только зольные вещества необходимы растениям, а азот будет поглощаться из воздуха. Как ученые, ставящие эксперименты, они не могли согласиться с положением Либиха о внесении вместо навоза, только его золу.
С этой целью Дж. Б. Лооз в 1843 г. поставил соответствующий опыт с навозом и с золой от навоза, и оказалось, что это далеко не равноценно. В проведенном опыте урожай пшеницы в варианте без удобрений составил 16,5 ц., при внесении навоза -21; золы от навоза - 16; полного минерального удобрения - 24 ц/га. Было убедительно доказано, что зола навоза не заменяет его, а минеральные удобрения, если в их состав входит и азот, заменяют навоз.
Проведение этого исследования дало повод некоторым ученым сделать вывод, что «минеральная теория Ю.Либиха» (т. е. теория чисто зольного удобрения) окончательно опровергнута, на что Ю.Либих ядовито спрашивал: с каких это пор селитра и аммиак перестали быть минеральными веществами? Конечно, со стороны Либиха это была более словесная полемика, в которой проявилось его острое перо публициста. По существу же Д. Лооз был прав - как правило, азот нужно было давать в удобрениях. В то же время Ю.Либих вопрошал «Хорошо, пусть аммиак так действует, но ведь не в аптеке оке его покупать» - такова приблизительно была его аргументация. Тогда еще не было синтетического аммиака. Но вскоре появилась дешевая чилийская селитра и нашла широкое применение, а в XX столетии появился и дешевый аммиак.
|
|
В 1840-1841 гг. Дж. Б. Лооз осуществил полевые опыты с фосфорными удобрениями из местных апатитов (капролитов), обработанных серной кислотой. По их итогам в 1842 г. он запатентовал способ получения удобрения, состоящего из смеси суперфосфата, фосфата аммония и кремнекислого калия. Исследователь одним из первых подошел к пониманию закона незаменимости и равнозначности факторов жизни растений.
Теория о роли азота бобовых связана, прежде всего, с работами французского ученого Ж. Б. Буссенго. Будучи профессором химии, в Лионском университете он организовал в устроенной им самим частной лаборатории на ферме Бехельбронн (в Эльзасе), исследования по изучению круговорота веществ в земледелии, что и явилось фундаментом для создания новой отрасли знания - агрономической химии. Без учета круговорота веществ оставались нерешенными вопросы об истощении почвы, о способах восстановления плодородия поля при помощи удобрений, о значении, севооборота.
Используя усовершенствованные к этому времени методы определения углерода, водорода и азота, Буссенго предпринимает, начиная с 1836, ежегодные анализы урожаев: взвешивает и анализирует корни и листья свеклы, клубни и ботву картофеля, затем зерно и солому следующей за ними яровой пшеницы и заключающего севооборот овса, определяя в них не только содержание органического вещества, но и количество, и состав золы. В то же время были анализированы все удобрения, вносившиеся за время севооборота, и тем подведен баланс прихода и расхода питательных веществ за целый севооборот, понимая под приходом внесение их с удобрениями, а под расходом - вынос с урожаями.
|
|
При изучении круговорота веществ Буссенго попытался выяснить вопрос, каким образом без внесения азотистых веществ получаются хорошие
б. ДИФФЕРЕНЦИАЦИЯ АГРАРНОЙ НАУКИ В XIX - НАЧАЛЕ XX в.
урожаи, причем почва не истощается азотом. С целью выяснения этого противоречия Ж. Буссенго начинает, прежде всего, с анализов урожаев и особенно тщательно определяет в них азот, одновременно обращая внимание на то, что содержание белков в кормах должно лежать в основе их оценки. Его первая работа, напечатанная в 1836 г., посвящена именно этому вопросу.
В 1837-1838 г. Ж. Буссенго развивает азотную теорию удобрений, противопоставляя ее гумусовой (углеродной) теории А. Тэера. Он делает вывод, что наиболее эффективны удобрения, богатые азотом. Установив значение азотистых удобрений и связь истощения почвы с содержанием азота в урожае, Буссенго сейчас же констатирует главное исключение из общего правила, согласно которому отдельные культуры, например, клевер способны делать ее более плодородной.
Эти выводы он сделал на основе баланса азота в различных севооборотах. В трехпольном севообороте (пар-озимая пшеница-яровая пшеница) внесено азота в навозе 82,8 кг, вынесено с урожаем 87,4 кг. Излишки азота были ничтожны и составили 4,6 кг, что может быть объяснено небольшим количеством азота, приносимых с осадками. Нор-фолкское четырехполье (корнеплоды-яровые-клевер-озимые) эти показатели соответственно составили 182,1; 304,5 и 122,4. Клевер даже одного года пользования вызвал избыток азота в 122,4 кг/га. Особенно большие избытки азота в урожаях были обнаружены при 5-летней культуре люцерны. Приход азота составил 854 кг за 5 лет, или около 170 кг в год, без учета обогащения азотом почвы.
Таким образом, Ж. Буссенго подтвердил характеристику, данную А. Тэером клеверу и люцерне как растениям, обогащающим почву, но разъяснил, что дело идет именно об азоте, чего не подозревал А. Тэер.
Это поведение бобовых по отношению к азоту было выявлено Ж. Буссенго в природной обстановке. Но когда он попытался воспроизвести это явление путем культивирования растения в прокаленном песке, защищая их стеклянным колпаком от пыли, от проникновения всяких следов связанного азота из воздуха, то оно не увенчалось успехом.
Впоследствии выяснилось участие в этом бактерий, которых Ж.Буссенго бессознательно устранял, прокаливая почву, не зная об их существовании, так как только после работ Л.Пастера стало известно, что воздух и почва наделены массой разнообразных микроорганизмов.
Факты, выявленные Ж. Буссенго при изучении севооборотов с клевером и люцерной, находили всё большее и большее подтверждение при культуре также и других растений того оке семейства. Они были подтверждены в опытах на Ротамстедской опытной станции (Англия), произведенных в период 1850-1860 гг. При этом на одном участке (I) высевалась непрерывно пшеница, на другом (II) - пшеница чередовалась с бобами. В первом участке урожаи содержали 262 кг азота, во втором в три раза больше — 827 кг.
Синтез открытий Ю. Либиха, Ж. Б. Буссенго и Дж. Б. Лооза дал науке теорию, которая живет и в настоящее время. Окончательно опровергли гумусовую теорию опыты немецких ботаника И. Кнопа и физиолога Ю. Сакса. В 1859 г. они показали, что вполне возможно вырастить нормальное растение на воде до полного созревания при обеспечении его лишь семью элементами: азотом, фосфором, серой, калием, кальцием, магнием, железом. Это утвердило теорию минерального питания и создало основу для использования веге-
|
|
6. ДИФФЕРЕНЦИАЦИЯ АГРАРНОЙ НАУКИ В XIX - НАЧАЛЕ XX в. ____________________ 227_
тационного метода. Питательный раствор, предложенный И. Кнопом, применяется и сейчас.
Для проверки теории минерального питания в Германии были проведены специальные опыты. В одном из опытов 1842 г., поставленном очень точно в смысле химическом, решался вопрос, нужны ли растению зольные вещества. Опыт был поставлен в платиновом сосуде (тигле), в качестве инертной среды взяли обрезки платиновой проволоки, увлажняемые дистиллированной водой, в них проращивались мелкие семена, чтобы ввести меньше зольных веществ с семенами. Было доказано, что через некоторое время рост растений приостанавливается. Опыт был проведен методически безупречно. Но логически авторы пошли дальше, чем позволил опыт, и решили, что доказано положение Либиха о том, что зольные вещества необходимы растениям. На самом же деле из упомянутого опыта вытекал только тот вывод, что одной воды растению недостаточно, т. е. этим опровергался вывод Ван-Гельмонта.
Для того, чтобы определить какие зольные элементы необходимы для растений на опытных станциях Германии был разработан метод водных культур - выращивания растений в водном растворе без твердого субстрата. Поводом к созданию метода водных культур послужила работа ботаника Ю.Сакса по морфологии корневой системы, который выращивал бобы в водопроводной воде, причем бобы хорошо росли и даже цвели. Эта работа дала мысль испытать воду как среду для выращивания любого растения, однако, при условии введения питательных веществ. Но не было известно, что именно нужно давать растениям, в какой форме, и в какой концентрации.
Искусственное выращивание растений в воде создало возможность, выявить, какие минеральные элементы необходимы для растений. Выяснилось, что для жизни растений, нужно вносить в первую очередь 7 элементов: азот, серу, фосфор, калий, кальций, магний и железо. Все это в нейтральных солях или в слабокислых, но не щелочных. Таким образом, отдаленным опытным путем нащупали и установили состав полной питательной смеси.
|
|
Из истории агрономии была известна способность люпина расти на бедных песчаных почвах и делать эти почвы пригодными для культуры ржи и картофеля. В хозяйственном опыте Шульца в Люпице (Германия), выяснилось, что на бедной песчаной почве можно получать удовлетворительные урожаи ржи и картофеля, не применяя ни селитры, ни навоза, а культивируя люпины на зеленое удобрение и внося под них калийные соли и фосфаты.
Если в 60-х годах XIX столетия Шульц не мог получить урожаев картофеля выше 90 ц, то с 70-х годов, после внедрения системы люпин - фосфаты - калийные соли, урожаи соответственно составили в 1877-1879 гг. - 122; в 1880-1882 гг. - 138; 1883-1885 гг. - 175 и 1886-1888 гг.-185 ц/га.
Улучшая почву для других растений, сами бобовые в то же время оказывались мало чувствительными к азотистому удобрению или же совсем на него не реагировали.
228 ______________________ 6. ДИФФЕРЕНЦИАЦИЯ АГРАРНОЙ НАУКИ В XIX - НАЧАЛЕ XX в.