Развитие учений о питании растений в России

Развитие учений о питании  растений в России.

     Историю развития агрохимии в нашей стране можно подразделить на три периода.

     Первый период обхватывает конец XVIII и первую половину XIX столетия. Этот период характеризуется скоплением данных по вопросам питания растений, применением удобрений и первыми попытками их обобщения.

     Второй период  охватывает вторую половину XIX и начало XX века до октябрьского переворота 17-го года. Для этого периода характерно развитие опытов в лабораториях, на опытных станциях и в производственных условиях. Работами этого периода показана необходимость глубокого и детального исследования питания растений, химических и биологических процессов в почве, являющихся основой для внедрения удобрений.

     Третьим периодом в развитии агрохимии является русский период. Его можно охарактеризовать, как период реконструкции сельского хозяйства в целом, механизацией и химизацией земледелия.

     В XVIII веке в России стали развиваться естественные науки. В 1725 году в Петербурге была организована академия наук, а в 1755 г. по инициативе Ломоносова создан столичный институт. В 1748 году Ломоносовым была построена первая в России научно-исследовательская химическая лаборатория, в которой он проводил работы по химии, физике, минералогии и геологии. К основным открытиям Ломоносова, которые помогли в развитии передовой науки всех государств, относится открытие и естественнонаучное обоснование закона сохранения вещества и движения. На базе этого закона Ломоносов по-новому объясняет многие явления природы. Также Ломоносов очень много вложил в развитие физики и химии. Он ввел в химию весы и количественные наблюдения. Это сказалось и на исследованиях в агрономии. И.И. Комов, доктор наук, написавший книгу о земледелии, в которой подробно изложено значение многих сельскохозяйственных культур, описываются обработка земли, удобрение, севообороты, земледельческие орудия.

     Обработка земли, по мнению Комова, была очень важна, но она не может заменить внесение удобрений: навоза, компостов, известняка и других удобрений. Комов придавал огромное значение в питании растений органическому веществу земли. В этом отношении он явился предшественником германского ученого А.Д. Тэера, развившего так называемую гумусовую теорию питания растений.

     Известный ученый Болотов А.Т. в течение нескольких десятилетий занимался вопросами сельского хозяйства и сыграл огромную роль в развитии российской агрономии. Огромное внимание им уделено удобрению почв. Им опубликовано более 20 статей по вопросам использования удобрений. В статье «О навозных солях» Болотов пишет об образовании из органических удобрений доступных растениям питательных веществ.

     А.П.Пошман в своей книге «Наставление о приготовлении сухих и влажных туков, служащих к удобрению пашен» высказал суждение о том, что в удобрении работающим началом являются щелочно-соляные вещества, содержащиеся в навозе и в золе, по другому говоря, минеральные вещества, которые и служат пищей для растений. Таким образом, за много лет до опубликования Ю. Либихом теории минерального питания, Болотов и Пошман писали о значении минеральных солей в питании растений.

     М.Г.Павлов, являвшийся доктором Московского института, управлял земледельческой школой. Он в первый раз в России увязал химию с агрономией.

     В 1825 г. М.Г. Павловым издан труд «Земледельческая химия». Павлов писал, что земледельческая химия это наука о веществе только тех предметов, которые имеют отношение к земледелию. Удобрить почву, по Павлову, означает сделать её более плодоносной. Землеудобрение может быть осуществлено с целью улучшения физических параметров, устранения кислот, ускорения разрушения органических веществ земли или повышения плодородия. Целью последнего, по Павлову, является умножение в почве питательных веществ с помощью органических удобрений, т.е. восстановление того, что забирают из земли выращиваемые растения.

     Работы этих ученых относятся к начальному периоду в развитии агрохимии, когда основным образом накапливались сведения о питании растений и удобрении и делались попытки обобщения скопленного опыта. Наряду с открытиями русских ученых немаловажную роль имеют исследования, проводившиеся на Западе.

Изучение почвенного питания  растений в Западной Европе.

     Не менее  интенсивно развивались исследования  по почвенному питанию растений, проводимые Ю. Либихом и Ж.  Буссенго. Окончательное доказательство ими первостепенной важности для жизни растений минерального питания сыграло большую роль в дальнейшем развитии земледелия и разработке основ агрохимии.

     Успешное развитие  учения о минеральном питании  растений в значительной степени  объясняется тем, что лабораторные  исследования этой проблемы тесно  сочетались с полевыми опытами.  Первые скромные шаги, предпринятые  в этом направлении Буссенго во Франции, Шпренгелем в Германии и Лоузом и Джильбертом в Англии, стимулировали исследования в этой области и в других странах. Стали создаваться опытные станции не только на личные средства, но и как государственные учреждения. Первая такая станция была организована в Меккерне (Германия) в 1852 г., а в следующем 1853 г. по общественной подписке в Ротгамстеде (Англия) была построена новая лаборатория и передана Лоузу для продолжения его успешных опытов. В 1867 - 1869 гг. в четырех губерниях России под руководством Д. И. Менделеева проводилось изучение действия 24 видов удобрений при различной обработке почвы. С 70-х годов полевые опыты с удобрениями получили широкое распространение и в Германии, США и других странах. Проводились они преимущественно на специальных опытных станциях, общее число которых к концу XIX века превысило 80.

     Полевые опыты стали все теснее сочетаться с лабораторными исследованиями потребностей растений в минеральных веществах. В середине XIX в. в Германии зародился и стал широко внедряться как на опытных станциях, так и в институтских лабораториях вегетационный метод - испытание действий удобрений на отдельных растениях, выращиваемых в небольших сосудах со строго определенным составом питательного раствора. При разработке вегетационного метода было предложено пользоваться тремя способами, или культурами. О первом из них уже упоминалось в главе 19, когда в качестве субстрата Сальм-Хорстмар (1849) использовал специально обработанный песок или дробленый кварц и положил начало постановке песчаных культур. В 70 - 80-е годы этот способ успешно использовал и совершенствовал Г. Гельрйгель. Второй способ вегетационного метода - почвенные культуры - был предложен в те же годы П. Вагнером, который помещал в сосуды совершенно истощенную или совсем неплодородную почву. Однако наибольший успех в дальнейшем выпал на долю третьего способа - водных культур, прообраз которых можно усмотреть в опытах 1699 г. Вудворда в Англии. Спустя полтора века Ю. Сакс (1860) использовал этот способ вначале для наблюдения за ростом корня, а затем и для изучения питания растений. Сакс значительно дополнил и уточнил результаты Сальм-Хорстмара. Им было установлено, что приемом "фракционированных растворов", т. е. растворов отдельных солей, представляемых растению поочередно, не следует пользоваться, так как такие растворы действуют на растения отравляюще. В смеси же их действие нейтрализуется. Это явилось основой для развитой позже Ж. Лебом (1901 г.) теории ионного антагонизма.

     Над разработкой  оптимального состава питательного  раствора для водных культур  трудились Ю. Сакс, И. Кноп, Ф.  Ноббе и другие исследователи. Рецепт Кнопа оказался самым удачным и был назван его именем.

     Методы выращивания  растений на нейтральном твердом  субстрате и в водных культурах  позволили разработать всеобъемлющий  вегетационный метод, без которого  невозможно было бы изучение  физиологии минерального и азотного  питания растений. Эти исследования  проводились в летнее время  в специальных вегетационных  домиках. Первые такие постройки  были осуществлены немецким агрохимиком  Ф. Ноббе (1869 г.) по его планам на Тарандской опытной станции, а затем Г. Гельригелем (1870 г.) на опытной станции в Бернбурге. В России первый вегетационный домик был построен К. А. Тимирязевым в 1872 г. в Петровской (ныне Тимирязевской) сельскохозяйственной академии и сыграл большую роль центра агрохимических исследований в нашей стране.

     Использование  вегетационного метода уже к  70-м годам позволило установить  необходимость для нормального  развития растений таких зольных  элементов, как фосфор, сера, калий,  кальций, магний, железо, кремний,  марганец и цинк, а также азот, водород и хлор. Для некоторых  из них были определены соединения, в составе которых они могут  быть усвоены растением. Гораздо  труднее было установить, какие  элементы не нужны растению. Физиологов  растений, однако, интересовал не  столько сам факт необходимости  растению тех или иных химических  элементов, сколько их влияние  на различные жизненные процессы  растений. Не один десяток исследователей  провели серии опытов в этом  направлении. Почти все они  исходили из предположения, что  каждый из химических элементов  имеет определенную свойственную  ему функцию, которая не может  быть выполнена другим элементом.  Нередко результаты этих исследований  были противоречивы, и единого  мнения о физиологическом значении  того или иного элемента не  было. Тем более не было четкого  представления о механизме поступления  элементов и их роли в обмене  веществ растения. Решение этих  вопросов принадлежало будущему.