Развитие учения о питании растений в период с XVI до конца XVIII веков

В середине XVI века французский естествоиспытатель Бернар Палисси (1510 - 1589 гг.) занимался исследованиями в области химии, физики, геологии, астрономии. Им был впервые высказан наиболее правильный взгляд на почву как источник питательных веществ, необходимых для жизни растений. В 1563 г. он писал, что «соль есть основа жизни и роста всех посевов». По его мнению, навоз не имел бы никакого значения, если бы не содержал соли, которая остается от разложения сена и соломы. Под солью автор подразумевал все необходимые для растений минеральные вещества. Он отмечал, что после сжигания соломы в золе окажутся соли, которые растение поглотило из почвы, а, следовательно, вернуть их обратно - значит улучшить почву.

Его представления о причинах истощения почвы, о необходимости возврата зольных веществ в виде удобрений были подтверждены точными опытами лишь спустя триста лет.

По существу, можно отметить три правильных научных положения Б. Палисси, которые сотни лет спустя были подтверждены экспериментами:

1. Почва - источник минеральных веществ для растений.

2. Почва истощает свое плодородие при формировании урожая растениями, обеспечивая последние минеральными солями.

3. Необходимо возвращать в почву зольные вещества, поглощенные растениями в процессе роста, в виде соответствующих удобрений.

К сожалению, эти важные положения Б. Палисси не оказали какого-либо влияния на воззрения исследователей того времени и в последующем в течение нескольких веков на сущность питания растений и применение удобрений. В основном это можно объяснить отсутствием понимания необходимости эксперимента в то время и методов количественного учета зольных веществ.

И только в XVII веке известный естествоиспытатель Я. Б. Ван- Гельмонт (1579 - 1644 гг.) попытался экспериментально изучить питание растений. В своем опыте, который продолжался в течение

5 лет, он показал, что ивовая ветвь весом 2 кг, посаженная в почву при поливе одной дождевой водой увеличилась в весе в 33 раза, а вес почвы почти не изменился. Ван-Гельмонт сделал вывод, что растению для его роста достаточно только воды. Состав воздуха в то время еще пс был известен, и не знали о роли С0₂ воздуха в создании растительной массы. Не было и методов учета зольных веществ, поступивших в ветвь из почвы, которой в сухом виде для субстрата было взято 100 кг.

В середине XVII века (1656 г.) немецкий химик и врач Иоганн Рудольф Глаубер (1604 - 1664 гг.) выдвинул гипотезу, что основой роста растений, т.е. главным фактором урожайности, является се­литра, внесение которой в почву вызывает значительное повышение продуктивности выращиваемой культуры. Он считал, что соль и азотная кислота (может быть, соли азотной кислоты) являются единственным началом роста, порождающими все растительное, жи­вотное и минеральное. Глаубер подтверждал свою гипотезу опытами. Так, из земли, взятой из-под навеса для скота, он получил селитру, которая вызывала большой прирост урожая растений.

Удобрительное же действие навоза он связывал с образованием селитры.

К сожалению, прогрессивные взгляды Палисси и Глаубера не были оценены по достоинству и не оказали влияния на дальнейшее понимание вопросов питания растений, действия удобрений, как и в целом на совершенствование земледельческой практики.

Фактически же в течение XVII - XVIII вв. не сформировались определенные научные положения о роли минеральных солей в питании растений и роли почвы как их источника.

По-прежнему существовали туманные рассуждения о «жире» почвы и теплоте навоза как о побудителях роста растений.

Ростки же объективной истины в вопросах питания растений продолжали тянуться к свету, а научные познания постепенно совершенствовались.

В 1699 г. Вудворд в Англии проверил выводы Ван-Гельмонта. Методически опыт был поставлен логично: он выращивал растения на дождевой воде, на водопроводной воде и к водопроводной воде добавлял почву. В варианте с добавлением почвы биомасса растения была почти в 20 раз больше, чем на дождевой воде. В своем сообщении он заключает: «Растения образуются не из воды, а из известного специального почвенного материала. Доказано, что значи­тельное количество этого материала находится в дождевой, ключевой и речной водах, и что большая часть жидкой массы, попадающей в растения, не остается там, а проходит через их поры и испаряется в атмосферу; что большая часть почвенных частиц, смешанных с водой, попадает в растения вместе с ней; и что растение увеличивается в большей или меньшей степени в зависимости от того, содержит ли вода большее или меньшее количество этих частиц: из всего высказанного мы можем заключить, что земля, а не вода, является материалом, из которого состоят растения» (цит. Бер, 1932, с. 12).

Своим опытом Вудворд опроверг взгляды Ван-Гельмонта, тем не менее об этих опытах, вероятно, не знали на континенте, так как в 1758 г. Дюгамель во Франции описал удачные опыты с выращи- нанием растений на воде из р. Сены. Вариантов с дождевой водой у него не было, и он так же, как Ван-Гельмонт, сделал выводы, совершенно не соответствующие сельскохозяйственной практике.

Спустя 100 лет после И. Глаубера, шведский ученый Валлериус к 1766 г. в своем научном сочинении «Фундаментальная сельско­хозяйственная химия» утверждал, что зольные части растений, полученные им при химическом анализе, не тождественны тем, которые содержит почва, а приготовляются растением из воды и воздуха. Главное значение он придавал гумусу. Солям же почвы (в частности селитре), мелу он приписывал лишь значение раствори­телей жирных веществ гумуса.

Но среди господствовавших в то время подобных воззрений появились и более прогрессивные, которые способствовали формиро­ванию более правильных научных положений в вопросах питания растений. Они напоминали учение Палисси о зольных веществах как наиболее важных для растения составных частях почвы. Так, Рюккерт II 1789 г. обосновал теорию истощения почв, близкую к либиховской. Он писал, что поскольку абсолютное количество и отношение веществ в почве и растениях можно определить, то можно рассчитать, когда данное поле будет истощено. «Однако можно устранить это истощение с помощью такого удобрения, которое содержит преиму­щественно недостающее вещество» (цит. Прянишников, т. I, 1952, с. 60). Он отмечал также, что каждое растение требует особого состава почвы, на которой оно удается всего лучше. Поэтому одни растения при монокультуре очень истощают почву, а другие - в меньшей степени.

Все эти важные положения Рюккерта для современников оказа­лись неубедительными. Хотя он исследовал состав золы 43 расте­ний, но методика анализа почвы и растений была недостаточно совершенна, чтобы его аргументы могли быть убедительными для других исследователей. Несмотря на это, Рюккерт является несомнен­ным предшественником Либиха по идеям. Свои взгляды и результаты исследований по анализу почвы и растений он изложил в сочинении «Der Feldbau chemisch untersucht» (1789 г.). Рюккерт считал, что каждое растение, имея определенный состав золы, требует определен­ного состава почвы, что истощение почвы при непрерывной культуре может быть односторонним и может быть исправлено внесением недостающего вещества - в известной степени, это есть уже установ­ление закона минимума.

В конце XVIII века развитие агрохимической науки связано с научной деятельностью французского химика Антуана Лорана Лавуазье (1743 - 1794 гг.), являвшегося с 1772 г. членом Парижской академии наук, а с 1785 г. - ее директором.

Работы Лавуазье имели большое значение для разгадки сущности питания растений. Прежде всего они позволили перейти к химическим исследованиям для изучения обмена веществ между растениями и окружающей средой и количественно устанавливать эти взаимоотношения. Кроме того, Лавуазье в 1775 г. установил состав воздуха и вскрыл сущность процессов окисления, горения и дыхания. Работы Лавуазье имели прямое отношение к формированию теории питания растений, но они не были известны при его жизни. Только в 1860 году была найдена и опубликована его начатая рукопись, из которой, спустя более чем полвека после ее написания, стали известны его взгляды на питание растений. Причем, как видно из рукописи, ученый обратил внимание на вопросы питания растений задолго до своей смерти .

В предисловии к рукописи имеются строки, которые свидетель­ствуют, что основные положения теории минерального питания растений были сформулированы на 50 лет раньше Либиха. Лавуазье писал, что растения черпают материалы, необходимые для своей организации, в воздухе, который их окружает, в воде, вообще в минеральном царстве. И далее: «Животные питаются или растениями, или другими животными, которые, в свою очередь, питались расте­ниями, так что вещества, из которых они состоят, в конце концов всегда почерпнуты из воздуха и из минерального царства». «Наконец, брожение, гниение и горение постоянно возвращают атмосфере и минеральному царству те элементы, которые растения и животные из него заимствовали».

Д.Н. Прянишников в связи с этим замечает, что если бы оставшийся незаконченным труд Лавуазье, из предисловия к которому взяты эти строки, был закончен и появился в свое время, то, нозможно, что Либиху не пришлось бы выступать с минеральной теорией в 1840 г.

По существу же, зарождение науки агрохимии, углубление наших знаний по вопросам питания растений началось в XVI -

XVII вв. с первых работ французского естествоиспытателя Б. Палисси и немецкого химика И.Р. Глаубера. Они высказали правильные кзгляды на корневое питание растений.

В России же исследования по вопросам питания растений и поддержания плодородия почвы получили развитие после гениальных нысказываний М.В. Ломоносова. В нашей стране повышенный интерес к данной проблеме проявлялся исходя из практической целесообразности более эффективного использования удобрений и повышения продуктивности выращиваемых растений.

Что же касается воздушного питания растений, то именно М.В. Ломоносов впервые высказал правильное научное положение, что растения своими «жирными листьями жирный тук из воздуха нпитывают». В связи с этим нельзя не отметить, что в XVIII веке более активно развивалось учение о воздушном питании растений, которое впоследствии получило название фотосинтез.

Определенный вклад в развитие учения о воздушном питании растений внесли западноевропейские естествоиспытатели.

Джозеф Пристли (1733 - 1804 гг.) - английский химик, философ-материалист, Иностранный почетный член Петербургской Академии наук (1780). В 1794 г., преследуемый в своей стране, ■•мигрировал в США. Он заметил, что растения способны исправлять иоздух, испорченный животными (СОг и 0₂). Он открыл позже кислород и при попытке подтвердить это положение не получил первых результатов, т.к. не знал, что только зеленые растения и только на свету выделяют кислород. Это установил Ян Ингенгуз (1730 1799 гг.) - нидерландский врач и естествоиспытатель. Он доказал, что Пристли упустил из виду связь, существующую между зеленым пнетом, кислородом и светом. Это направление исследований
получило развитие в работах Жана Сенебье (1742 - 1809 гг.) - швейцарского ботаника, одного из основоположников физиологии растений. Своими исследованиями он впервые экспериментально доказал воздушное питание растений. Сенебье показал, что необходимым условием выделения кислорода является присутствие углекислоты в окружающем воздухе и поглощение ее зеленым растением. Это есть процесс питания, а не дыхания. Он считал, что перегной является источником углекислоты, которая через корни поступает в листья, где под влиянием света разлагается, отдавая углерод тканям, а кислород выделяется в воздух. Зольные же элементы увлекаются механически с водой, поступающей в растения, поэтому, по выражению Д.Н. Прянишникова, и скептически относился к употреблению минеральных удобрений.

Контрольные вопросы

1. Представления Б. Палисси о почве как источнике минераль­ных веществ для растений, о выносе их растениями и об их возврате в виде удобрений.

2. Значение опытов Ван-Гельмонта и Вудворда в развитии представлений о питании растений и роли почвы.

3. Глаубер и его гипотеза об основах роста растений.

4. Рюккерт - предшественник Либиха.

5. Значение работ Лавуазье в формировании теории питания растений и развитии агрохимии.