Развитие взглядов на питание растений до Либиха

Доклад по агрохимии

Развитие взглядов на питание растений до Либиха

Историю развития агрохимии в нашей стране можно подразде-

лить на три периода. Первый период охватывает конец XVIII

и первую половину XIX столетия. Этот период характеризует-

ся накоплением данных по вопросам питания растений, приме-

нением удобрений и первыми попытками их обобщения.

Второй период охватывает вторую половину XIX и начало XX

столетия 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

изучения питания растений, химических и биологических про-

цессов в почве, являющихся основой для применения удобре-

ний.

Третьим периодом в развитии агрохимии является советский

период. Его можно охарактеризовать, как период реконструк-

ции сельского хозяйства в целом, механизайией и химизацией

земледелия.

В XVIII столетии в России господствовала крепостническая

система хозяйства. Наряду с этим возникали капиталистичес-

кие формы хозяйства в виде мелкого товарного производства.

Наиболее высокого для того уровня достигла металлургическая

промышленность. Под влиянием металлургической, военной,

кораблестроительной промышленности в россии стали разви-

ваться естественные науки. В 1725 году в Петербурге была

организована академия наук, а в 1755 г. по инициативе ге-

ниального Ломоносова создан Московский университет. XVIII

век ознаменовался в России рядом изобретений и достижений

в области науки (Ползунов и др.). Это положительно сказа-

лось на творчестве Ломоносова. В 1748 году Ломоносовым бы-

ла построена первая в России научно-исследовательская хи-

мическая лаборатория, в которой он проводил работы по хи-

мии, физике, минералогии и геологии. К гениальным открыти-

ям Ломоносова, составившим эпоху в развитии передовой нау-

ки всех стран, относится открытие и естественно-научное

обоснование закона сохранения вещества и движения, ставше-

го одним из краеугольных камней материалистического исто-

кования природы. Этот закон открыт открыт им совершенно

самостоятельно, и задолго до Лавуазье. На основе этого за-

кона 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 принци-

пов материалистической философии в нашей стране. Работы

Ломоносова оказали большое влияние на развитие науки в

России, в частности, естествознания, на развитие передовой

мысли. Можно сказать, что Ломоносов был начальником естес-

вознания в России.

Особенно сильно влияние Ломоносова сказалось на развитии

физики и химии. Он ввел в химию весы и количественные наб-

людения. Это сказалось и на исследованиях в агрономии.

И.И.Комов (1750-1792),профессор земледелия и других на-

ук, 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 долж-

на дать более глубокие ответы на различные вопросы агроно-

мии, причем рекомендует не полагаться на " однократный

опыт", а для большей уверенности повторять его.

В книге Комова подробно изложено значение многих сель-

скохозяйственных культур, описываются обработка почвы,

удобрение, севообороты, земледельческие орудия. Характери-

зуя почвы, Комов говорил, что " о доброте" и глинистой и

песчаной и всякой земли по количеству чернозема в них со-

держимого судить можно. Для определения в почве количества

глины, песка, извести и "питательного сока" он предлагал

механический анализ, основанный на разделении глины от

песка отмучиванием 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 плот-

нее, 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. Первое делается пахотой, а последнее

очередным севом различных культур.

Обработка почвы, по мнению Комова, не может заменит

внесение навоза. При этом Комов подчеркивал, что навоз

имеет большое значение в улучшении физических свойств поч-

вы, в создании рыхлости почвы и сохранении влаги. Комов

отмечает также важную роль в улучшении почвы и повышении

урожая. По его мнению, известкование глинистой почвы поло-

жительно сказывается в продолжении 20 лет и более. При

этом известь глинистую почву не только делает рыхлой, но и

всякую кислоту в глинистой по большой части земле находя-

щуюся истребляет. Поэтому Комов рекомендует искать извест-

няки и мергель и вносить по 100-150 четвертей сыромолотого

известняка на десятину (1 четверть - около 200 л).

И.И.Комов подробно описывает приготовление фекальных

компостов. Куриный помет он предлагает вносить под озимь

во время сева 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. В этом отношении он явился

предшественником немецкого ученого Тэера, развившего так

называемую гумусовую теорию (см.ниже) питания растений.

Болотов А.Т. (1738-1833) в течение ряда десятилетий

занимался вопросами сельского хозяйства и сыграл большую

роль в развитии русской агрономии. Большое внимание им

уделено удобрению почв. Им опубликовано более 20 статей по

вопросам использования удобрений. Хранить навоз он реко-

мендовал не под животными, а в специальных навозохранили-

щах в уплотненных кучах.

В статье О навозных солях А.Т.Болотов пишет об обра-

зовании из органических удобрений доступных растениям пи-

тательных веществ.

А.П.Пошман (1792-1852) в своей книге Наставление о

приготовлении сухихи и влажных туков, служащих к удобрению

пашен (1809) высказал соображение о том, что в удобрении

действующим началом являются щелочно-соляные вещества, со-

держащиеся в навозе и в золе, иначе говоря, минеральные

вещества, которые и служат пищей для растений. Таким обра-

зом, за много лет до опубликования Ю.Либихом теории мине-

рального питания Болотов и Пошман писали о значении мине-

ральных солей в питании растений.

М.Г.Павлов (1794-1840), являвшийся профессором Мос-

ковского университета, читал лекции по физике, технологии,

лесоводству, сельскому хозяйству и руководил земледельчес-

кой школой. Он впервые в России увязал химию с агрономией.

В 1825 г. М.Г.Павловым издан труд Земледельческая химия.

М.Г.Павлов писал, что земледельческая химия есть нау-

ка о веществе тех исключительно предметов, которые имеют

отношение к земледелию и знание веществе коим может руко-

водствовать с выгоднейшему устройству производств сего ис-

кусства. Удобрить почву, по М*Г*Павлову, значит сделать ее

более плодоносной. Землеудобрение может быть осуществлено

с целью улучшения физических свойств или устранения кис-

лот, или ускорения разрушения органических веществ почвы,

или повышения плодородия. Целью последнего, по Павлову,

является умножение в почве питательных веществ или по

крайней мере вознаграждение того, что похищается из земли

возрастающими на ней растениями с помощью органических

удобрений.

Работы этих ученых относятся к первому, начальному пе-

риоду в развитии агрохимии,когда главным образом накапли-

вались свещения о питании растений и удобрении и делались

попытки обобщения накопленного опыта.

Обобщение сведений о питании и удобрении, как мы ви-

дели, привело Комова в конце 18-го века к выводу о важной

роли гумуса в питании растений, а в начале 19-го века,

обобщая данные по удобрениям, Пошман пришел к заключению,

что в удобрениях действующим началом является минеральная

часть.

Развитие агрохимии в Западной Европе

Не входя в изложение исследований в области агрохимии

в Западной Европе более раннего периода, отметим работы по

агрохимии, начиная с Х1Х столетия, когда в лабораториях

развернулась работа по изучению питания растений.

В 1804 г. получили известность исследования по асси-

миляции углерода и дыханию растений. Французский ученый

Соссюр провел детальный анализ золы растений и на основа-

нии этих данных пришел к выводу, что минеральные вещества

не случайно проникают с растение. Например, фосфорнокислая

известь была найдена им взоле всех растений.

В 1800 г. Шрадер 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 дос-

тавлении их извне. Для проверки этого утверждения 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 Шрадера о питании растений.

На основании своих опытов Соссюр пришел к выводу, что

главным источником углерода для растений является атмосфе-

ра, а почва - источником зольных веществ. Либих впоследс-

твии использовал анализы и выводы Соссюра в качестве дово-

дов в пользу теории минерального питания растений.

В конце ХУ111 и в начале Х1Х столетия в Западной Ев-

ропе была широко распространена так называемая гумусовая

теория питания растений. Один из наиболее видныхъ сторон-

ников этой теории немецкий ученый Тэер говорил о гумусе

следующим образом. Плодородие почвы зависит собственно це-

ликом от гумуса, так как, кроме воды, он представляет

единственное вещество почвы, могущее служить пищей расте-

ний.

В то время считалось, что чем больше питательных ве-

ществ содержит растение, тем больше оно поглощает и гуму-

са. Сторонниками гумусовой теории минеральным веществам

отводилась косвенная роль: они лишь ускоряют, по их предс-

тавлениям, процессы разложения органических веществ в поч-

ве и переводят гумус в удобоусвояемую для растений форму.

Тэер и другие сторонники гумусовой теории считали

важным условием для поддержания плодородия почвы накопле-

ние и сбережение в ней гумуса. Необходимость севооборота

обосновывалась стремление уравновесить расход органическо-

го вещества с его приходом в почву.

В гумусовой теории сочетались верные наблюдения агро-

номов-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.

Ряд ученых того времени выступали против гумусовой

теории. К ним относятся прежде всего Буссенго,Шпренгель и

Либих.

Буссенго (Франция) известен своими работами (опубли-

кованными в 1836-1841гг.) по физиологии, биохимии и агро-

химии. ОН установил, что источником углерода для растений

служит угленкислота воздуха. Им было показано также влия-

ние внешних условий на ассимиляцию углерода листьями.

Изучение особенностей питания животных и растений

сыграл большую роль в дальнейшем развитии исследований по

азотному питанию растений. Опыты с растениями в искусс-

твенных условиях привели Буссенго к разработке вегетацион-

ного 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 лаборатори-

ей, где занимался исследованиями с 1836 г. В нескольких

севооборотах опытного поля он провел учет урожаев и опре-

делил 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 бы-

ло 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 уро-

жая, например, урожай пшеницы после клевера выше урожая

пшеницы после картофеля и корнеплодов.

Буссенго высказал мнение, что азот, который накапли-

вают бобовыее, происходит из воздуха. Позднее он пытался

вопроизвести фиксацию азота бобовыми в вегетационных опы-

тах с предварительной стерилизацией песка и сосудов. Обна-

ружилось, что чем более чистые условия создавал он в опы-

тах, тем менее ясные получались результаты. В то время та-

кое явление было неясно. Теперь известно, что при стерили-

зации среды отсутствовал симбиоз бобовых с клубеньковыми

бактериями, поэтому фиксации азота воздуха не происходило.

Работы Буссенго привели к установлению важного значе-

ния азотных удобрений в повышении урожаев. Своими исследо-

ваниями Буссенго решил ряд важных вопросов физиологии рас-

тений, биохимии и агрохимии.

Немецкий ученый Шпренгель, опубликовавший свои взгля-

ды на питание растений в 1837-1839 гг., был одним из бли-

жайших предшественников Либиха. Шпренгель, писал, что рас-

тения - 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 исполь-

зования растениями, кроме главного источника углерода, уг-

лекислоты воздуха, также и перегноя почвы корнями.

Недостаток фактических данных не позволил ему более

четко поставить вопрос о значении гумуса в питании расте-

ний, однако развитые Шпренгелем представления и 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 раз-

ные степени окисления и восстановления, как азотная, азо-

тистая и азотноватая кислоты, аммиак и гидроксиламин, а у

низших организмов -и свободный азот. С экономической сто-

роны 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, нача-

ло которой положил Лавуазье.

Но на деле вопрос этот возник еще задолго до Лаву-

азье, во времена алхимии и иатрохимии, хотя терминология в

то время была совершенно иная5 речь шла обычно о воздушном

начале селитры. Предполагалось, что зародыши селитры

(germes,oeufs) носятся в воздухе, но только в почве проис-

ходит инкубация и развитие зародышей и рождается драгоцен-

ная соль (соль земли).

Уже Альберт Великий (Х111 столетие) в своем трактате

De mirabilibus mundi (О чудесах света) говорит о селитре.

У авторов Х1У века встречаются рецепты для очищения

селитры как компонента пороха ( ), а затем ею начинают ин-

тересоваться как солью плодородия. В 1540 г. во Франции

был запрещен вывоз селитры за границу, ее нужно было сда-

вать государству, а в 1544 г. был издан эдикт о создании