Агрономическая химия

Агрономическая химия (или земледельческая), прикладная наука, являющаяся основой современного научного земледелия и впервые получившая свое название от Гемфри Дэви («Elements of Agricultural Chemistry», 1813), по определению которого она «имеет своим предметом изменения и превращения веществ, связанные с ростом и питанием растений». Так как однако одной химии недостаточно для объяснения всех явлений, обнимаемых практическим сельским хозяйством, то приходится прибегать к помощи других наук, и отдельные ученые различным образом ограничивают совокупность знаний, излагаемых в агрономической химии. Так, Артур Майер, один из виднейших современных представителей агрономической химии, разбивает ее на чисто теоретическую часть — учение о питании сельскохозяйственных растений и животных, и на учение о тех реальных методах, которыми пользуются в технике сельского хозяйства. По другому определению, содержание агрономической химии ограничивается «тем, что подлежит исследованию химическими методами».

Успехи агрономической химии тесно связаны с развитием естественных наук вообще и с физиологией растений в частности. Первые попытки научного объяснения жизни растений относятся к XVI столетию (Палисси и Глаубер). Однако исследователи того времени были весьма далеки от истинного понимания основных явлений физиологии растений, и еще в XVIII веке Дюгамель учит, что растения могут питаться водой и воздухом. Тогда же особенным вниманием пользовалась так называемая «селитренная теория» питания растений, которая имела много сторонников, в том числе известного Цейгера. По его мнению, селитра, даже в небольших дозах, могла заменять навоз. Мало-помалу среди ученых укрепилась мысль о необходимости тесного сближения сельского хозяйства с химией. Поборниками такого сближения были Гоме в Англии, шведский химик Валериус (1766), Рюнкерт (1789) в Германии и особенно сэр Гемфри Дэви, уже вполне современный тип натуралиста-ученого. Пристлей и Сенебье в XVIII веке своими работами положили основание физиологии зеленых растений; ими с полной очевидностью был решен вопрос о происхождении углерода растений из углекислоты воздуха. Относительно зольных частей растений прямых опытов не было, и большинство ученых конца XVIII и начала XIX века отводили им в жизни растений косвенную роль. Источником азота растений Ингенгус (1779), Пристлей (1772) и Соссюр (1804) считают свободный азот атмосферы. Несовершенство эксперимента того времени, в связи с некоторыми неправильными выводами, создало условия для господства так называемой «гумусовой теории» (см. перегной). Выдающуюся роль в распространении ее приписывают знаменитому Тэеру (см.) (1752-1828). «Плодородие почвы, - говорит он, - зависит собственно целиком от гумуса, так как, кроме воды, это — единственное вещество, могущее служить пищей растениям». Однако параллельно с распространением гумусовой теории, шла работа ученых, которые понемногу выясняли физико-химические основы питания растений. Соссюр уже в 1804 году писал: «Малое содержание солей не служит доказательством их бесполезности». Последователем Соссюра явился Шпренгель, признавший (1839) минеральные вещества необходимыми для жизни растений. «Растения, - писал он, - при помощи света, теплоты, электричества и воды из неорганических веществ, полученных из почвы и из воздуха, образуют навек нам непонятным способом свои органические тела». Однако отцом и основателем современной «минеральной теории» питания растений и агрономической химии справедливо считается Юстус Либих. Книга Либиха «Химия в применении к земледелию и физиологии растений», вышедшая в 1840 году, благодаря своему «диктаторскому языку», популярной форме, смелости выводов, сразу произвела сильное впечатление не только на ученых, но и на хозяев-практиков. «Только неорганизованная природа, - учил Либих, - доставляет растениям их первоначальную пищу». Эти минеральные вещества, по мнению Либиха, суть: углекислота, аммиак и минеральная часть почвы. На долю перегноя Либих оставил роль постоянного источника углекислоты почвы, которая укрепляет процесс выветривания и тем подготавливает минеральную пищу растениям, а также поступает в растения через корни, чтобы служить материалом для ассимиляции наряду с углекислотой атмосферы. Азот, по мнению Либиха, растение берет в атмосфере в связанной форме, и поэтому покупку азотистых удобрений он считает напрасной тратой. Естественным следствием этих взглядов Либиха на питание растений явились его теория удобрения и истощения почвы, его мотивировка необходимости севооборота, закон минимума (см. удобрение), признание бесполезности пара, дренажа и т.д. Либих безгранично верил во всемогущество химии: своей горячей проповедью он собрал под ее знаменем ряды активных борцов и вызвал обширную полемику, послужившую толчком к опытному исследованию затронутых вопросов.

Последователи Тэера и Соссюра, не признавая большого значения за минеральными составными частями растений, обращали свое внимание исключительно на органические вещества почвы, сторонники же Либиха отвергали совершенно полезное влияние гумуса. В качестве примирителя «гумусовой» и «минеральной» теорий выступил Грандо (1872), предложивший свою органоминеральную теорию питания растений. Исследуя различные почвы, он постоянно находил несоответствие между запасом питательных веществ и их плодородием. Почвы плодородные, по опытам Грандо, оказались выдающимися по количеству заключающегося в них перегноя, причем этот перегной был весьма богат золою. Зольные элементы, согласно опытам Грандо, в растворе перегноя не открывались обычным реактивом, — они весьма прочно с ним связаны, а в то же время растения прекрасно развиваются, если их удобрят перегноем. Следовательно, гумус является важным фактором: он — переносчик минеральных элементов. Сам Либих в восторженном письме приветствовал новую теорию, но опыты дальнейших ученых опровергли выводы Грандо, и органоминеральная теория сравнительно быстро сошла со сцены. Из ученых, которые подвергли опытной проверке минеральную теорию питания зеленых растений, необходимо указать на Вигмана и Польсторфа, которые пришли (1842) к выводу, что «развитие растения задерживается и даже совершенно подавляется, если ему не будет доставлено в почве известное количество неорганических веществ в растворенном состоянии». Окончательно минеральное питание было объяснено в конце 50-х и начале 60-х годов, благодаря дружной работе развившихся к тому времени в Германии опытных станций; особенно выдаются работы Штекгарда (1847), Сакса (1860), Кнопа (1860), Э. Вольфа (1868), Штоманна и Ноббе (1862) и др. Был разработан и применен с успехом к указанному вопросу «вегетационный метод» (метод искусственных культур), и этим путем введены значительные поправки к выводам Либиха.

Совершенно особо среди других вопросов минерального питания растений стоит вопрос об источниках азота. Он со времени Либиха претерпел наиболее существенные изменения. Из ученых, посвятивших свои силы этому вопросу, выделяется гениальный Буссенго (1802-87), опубликовавший свои первые работы еще до появления книги Либиха и еще тогда стоявший на правильном пути для разрешения основных вопросов питания растений. Буссенго указал, как на единственный источник азота растений, на селитру и аммиак почвы.

Затем после работ Бертло и Шлезинга (1873), Гельригель и Вильфорт (1886) дали ключ к разрешению давней загадки, к объяснению того разительного факта, что бобовые растения не нуждаются в удобрении азотом. Названные ученые показали, что в клубеньках на корнях бобовых растений имеются бактерии, способные усваивать азот атмосферы. Впоследствии в вопросе об азоте открылись новые горизонты (см. ассимиляция азота). Трудами Шлезинга и Мюнца (1889), Варрингтона, Виноградского и Бейеринка были открыты бактерии, окисляющие аммиак почвы в нитраты, а также микробы, усваивающие азот атмосферы и свободно живущие в почве. Что касается широкой области вопросов питания сельскохозяйственных животных, в которой работали многие агрикультур-химики, она теперь почти отделилась от агрономической химии и вошла в зоотехнию.

Литература: Тэер, «Основа рационального сельского хозяйства» (1830); Гемфри Дэви, «Основания земледельческой химии» (1832); Sprengel, «Die Lehre vom Dunger» (1839); его же, «Die Bodenkunde» (1837); Либих, «Химия в приложении к земледелию и физиологии растений» (1864); его же, «Письма о химии» (1861); Boussingault, «Agronomie, Chimie agricole et Physiologie» (8 том); Grandeau, «Chimie et physiologie appliquees а l'agriculture»; Berthelot, «Chimie vegetale et agricole» (1899 год, 4 тон); Густавсон, «Девять лекций агрономической химии» (1889); Ярилов: «Педология, как самостоятельная естественнонаучная дисциплина о земле» (ч.I., 1904); Adolf Mayer, «Lehrbuch der Agrikulturchemie» (5 том, 1905-06 гг.); Прянишников, «Учение об удобрении» (М. 1908); его же, «К истории развития основных воззрений в агрономии» (1906).

Л. Будинов.