста промышленности требовали изыскания эффективных мер поднятия урожайности. Ушедшая вперед в экономическом развитии Англия первая мобилизовала своих химиков – Дэви, Лооза, Гильберта и др. – для разрешения агрономических вопросов.

Юстас Либих

Жан Батист Буссенго

То же наблюдалось и во Франции, где на помощь агрономии приходит с точными методами химического анализа растительно-почвенного баланса веществ великий химик Ж.Б. Буссенго, по справедливости считающийся основателем агрономической химии. К 1840-м гг. в Германии Ю.Либих (1803–1873) становится основателем минеральной теории удобрений и учения о плодородии почв. Именно благодаря его исследовательской работе и научно-пропагандистской деятельности идея химического регулирования урожая путем внесения минеральных удобрений получила широкое распространение.

В 1840 г. появилась работа Либиха «Органическая химия в приложении к земледелию и физиологии». В этой книге Либих подверг уничтожающей критике гумусовую теорию, выставив некоторые положения ее на осмеяние. Сарказм Либиха сделал то, чего не могла сделать логика его ученых современников – Соссюра и Буссенго. Либих окончательно разбил гумусовую теорию плодородия почв. Аргументация Либиха была такова.

«Откуда берется в почве самый перегной? – спрашивал он. – Перегной есть продукт разложения в почве растительных остатков. Стало быть, сначала должны были появиться растения, а затем уже перегной. Как же могли существовать без перегноя первые растения? Очевидно, они черпали свой запас углерода из углекислоты воздуха так, как это доказано наукой и в отношении современных растений, причем же тут перегнои почвы? Должно быть ясным, – говорил Либих, – что перегной не является необходимой частью питания растений».

Идя дальше, Либих отвергал всякую возможность усвоения готовых органических веществ корнями и ставил в основу учения о питании растений положение, что только неорганические соединения почвы и углекислый газ воздуха составляют пищу растений.

Ничего не оставил Либих и от учения Таера о разделении растений на истощающие и обогащающие почву. Если растения берут из почвы только минеральные вещества, необходимые для их роста и развития, то каждый урожай должен уносить из почвы запасы необходимых для развития растений питательных солей.

«Каждый урожай, – утверждал Либих, – обедняет почву, и ни одно растение не может обогащать почву, а может ее только истощать. Правда, это истощение почвы производится разными растениями в разных направлениях: одни из растений (например, горох) берут преимущественно известь, другие (корнеплоды) – преимущественно калий, третьи (хлеба) – преимущественно кремнекислоту. Значит чередование культур полезно, но этим чередованием культур мы можем только замедлить полное истощение почвы, а отнюдь не обогатить ее. Истощение почвы рано или поздно наступит, если мы не будем регулярно возвращать почве тех минеральных солей, которые уносятся из нее с каждым урожаем (закон возврата).»

На необходимости возврата почве минеральных солей Либих настаивал с удивительной настойчивостью и подлинным красноречием. Несоблюдение этого правила он считал даже гибельным историческим фактором: «Причина возникновения и падения нации лежит в одном и том же. Расхищение плодородия почвы обусловливает гибель государств и наций, поддержка плодородия почв – их жизнь, богатство и могущество». В качестве примера Либих приводил судьбу великих государств древнего мира – Греции и Рима.

Либих стыдил Европу, указывая на пример азиатских государств – Японии и Китая, где «основное правило хозяйства состоит в полном возврате всех взятых из почвы с урожаем питательных веществ».

«Придет время, – писал Либих, – когда каждое поле сообразно с растением, какое имеют в виду на нем разводить, будет удобряться соответствующим удобрением, приготовленным на химических заводах: тогда удобрение будет состоять только из тех веществ, которые нужны для питания растения: точно так, как теперь вылечивают лихорадку несколькими граммами хинина, тогда как прежде больного заставляли глотать целыми унциями необработанную хинную корку».

Либих особенно настаивал на возврате в почву тех минеральных веществ, которых в ней явно недостаточно: внесение всех прочих веществ будет совершенно бесполезно, пока не будет восполнено содержание в почве того вещества, которое находится в ней в минимальном и недостаточном количестве (либиховский закон минимума).

Особое внимание Либих обращал на истощение почвы в отношении солей фосфорной кислоты. Большая часть хозяйств продает в город зерно, а солома вместе с навозом вывозится обратно на поле. Но с навозом почве возвращается далеко не все, что было у нее взято: зерно содержит много солей фосфорной кислоты, и эта потеря остается невозмещенной. Поэтому в почву необходимо вносить фосфаты, особенно в зерновом хозяйстве.

Кроме этого, общего указания на значение в земледелии фосфатных удобрений, заслугой Либиха мы должны признать и то, что он указал на сырьевые источники этого вида удобрений. Он обратил внимание сельских хозяев на кости домашних животных как на наиболее удобный бросовый материал для изготовления удобрений. Так как кости содержат труднорастворимую соль фосфорной кислоты, Либих предложил обрабатывать их серной кислотой, чтобы получать растворимый фосфат. Предложение Либиха положило начало суперфосфатной промышленности, которая стала развиваться особенно интенсивно, когда вместо костей стали разлагать серной кислотой ископаемые фосфориты.

Отмечая значительную роль Либиха в разработке вопроса о минеральном питании растений, следует указать и на некоторые ошибки, допущенные им. Слабой стороной его учения была недостаточная экспериментальная проверка теоретических положений.

Тимирязев следующим образом характеризует работы Либиха: «Либих, своею красноречивой проповедью сделавший, быть может, более чем кто другой для подъема рационального земледелия, в своих чисто дедуктивных химических построениях впал в грубую ошибку по отношению к одному вопросу громадной важности. Убедившись на основании химических анализов, что растение окружено в избытке источниками азота, он выступил со своей односторонней минеральной теорией, утверждая, что главная забота хозяина должна быть сосредоточена на доставлении растению элементов его золы. Решить, какие вещества должны быть признаны необходимыми для растений, одна химия не в силах; ответить на это может только одна физиология – прямой опыт над растением».

«Если бы Либих был прав, – говорил на своих лекциях Буссенго, – то какими жалкими глупцами представлялись бы все мы, земледельцы. Зачем вывозим мы длинные вереницы возов навоза, затрачивая на это силы рабочих и лошадей, когда можно было бы воспользоваться этим навозом, этою соломой как топливом и небольшую кучку золы вывезти в поле на ручной тачке? Но спросим растение, согласно ли оно с мнением Либиха, вывезем в одно поле навоз, а в другое его золу. Ответ растения будет не в пользу гениального химика. Растение ответит, что оно нуждается и в азоте навоза, а не в одной его золе».

Иллюстрация закона Либиха

Величайшим мастером в искусстве «спрашивать мнение самого растения» был крупнейший французский ученый, современник Либиха, Жан-Батист Буссенго.

По образованию Буссенго был горным инженером, но вскоре после окончания высшей горной школы он оказался в условиях, определивших его призвание к совершенно иной области научной и практической деятельности.

Двадцатилетний инженер отправился в 1822 г. добровольцем в армию южно-американских колоний, поднявших восстание против владычества испанских феодалов. Он явился в ставку вождя восставших – генерала Боливара – с рекомендательным письмом от известного путешественника Александра Гумбольдта. Не имея возможности в боевой обстановке использовать Буссенго по его специальности, Боливар назначил его офицером революционной армии. Буссенго вместе с армией повстанцев прошел вдоль и поперек весь материк Южной Америки, побывав в Боливии, Эквадоре, Венесуэле, Перу, Чили и других районах. В этих странствованиях Буссенго не оставлял своих научно-исследовательских работ. Круг его научных интересов в то время был необычайно широк, а природная пытливость ума буквально не знала пределов.

Он изучал влияние температуры на распределение растений по склонам высочайших горных хребтов (до 5500 м), исследовал химический состав газов, выходящих из трещин вулканической лавы. Но главное его внимание привлекло удивительное плодородие перуанских полей, разбитых туземцами на песчаных и, казалось бы, совершенно бесплодных почвах Тихоокеанского побережья. Он обратил внимание на то, что туземцы примешивали к песчаной почве порошкообразную массу гуано, пласты которого залегали неподалеку. Удобренные таким образом поля давали затем богатейшие урожаи кукурузы и других культурных растений.

Произведенный Буссенго химический анализ показал, что гуано состоит почти из чистых аммиачных солей. В Чили он видел подобное же превращение бесплодных песчаных участков в роскошные поля под влиянием внесения в пашню селитры. Под влиянием этих фактов у Буссенго сложилось мнение о преобладающем значении азота при искусственном повышении плодородия почв.

Вернувшись на родину, Буссенго женился и получил в приданое небольшое имение Бехельброн в Эльзасе, где с увлечением занялся сельским хозяйством. Будучи хорошим специалистом в области химии, Буссенго поставил перед собой грандиозную задачу: систематически производить количественный анализ питательных веществ, вносимых в почву с удобрением и выносимых с урожаем.

Продолжение следует