Скачать

Точки зрения на питание растений до Либиха

В истории развития агрохимии в России условно выделяют три периода.

  Конец XVIII и первую половину XIX столетия принято относить к первому периоду. Он охватывает этап накопления знаний и данных по вопросам питания растений, использовании удобрений и попытками их общения и систематизации.

Второй период охватывает вторую половину XIX и начало XX века, вплоть до Революции 1917-го года. В это время идет развитие опытов в лабораториях, в производственных условиях, на опытных станциях. Большое внимание уделяется необходимости глубокого изучения питания растений, химико-биологических процессов в почве, которые представляют собой основу для применения удобрений.

Советский период стал третьим в развитии агрохимии. Он характеризуется как период реконструкции сельского хозяйства в целом,   механизацией и химизацией земледелия.     В XVIII веке в России господствовала феодальная (крепостническая) система хозяйствования. Одновременно с ней возникали капиталистические формы ведения хозяйства в виде мелкого товарного производства, основанного в большинстве случаев на ручном труде. Высокого уровня достигла металлургическая   промышленность. Под ее влиянием, а так же военной и    кораблестроительной промышленности в России   стали   развиваться естественные   науки.

XVIII век ознаменовался в России рядом изобретений и   достижений   в области науки. В Петербурге в 1725 году была создана Академия наук,   а в 1755 г . по инициативе Ломоносова был основан Московский университет. В 1748 году Ломоносовым была построена   первая в России научно-исследовательская химическая лаборатория,   в которой он проводил работы по химии, физике, минералогии и геологии. Работы Ломоносова оказали   большое   влияние   на   развитие науки в России, в частности, естествознания, на развитие передовой   мысли. Можно сказать, что Ломоносов был начальником естествознания в России. К гениальным открытиям Ломоносова относится открытие и естественно-научное обоснование закона сохранения вещества и движения, ставшего одним   из краеугольных камней материалистического истолкования природы. Этот закон открыт им   совершенно самостоятельно, и задолго до Лавуазье. На основе этого закона Ломоносов по-новому объясняет многие явления природы, в частности,   им была создана и научно обоснованная теория о природе тепловых явлений. М.В. Ломоносов сыграл огромную роль в   обосновании и дальнейшем развитии основных принципов материалистической философии в   нашей   стране.

И.И.Комов (1750-1792), профессор земледелия и других   наук, в   своей   книге   следующим образом определяет сущность земледелия :”Земледелие же с высокими науками тесной союз имеет, каковы   суть История естественная,   наука лечебная, Химия, Механика и почти вся Физика,   и само оно ничто есть иное, как часть Физики опытной, только всех полезнейшая”. Комов призывает к развитию опытной работы, которая должна дать более глубокие ответы на различные вопросы агрономии, причем рекомендует не   полагаться   на   "   однократный опыт", а для большей уверенности повторять его.

В своей книге Комов подробно излагает значение многих сельскохозяйственных культур, описывает обработку   почвы, удобрение, севообороты и т.д. Характеризуя почвы,   Комов говорил,   что "о доброте и глинистой, и песчаной, и всякой земли по количеству чернозема в них содержимого судить можно". Для определения в почве количества глины, песка,   извести и "питательного сока" он   предлагал   механический анализ,   основанный   на   разделении   глины от песка отмачиванием водой и химический анализ. Комов писал, что питательный сок родится от "согнития животных", травяных веществ и корней в   земле,   стеблей   и   ветвей растений   на воздухе.   Песчаная земля от него плотнее, а глинистая делается рыхлее.   Узнав   свойства   земли, главное дело земледельца состоит,   по Комову, в том, чтобы "худую землю удобрить,   и удобрив,   стараться, чтобы она доброе не потеряла."

Комов   подчеркивал,   что   навоз имеет большое значение в улучшении физических свойств почвы, в создании рыхлости и сохранении   влаги. Он считал, что обработка почвы не может заменить внесение навоза. И.И.Комов подробно описывает приготовление фекальных компостов. Куриный помет он предлагает вносить под   зиму вместе с семенами, либо весной,   когда сойдет снег, в подкормку.   Навоз он рекомендует вывозить на   поле свежим, а не сгоревшим или сгнившим, так как при этом сила   питательная исчезнет. После вывозки в поле   навоз   должен   немедленно   заделываться в почву.   Комов придавал большое значение   в   питании   растений органическому веществу   почвы.

Большую роль в развитии русской агрономии и сельского хозяйства сыграли:

М.Г.Павлов (1794-1840), профессор Московского университета. Он читал лекции по физике, технологии, лесоводству, половому воспитанию, сельскому хозяйству и руководил земледельческой школой. Он впервые в России показал связь химии и агрономии. В 1825 г . М.Г.Павлов опубликовал труд «Земледельческая химия», где писал, что «земледельческая химия есть наука о веществе тех исключительных предметов, которые имеют отношение к земледелию, и знание о веществе коим может руководствовать с выгоднейшему устройству производств сего искусства».

Болотов А.Т.   (1738-1833). Большое внимание им уделено удобрению почв. Им опубликовано более 20 статей по вопросам использования удобрений.   Хранить навоз он   рекомендовал не под животными,   а в специальных навозохранилищах в уплотненных кучах. В статье «О навозных солях» А.Т.Болотов пишет об образовании из органических удобрений доступных растениям   питательных веществ.

А.П.Пошман (1792-1852) в своей   книге   «Наставление   о приготовлении сухих и влажных пуков, служащих к удобрению пашен», 1809г., где высказал соображение о том,   что в   удобрении действующим началом являются щелочно-соляные вещества, содержащиеся в навозе и золе, т.е. 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. Работы этих ученых относятся к первому, начальному периоду в развитии агрохимии, когда   главным образом   накапливались сведения   о питании растений и удобрении, и делались попытки обобщения накопленного опыта.

Развитие агрохимии в Западной Европе

  В конце Х VIII и в начале Х I Х столетия в Западной Европе была широко распространена так называемая гумусовая теория питания растений. Один из наиболее видных сторонников этой теории немецкий ученый Тэер говорил о гумусе следующим образом. Плодородие почвы зависит собственно целиком от гумуса, так как, кроме воды, он представляет единственное вещество почвы, могущее служить пищей растений.

В то время считалось,   что чем больше питательных веществ содержит растение,   тем больше оно поглощает и гумуса. Сторонниками   гумусовой   теории   минеральным веществам отводилась косвенная роль: они лишь ускоряют, по их представлениям, процессы разложения органических веществ в почве и переводят гумус в удобоусвояемую для растений форму.

Начиная   с   Х I Х столетия во многих агрохимических лабораториях   развернулась работа по изучению питания растений.

В 1804 г . получили известность исследования по ассимиляции углерода и дыханию растений. Французский   ученый   Соссюр провел   детальный анализ золы растений и на основании этих данных пришел к выводу, что минеральные вещества не случайно проникают с растение. Например, фосфорнокислая известь была найдена им в золе всех растений.

В 1800   г.   Шредер нашел в проростках в 4 раза больше золы, чем в семенах (причина - нечистота условий опыта), и пришел к выводу, что растения сами производят свои зольные вещества посредством жизненной силы и не нуждаются в   доставлении их извне. Для проверки этого подтверждения Соссюр выращивал растения на дестиллированной воде и нашел в них минеральных веществ столько же, сколько их было в семенах. Таким образом, Соссюром были экспериментально опровергнуты виталистические представления Шредера о питании растений. На основании своих опытов Соссюр пришел к выводу, что главным источником углерода для растений является атмосфера, а почва - источником зольных веществ.   Либих впоследствии использовал анализы и выводы Соссюра в качестве доводов в пользу теории минерального питания растений.

В гумусовой теории сочетались верные наблюдения агрономов-практиков о   большом   значении гумуса для плодородия почвы с неверными метафизическими представлениями   о   том, что гумус   является единственным веществом почвы,   могущим служить пищей для растений.

Тэер и   другие   сторонники   гумусовой   теории считали важным условием для поддержания плодородия почвы   накопление и   сбережение в ней гумуса.   Необходимость севооборота обосновывалась стремление уравновесить расход органического вещества с его приходом в почву.

Ряд ученых   того   времени   выступали против гумусовой теории. К ним относятся прежде всего Буссенго, Шпренгель и Либих.

Буссенго (Франция) всвоих работах (опубликованных в 1836-1841гг.) по физиологии,   биохимии и агрохимии установил, что источником углерода для растений служит углекислота воздуха. Он   показал также влияние внешних условий на ассимиляцию углерода листьями. Изучение особенностей   питания   животных   и   растений сыграло большую роль в дальнейшем развитии исследований   по азотному питанию   растений.   Опыты   с растениями в искусственных условиях привели Буссенго к разработке вегетационного метода для изучения питания растений.

Отвергнув гумусовую теорию питания растений, Буссенго развил так   называемую   азотную теорию.   В своем имении он устроил опытную станцию с хорошо оборудованной лабораторией, где   занимался   исследованиями с 1836 г .   В нескольких севооборотах опытного поля он провел учет урожаев и   определил содержание   углерода,   азота   и золы в урожаях.   Это позволило Буссенго произвести учет круговорота   веществ   в хозяйстве. Он обнаружил, что накопление углерода в урожаях не связано с его количеством в навозе. Особенно ценным было установление того факта, что количество азота в урожаях за целый севооборот превосходит то его количество, которое дается растениями   с   навозом.   Излишек азота в урожае был тем выше,   чем большее было участие в севообороте   бобовых растений - клевера и люцерны.

Таким образом,   в полевых условиях было   установлено, что бобовые   культуры   обогащают   почву азотом,   доступным другим растениям,   что и сказывается на повышении их   урожая, например,   урожай   пшеницы   после клевера выше урожая пшеницы после картофеля и пр. корнеплодов.

Буссенго высказал мнение,   что азот, который накапливают бобовые,   происходит из воздуха. Позднее он пытался воспроизвести фиксацию   азота бобовыми в вегетационных опытах с предварительной стерилизацией песка и сосудов. Обнаружилось, что   чем более чистые условия создавал он в опытах, тем менее ясные получались результаты. В то время такое явление было неясно. Теперь известно, что при стерилизации среды отсутствовал симбиоз бобовых   с   клубеньковыми бактериями, поэтому фиксации азота воздуха не происходило.

         Работы Буссенго привели к установлению важного значения азотных удобрений в повышении урожаев. Своими исследованиями Буссенго решил ряд важных вопросов физиологии растений, биохимии и агрохимии.

Немецкий ученый Шпренгель, опубликовавший свои взгляды на питание растений в 1837-1839 гг.,   был одним из ближайших предшественников Либиха. Шпренгель писал, что растения - из неорганических веществ, получаемых ими из почвы и воздуха,   образуют тела органические   с   помощью   света, тепла, электричества   и влаги.   Объяснение падения урожаев при непрерывной культуре он видел в том,   что   минеральные вещества необходимы   для   жизни   растений   и потому должны возмещаться в почве.

При этом   Шпренгель не отрицал одновременного использования растениями, кроме главного источника углерода, углекислоты воздуха, также и перегноя почвы корнями.

Недостаток фактических данных не позволил   ему   более четко поставить   вопрос о значении гумуса в питании растений, однако развитые Шпренгелем   представления   о   питании растений имеют серьезное значение в развитии агрохимии.

Из истории вопроса об азоте.

Ряд противоположностей связан со словом азот: с одной стороны -   это   нежизненный газ,   а с другой стороны - нет жизни без азота,   ибо он   является   непременной   составной частью белков:   азот   дает   соединения   то окисленные,   то восстановленные, то кислотного ,   то щелочного   характера, причем, в отличие от других элементов, играет роль в жизни растения способность использовать в процессах синтеза разные степени окисления и восстановления,   как азотная, азотистая и азотноватая кислоты,   аммиак и гидроксиламин, а у низших организмов и свободный азот.   С экономической стороны также азот является то самым дорогим элементом,   если речь идет о минеральных удобрениях, то самым дешевым, если иметь в виду использование азота бобовых. Историю вопроса об азоте нужно начинать,   конечно, не с Шульца,   а с Буссенго,   но и это будет правильно лишь   в том случае, если говорить о периоде настоящей химии, начало которой положил Лавуазье.

Но на   деле   вопрос   этот возник еще задолго до Лавуазье во времена алхимии, хотя терминология в то время была совершенно иная, речь шла обычно о воздушном начале селитры.   Предполагалось,   что    зародыши   селитры (germes,oeufs) носятся в воздухе, но только в почве происходит инкубация и развитие зародышей и рождается драгоценная соль (соль земли).

Уже Альберт Великий (13 столетие) в   своем   трактате De mirabilibus mundi («О чудесах света») говорит о селитре.

У авторов 14 века встречаются   рецепты   для   очищения селитры как компонента пороха , а затем ею начинают интересоваться как солью плодородия.   В 1540 г .   во   Франции был запрещен вывоз селитры за границу,   ее нужно было сдавать государству,   а в 1544 г .   был издан эдикт о создании 300 пунктов по добыванию селитры. Для того же времени имеется указание,   что голландские корабли привозили   селитру из Индии. Путешественники сообщали, что селитра образуется в природных условиях не только в Индии,   но в   Америке в Китае и даже в Испании. В 1563 г . появился трактат Бернара Палисси о значении солей в земледелии Les sels vegetatifs, способствующие росту соли, где он ставит плодородие почвы в зависимость от содержания в ней известных солей и говорит, что   навоз   был бы бесполезен,   если бы не содержал соли, которая остается после разложения соломы и   сена,   а затем один   из   слушателей его лекций в Париже говорит еще более определенно, что навоз содержаит соль мочи и что повышение плодородия почвы зависит от образования в ней sucs nitreux или la salure de nitre   -   соки   селитры   или   соль (суть) селитры.   Он не раз повторял тезис Палисси, что для почвы соль есть отец плодородия,   но у него яснее,   чем   у Палисси, видно, какой именно соли придается главное значение. Но наиболее замечательными являются в 17 веке мысли о значении   азота в жизни растений и о круговороте азота в природе, высказанные Иоганном Рудольфом Глаубером.

Правда, пока он не употребляет название азот,   он го ворит:nitrum. Трудно сказать,   как следует   перевести   это слово, но это не селитра:   он редко говорит отдельно о селитре и отдельно о nitrum. Пользуясь терминологией «Синей   птицы» можно сказать, что nitrum - это душа селитры,   это предчувствие существования азота.   При переводе на   современный язык   можно было бы сказать,   что nitrum у Глаубера иногда означает   азот, а иногда ион NOз. В своем   труде Teutschlands Wohlfaht - Благо Германии (1656) он говорит:   Sal et   nitrum   est   unica   vegetatio ,   generatio omnium vegetabilium animalium ,   mineralium ,   что буквально перевести трудно, но в модернизированном изложении это близко к утверждению,   что зольные вещества (соли) и азот (или душа селитры) представляют единственную причину роста растений, если говорить только о почве. Характерно следующее место у Глаубера: «Вероятно, вся селитра (или начало селитры), которой мы пользуемся, происходит из растений». Указывая, что селитра образуется на стенах конюшен и скотных дворов,   он ставит вопрос:   как она   образуется?

Очевидно, за   счет   мочи   и экскрементов животных.   Но они   происходят из пищи животных, из травы или сена, словом, из   растительных материалов.   Следовательно, эти последние содержат начало селитры,   а органы пищеварения только подготовляют его отщепление.   Глаубер отмечает, что селитра образуется и без участия экскрементов, если смешивать с землей листья   и другие материалы растительного или животного происхождения, и указывает, что это может быть использовано для промышленного добывания селитры. Дальше он говорит, что селитру (nitrum) можно посеять,   как полевые культуры, и малым количеством фермента заразить громадное количество земли, которая не замедлит покрыться селитрой, подобно тому, как   небольшое количество пивных дрожжей может вызвать брожение громадного количества теста. Таким образом, у него есть уже понятие о каком-то сходстве процесса образования селитры с брожением.

У Глаубера были некоторые представления о круговороте связанного азота.   Он говорил, что начало селитры (nitrum) поднимается из   глубин   земли   в   царство воздуха,   откуда возвращается насыщенным астральными влияниями и растворенными в   воде   дождя,   снега и росы,   чтобы дать плодородие почве.

Дальше Глаубер так говорит о начале селитры:   Это как бы птичка без крыльев,   которая летает день и ночь без отдыха, она проникает между всеми элементами и несет с собой дух жизни.   От nitrum происходят минералы, растения и   животные. Это начало никогда не погибает,   оно меняет только форму: когда входит в тело животных под   видом   пищи,   оно выходит оттуда в экскрементах и таким образом возвращается в землю, чтобы оттуда подняться частично в воздух с парами и выделениями,   и   вот оно снова среди элементов.   Оно существует в корнях растений,   и вот оно снова в пищевых веществах. Таким образом, круговорот идет от элементов в пищевые вещества,   из пищи - в экскременты и оттуда снова   в элементы.

Глаубер советует давать селитру корням винограда, советует смачивать посевное зерно раствором селитры,   чтобы увеличить урожаи.   Свой гимн началу селитры Глаубер заканчивает тем,   что   наряду с другими эпитетами и сравнениями он ставит вопрос:   может быть,   это и есть азот, о котором пишут философы?   Но как могло быть известно Глауберу слово азот ? Обычно считают, что это слово ведет начало от Лавуазье и образовано из греческого слова (живу) и отрицание & (alpha privatiwum).   На деле же это слово гораздо старше - он встречается у алхимиков, хотя и в другом смысле. Откуда же взялось это слово, которым пользовались алхимики? Оно   искусственно   построено   так:   альфа - первая буква всех тогдашних алфавитов,   на которых писались научные произведения   (греческого,   латинского   и еврейского), зет - последняя буква латинского алфавита, омега - греческого и тов - последняя буква еврейского алфавита. Из сочетания этих букв и получается слово Azot.   Это   вариант   на мотив из Апокалипсиса: Аз есмь альфа и омега, начало и конец: словом азот обозначали то неизвестное начало всех начал, то философский камень,   этот чудодейственный фермент, способный превратить металлы в золото,   то вообще какой-то таинственный ключ красоты, здоровья и богатства.

Поэтому, когда Глаубер говорил,   что   душа   селитры   и есть азот философов, то это, конечно, нельзя понимать так, что Глаубер имел в виду азот в понимании Лавуазье: это было только   фигуральное сравнение,   употребленное для того, чтобы подчеркнуть все значение начала селитры: однако можно думать,   что и Лавуазье знал об азоте философов и только вложил в это слово конкретный смысл.

Нужно заметить, что в 17 веке Глаубер не был единственным автором,   говорившим о значении селитры. В 1621 г . вышло сочинение врача при Людовике Х III Ги де Бросс «О природе, свойствах и пользе растений» (Gui de   Brosse.   De   la nature, de   la vertu et de l`utilite des plantes).   В этой книге наряду с неопределенными утверждениями,   что пищей растений являются соль,   масло и spiritus,   местами говорится о нитрозных соках почвы (les sucs nitreux),   и выражение соль   земли   у него включает представление о селитре (навоз содержит соль мочи). В другом месте речь идет о том, что земля без соли бесполезна для плодоношения, или, вернее, соль - это отец плодородия.

Очень давно еще у алхимиков существовала идея   о   воздушном начале   селитры le niyre aerien). В 1660-1669гг. различные авторы   (Digby, Hengshaw, Beal) говорили о присутствии начала селитры в росе и   рекомендовали   намачивать семена в растворе селитры.

Некий доктор   Стубс   сообщил   в Лондонском королевском обществе в 1668 г .   о своих наблюдениях на острове Ямайке, что якобы на землях,   содержащих селитру (les terres nitreuses - во французском переводе), сахарный тростник растет пышнее, чем на других