Д.Н. Прянишников - основатель агрохимии; выдающийся ученый, педагог, государственный деятель

Дмитрий Николаевич Прянишников (1865 - 1948 гг.) - родился в г. Кяхте Иркутской губернии. Среднее образование он получил в Иркутской гимназии (1876 - 1883 гг.), по окончании которой по­ступил в Московский университет на естественное отделение физико- математического факультета. Любимыми его учителями были выдаю­щиеся представители русской науки: К.А. Тимирязев, В.В. Марков- ников, А.Г. Столетов, И.Н. Горожанкин. Тема его кандидатской работы при окончании Московского университета (по предложению

Н.Е. Лясковского) - «Современное положение вопроса о происхожде­нии чернозема». В этом сочинении Дмитрий Николаевич изложил работы В.В. Докучаева и П.А. Костычева.

Желая стать ближе к практике и лучше знать основы агрономии, он по окончании университета в 1887 г. поступил на третий курс Петровской земледельческой и лесной академии, которая в 1923 г. переименована в Сельскохозяйственную академию им. К.А. Тимирязева (ТСХА). В академии Дмитрий Николаевич наи­большее внимание уделял агрономической химии, физиологии расте­ний, частному земледелию. В то время кафедрой агрохимии заведовал Г.Г. Густавсон, а частного земледелия - И.А. Стебут. Д.Н. Пря­нишников закончил академию в два года со степенью кандидата сельскохозяйственных наук. По рекомендации К.А. Тимирязева, И.А. Стебута и Г.Г. Густавсона он был избран стипендиатом для подготовки к званию профессора. В тот же период (1890 - 1891 гг.) Дмитрий Николаевич успешно сдал магистерские экзамены в Московском университете, а в 1892 г. был утвержден приват- доцентом университета по агрономической химии. Здесь он впервые в России начал читать курс химии растений и приступил к исследованию азотистого обмена у растений.

Весной 1892 г. Д.Н. Прянишников был командирован Петров­ской академией на два года за границу для ознакомления с работами виднейших агрохимиков. В лаборатории агрохимика Э. Шульце (Цюрих) он исследовал превращение белковых веществ в растениях. Работа эта вскоре получила международное признание, поставив Д.Н. Прянишникова в ряды виднейших биохимиков и физиологов растений.

В период загранкомандировки (1892 - 1894 гг.) Дмитрий Николаевич работал также в лаборатории у Коха в Геттингене, у Дюкло в Пастеровском институте в Париже.

К началу 90-х годов XIX столетия высшее сельскохозяйствен­ное образование в России находилось в тяжелом положении. Сущест­вовало только три учебных заведения: Петровская академия, Ново- Александровский и Петербургский земледельческие институты. Все эти учреждения находились под влиянием демократических идей, особенно Петровская академия, где происходили сходки студентов, демонстрации. В связи с этим царское правительство закрыло академию. С 1890 г. прием студентов был прекращен, а в 1894 г. академия была ликвидирована.

Под влиянием же общественного мнения невозможно было ликвидировать высшее сельскохозяйственное образование, и вместо академии был открыт Московский сельскохозяйственный институт. Профессорско-преподавательский состав был полностью обновлен. Из учебного плана были исключены такие предметы, как физиология растений и агрономическая химия как самостоятельные дисциплины. Поэтому Д.Н. Прянишников, вернувшись в 1894 г. на родину, подготовленный к научной и педагогической работе в области агрономической химии и физиологии растений, в новом институте не мог найти применения своим знаниям. Тем не менее, по совету П.А. Костычева, К.А. Тимирязева и И.А. Стебута, в 1895 г. он принял предложение занять место профессора частного земледелия Московского сельскохозяйственного института с курсом луговодства.

В этом же году В.Р. Вильямс получил в новом институте кафедру общего земледелия с курсом учения об удобрении. Молодые профессора обменялись курсами: Д.Н. Прянишников начал читать курс «Учение об удобрении», а В.Р. Вильямс - курс луговодства.

Д.Н. Прянишников не оставлял надежды в дальнейшем вос­становить упраздненную кафедру агрохимии. Поэтому, заведуя ка­федрой частного земледелия, с первых лет работы в новом институте Дмитрий Николаевич начал с большим успехом проводить исследо­вания в области питания растений. Масштабы его агрохимических исследований в лаборатории кафедры и в вегетационном домике настолько расширились, что на их основе удалось создать опытную станцию питания растений. При кафедре частного земледелия он организует свою, ставшую знаменитой агрохимическую лабораторию. В конце концов, надежда Д.Н. Прянишникова осуществилась, и через тридцать три года кафедра агрономической химии была открыта вновь, уже в Тимирязевской сельскохозяйственной академии.

Будучи учеником К.А. Тимирязева и развивая физиологическое направление в агрохимии, Д.Н. Прянишников с самого начала своей работы в Московском сельскохозяйственном институте развернул изучение основных вопросов питания растений. В то же время Дмитрий Николаевич был тесно связан с Московским университетом, где в 1896 г. защитил магистерскую диссертацию на тему «О распадении белковых веществ при прорастании». Через четыре года в 1900 г. он защитил диссертацию на тему «Белковые вещества и их распадение в связи с дыханием и ассимиляцией», за которую ему была присуждена ученая степень доктора агрономии. При защите обеих диссертаций одним из официальных оппонентов был К.А. Ти­мирязев, который назвал работу Д.Н. Прянишникова классической и предложил, чтобы картина прорастания, вскрытая ученым, вошла в учебники. Эти работы послужили началом большой серии блестящих исследований Дмитрия Николаевича и его учеников по изучению азотного обмена и питания растений азотом.

Д.Н. Прянишников в начале 1891/92 учебного года прочел свою первую лекцию в Московском университете «О значении искус­ственного подбора растительных форм в земледелии». Вскоре ему был поручен приват-доцентский курс «Агрономическая химия», который он читал в течение 35 лет. В 1894 г. в университете он первым в России начал читать лекции по химии растений и вел этот курс до 1931 г. Дмитрий Николаевич приложил много усилий для ' организации подготовки агрохимиков с университетским образова­нием, а с 1944 по 1948 г., до последних дней своей жизни, он заведовал кафедрой агрохимии Московского университета, совмещая эту работу с активной научно-педагогической деятельностью в Мос­ковской сельскохозяйственной академии им. К.А. Тимирязева.

Научная деятельность Дмитрия Николаевича была очень мно­гогранна, но более всего он уделял внимание вопросам питания расте­ний азотом и применения азотных удобрений. «Азот в жизни расте­ний и в земледелии СССР» - так называется монография Дмитрия Николаевича, опубликованная им в 1945 г. и вобравшая в себя все основные исследования по этому вопросу, проведенные им и его учениками на протяжении более полувека.

Вопрос об источниках питания растений азотом до работ Д.Н. Прянишникова был крайне запутан. Для того чтобы стала ясной логика исследований Дмитрия Николаевича в области питания растений азотом и применения азотных удобрений, необходимо знать историю этого вопроса, решение которого является ярким примером значения метода в прогрессе научных воззрений в раскрытии тайн природы. Появление новой отрасли знаний - микробиологии и ее методов открыло новые возможности для исследования и разрешения многих вопросов питания растений азотом, для чего в свою очередь появились новые методы в агрохимии (например, метод стерильных культур, текучих растворов, изолированного питания и др.).

В настоящее время известно, что растения используют связан­ный азот в виде аммиака и нитратов и свободный азот атмосферы с помощью клубеньковых бактерий. Как к этому подошли? В истории существуют три периода во взглядах на источники питания растений связанным азотом:

1 — растениям нужен только аммиак',

2 - растениям доступны только нитраты',

3 — растения могут использовать азот аммиака и нитратов.

Ж.Б. Буссенго, создатель теории азотного питания растений, до середины прошлого века считал азот аммония единственной формой, доступной растениям. Эти взгляды у него сложились во время пре­бывания в Южной Америке под впечатлением наблюдений на по­бережье Перу, где на бесплодных песках под влиянием гуано получа­ли прекрасный урожай. Анализ гуано показал, что в нем содержатся готовые аммиачные соли (щавелевокислый аммоний) и вещества, освобождающиеся при разложении аммиака (мочевая кислота).

Ю. Либих также считал аммиак источником азота для растений. При очень жесткой необходимости возвращать с удобрениями в почву все зольные элементы, взятые из нее растениями, он полагал, что азот можно не возвращать, считая, что растениям достаточно углекислого аммония воздуха. Ю. Либих знал, что в воздухе его мало, но думал, что при большой подвижности воздушных масс не­большого количества аммиака достаточно растениям.

Представление об аммиаке как источнике питания растений азотом было практически бесспорным. Когда же селитра проникла в практику сельского хозяйства, то Кюльман, современник Либиха и Буссенго, объяснил действие селитры тем, что в почве под влияни­ем органических веществ происходит восстановление селитры до аммиака.

В 1846 г. Сальм-Горстмар обнаружил, что растения могут питаться нитратным азотом: он пытался создать нормальную пита­тельную смесь и эмпирически перешел от ЫН₄Н0₃ к ЫаЫОз, и оказалось, что растения могут обойтись без аммиака.

В 50-х годах Ж.Б. Буссенго обнаружил противоречие между данными Сальм-Горстмара и объяснениями Кюльмана, и это натолк­нуло его на мысль поставить опыты в прокаленном песке с воз­растающими дозами селитры. Результаты этих опытов стали доказа­тельством возможности питания растений селитрой.

В конце 50-х - начале 60-х годов источником азота для питания растений стали признавать только нитраты. Причин тому было несколько, но в основе всех лежало одно и то же обстоятельство: правильно наблюдаемые факты получали неверные объяснения.

1. С появлением водных культур в конце 50-х годов обнару­жили, что при использовании хлористого и сернокислого аммония в водных культурах неизменно происходила гибель растений. Понятия о физиологической реакции солей еще не было, и сделали вывод, что аммоний не годится для питания растений, им нужны только нитраты. Хотя надо отметить, что уже тогда (в 1863 г.) Раутенберг пред­положил, что растения погибают от остаточных кислот, но вывода о физиологической реакции соли не сделал.

2. В историю науки вошла так называемая логическая ошибка Бейера. В 1867 г. он поставил опыты в водных культурах, где источником азота был углекислый аммоний - (МН₄)₂СОз. Растения сильно страдали. Но когда появились нитраты, растения ожили, и Бейер заключил, что это является доказательством необходимости нитратов для растений. В действительности же причина заключалась в другом - в смягчении щелочности раствора благодаря улету­чиванию части аммиака при продувании среды, а затем и благодаря наступившей нитрификации.

3. Распространению мнения о том, что нитраты - единственный источник питания растений азотом, способствовал открытый в ту же пору агрохимиками Шлезингом и Мюнцем - учениками Ж.Б. Бус- сенго - биологический процесс нитрификации. Они изучили влияние температуры, кислорода воздуха на развитие нитрифицирующих бактерий. Все это, казалось, подтверждало догму о недоступности растениям аммиака и необходимости его предварительной нитри­фикации.

В связи с этим были широко развернуты исследования процесса нитрификации, которые показали, например, что в болотных и лесных почвах нитрификация либо отсутствует, либо протекает в ничтожно малых количествах, а растения при этом нормально растут и раз­виваются.

В этой связи Мюнц провел в 1885 - 1888 гг. довольно тонкий опыт в условиях, где не было нитратов и они не могли образоваться (нитраты были вымыты водой, а процесс нитрификации предот­вращен посредством полустерилизации почвы - сосуды с почвой нагревали до 100°С, и тем самым устраняли нитрификаторов). Процесс же аммонификации продолжался, и аммоний накапливался, т.к. бактерии-аммонификаторы более стойки к высоким темпера­турам. Растения развивались в камерах, к которым поступал воздух, лишенный бактерий. Мюнц наблюдал в этих условиях хорошее развитие растений и энергичное усвоение азота, что позволило ему предположить, что аммиак все же усваивается растениями.

Однако преобладающее большинство исследователей не об­ладали способностью к такому глубокому анализу, как Ж.Б. Буссенго и его ученики Шлезинг и Мюнц.

В 1888 г. Меркер в полевых опытах обнаружил положительное влияние извести в случае применения на удобрение сернокислого аммония. В 1892 г. Павел Вагнер в вегетационных опытах показал, что на почвах, бедных кальцием, коэффициент действия сернокислого аммония существенно повышается от внесения СаСОз. Правда, Меркер и Вагнер объяснили эффект от СаС0₃ его положительным действием на процесс нитрификации, хотя опыты велись в нестериль­ных условиях, и в них нельзя было выявить эффект от действия

СаСОз на процесс нитрификации или на усиление прямого питания растений аммиачной формой азота.

В таком противоречивом состоянии находился вопрос об источниках азота для питания растений в тот период, когда началась научная деятельность Д.Н. Прянишникова. Все его научные исследо­вания вытекали из анализа существующего положения в науке, отлич­ного знания литературы, тщательного и критического анализа ме­тодов, которыми авторы пользовались при проведении исследований.

Когда в 1892 г. Дмитрий Николаевич начал свои работы по распадению белковых веществ при прорастании семян растений, вряд ли он предполагал, что решение сугубо физиологической проблемы перерастет в его работах в решение проблемы планетарного значения

- использования синтетического аммиака в качестве удобрений, позволивших в 5-10 раз увеличить урожаи зерновых культур в развитых странах уже при его жизни. У Дмитрия Николаевича было право выбора страны и руководителя для своей стажировки на Западе, и он остановился на скромном агрохимике Шульце из Цюриха, предпочел его широко известному в то время фитофизиологу Пфеф- феру. Выбор не был случайным. Дмитрий Николаевич считал, что агрохимик ближе физиолога стоит к решению насущных задач сельского хозяйства.

Д.Н. Прянишников приступил к исследованиям в пору, когда в науке господствовало представление о неодинаковых путях распада белковых веществ в растительном и животном организмах. Распро­странению этого мнения во многом способствовал весьма авторитет­ный в то время физиолог Пфеффер, который полагал, что в растениях аспарагин является конечным продуктом распада белка и служит, по его мнению, транспортной формой азотистых веществ, способной легко диффундировать из семядолей в растущие органы. Пфеффер утверждал, что распад белковых веществ в растениях идет по совершенно иным законам, нежели в организме животных.

Д.Н. Прянишников вскрыл черты параллелизма в азотистом обмене растений и животных. Он доказал, что аспарагин у растений можно считать аналогом мочевины у животных. Оба вещества не являются первичным продуктом распада белка, а синтезируются организмами для обезвреживания аммиака, появляющегося при конечном распаде. Причем, в отличие от животных, растения используют аспарагин для нового синтеза белковых веществ.

Исследования Д.Н. Прянишникова по распаду белковых веществ в растениях оказали большое влияние на развитие теории и практики применения азотных удобрений.

Впервые теория исключительного нитратного питания расте­ний была поколеблена П.С. Коссовичем. В 1897 г. в стерильных условиях он провел опыт, в котором устранил кислотность, возникающую при поглощении растениями аммиака в большем количестве, нежели кислотного остатка при применении сульфата аммония. Нейтрализация раствора проведена добавлением извести. Одновременно с работами П.С. Коссовича Д.Н. Прянишников, исходя из положения, что растения могут использовать для синтеза аспарагина аммиак, получившийся при распаде белка, пришел к выводу, что синтетические процессы возможны и за счет аммиака, поступившего в растения извне. Многочисленные опыты Д.Н. Пря­нишникова подтвердили это. В последующих работах В.С. Буткевича, А.И. Смирнова, А.В. Владимирова, Ф.В. Турчина и др. была много­кратно показана возможность синтеза азотистых соединений в растениях при непосредственном использовании аммиака. Причем методом меченых атомов было доказано, что процесс синтеза аминокислот за счет аммиачного азота идет в течение 15-20 мин. после введения (КН₄)₂80₄ (меченого ¹⁵ТЧ) в раствор.

Открытие Дмитрия Николаевича явилось началом, с одной стороны, его глубоких теоретических работ по вопросам питания растений азотом, а с другой - основанием для применения аммиачных азотных удобрений в сельском хозяйстве. Благодаря полувековым исследованиям Дмитрия Николаевича и его учеников стали известны судьба азота аммиака и нитратов в растении, условия для наилучшего усвоения определенной формы, а, следовательно, и пути для эф­фективного использования аммиачных и нитратных форм азотных удобрений. Изучение Дмитрием Николаевичем азотной проблемы и его труды по этому вопросу ценны еще и как школа творчества для исследователей.

Вопрос о превращении аммиака, поступившего извне в расте­ния, Дмитрий Николаевич начал с рассмотрения условий образования аспарагина в растениях и обнаружил, что он не образуется при анестезии (в парах толуола) и в этиолированных проростках, лишен­ных углеводов. Отсюда последовала следующая серия работ по выяснению роли углеводов в образовании аспарагина. В этих, казалось бы, сугубо физиологических опытах он уже приближался к решению в будущем важнейших практических задач. Были испытаны три разные группы растений, различающиеся по отношению угле­водов к белкам в семенах: злаки, бобовые («типа гороха») и люпин. Оказалось, что аспарагин образуется непосредственно при питании аммиаком только у злаков, имеющих очень широкое отношение углеводов к белкам (6:1); при более узком отношении у бобовых типа гороха (2:1) аспарагин образуется после введения в питательный раствор СаСОз, а у люпина (отношение углеводов к белку 0,6:1) - при питании его карбамидом.

Опыты по условиям образования аспарагина затем были рас­ширены. Дмитрий Николаевич широко использовал этиолированные проростки разного возраста, благодаря чему ему удавалось получать ячмень «типа люпина» (ростки долго выдерживал в темноте) и, наоборот, люпин «типа ячменя», накапливая в нем на свету углеводы или вводя глюкозу в проростки. Эти исследования завершились еще одним важнейшим открытием в физиологии растений: не свет (как полагали в ту пору многие ученые), а углеводы играют решающую роль в образовании аспарагина.

Следующая серия работ Дмитрия Николаевича - опять яркое свидетельство блестящего соединения тонких физиологических опытов с потребностью решения практических задач питания расте­ний в природной обстановке. Поскольку у бобовых («типа гороха») аспарагин образовывался только после нейтрализации физиологи­ческой кислотности аммонийных солей как источников питания растений азотом, была проведена серия работ по влиянию кислот и щелочей на образование аспарагина, установившая, что с увеличе­нием концентрации кислоты и щелочи уменьшается количество образовавшегося за счет аммиака аспарагина.

Какова же судьба нитратов в растениях? Уже в 20-е гг. Дмитрий Николаевич начал серию работ по синтезу органических азотистых соединений за счет нитратов и нитритов. Ему экспери­ментально удалось доказать, что поступающие в растения нитраты восстанавливаются до аммиака, который связывается безазотистым углеродным соединением (различными органическими кислотами, для образования которых необходимы углеводы). Применив раз­личные оригинальные методические подходы (уменьшая количество углеводов в растениях; изменяя реакцию среды в сторону подкисле- ния; применяя анестезирующие средства), ему удалось обнаружить аммиак как промежуточный продукт на пути от азота нитратов к азоту аспарагина.

Дмитрий Николаевич понимал, что решение вопроса о путях усвоения растениями азота аммиака и нитратов еще не позволяет оценить соли азотной кислоты и аммония в качестве удобрений. Но ведь минеральных азотных удобрений не было в России, в 20-е гг. их не было и в Советском Союзе, поэтому Дмитрий Николаевич провел критический анализ имеющихся литературных данных. Обнаружив противоречивые данные у Коссовича (он получил лучшие результаты для сернокислого аммония, чем для нитрата натрия) и Эренберга (в его опытах лучшим оказался нитрат натрия), Дмитрий Николаевич детально проанализировал условия проведения опытов обоими ис­следователями. Он обнаружил различия в концентрации питательных веществ, в реакции среды и составе сопутствующих катионов.

С 1924 г. под руководством Дмитрия Николаевича начались исследования в двух сериях опытов с целью отыскания оптимальных условий для использования растениями аммиака и нитратов. Оказалось, что оптимум для нитратной серии при рН примерно 5,5 и урожай не падает резко в случае отступления от оптимальной точки. Для аммиачной серии оптимальный рН приблизительно 7,0, и обнаружилось резкое падение урожая при отступлении от оптимума в ту или иную сторону. Отступление от оптимальной концентрации в случае аммиака опаснее, чем для нитратов; при аммонийном питании содержание кальция в питательном растворе должно быть больше, чем при нитратном.

Работы с азотнокислым аммонием служат убедительным примером научного предвидения Д.Н. Прянишникова. Дмитрий Николаевич начал их в конце прошлого века, когда синтетического аммиака было немного, а азотнокислый аммоний стоил дорого. Немецкие ученые Нернст и Габер, предложившие лишь принцип синтеза аммиака из азота воздуха в начале XX века, во время первой мировой войны усовершенствовали этот процесс настолько, что после ее окончания Германия развернула туковую промышленность и стала основным поставщиком азотных минеральных удобрений на мировом рынке. Уже много десятилетий азотнокислый аммоний - одно из самых распространенных азотных удобрений и у нас в стране.

Что натолкнуло Д.Н. Прянишникова на изучение условий пре­имущественного поступления аммония или нитратов из одной соли - азотнокислого аммония? Ведь в этой соли и катион, и анион усваи­ваются растениями. В конце прошлого века в опытах по изучению способности растений непосредственно усваивать фосфор фосфо­ритов Дмитрий Николаевич использовал азотнокислый аммоний как физиологически нейтральную соль, не способствующую растворению фосфоритов. Оказалось, что в песчаной культуре в присутствии азот­нокислого аммония различные растения одинаково хорошо усваивали фосфор фосфорита. Это противоречило уже имеющимся фактам о неспособности большинства сельскохозяйственных культур непо­средственно усваивать фосфор фосфорита. Дмитрий Николаевич вспоминал, что в первый год проведения опытов он «грешил» на студентов. Было это в 1896 г., когда впервые студенты были до­пущены для самостоятельного ведения опытов, и Дмитрий Никола­евич предположил, что эксперименты были проведены недостаточно чисто. Однако это предположение рассеялось в следующем году, когда при тщательном эксперименте все испытуемые растения в песке в присутствии азотнокислого аммония прекрасно развивались, не имея никакого другого источника фосфорного питания, кроме фосфорита. Вот тут-то у Дмитрия Николаевича и возник вопрос: а не является ли азотнокислый аммоний физиологически кислой солью из- за более быстрого поглощения растениями азота аммония?

Экспериментальная проверка этого предположения являет собой пример глубоко логичного мышления Дмитрия Николаевича и умения экспериментально подтвердить предположение. Он считал возможными четыре причины, по которым азотнокислый аммоний способствует усвоению фосфора фосфоритов:

1) азотнокислый аммоний подвергается частичной нитрификации, благодаря чему может создаваться кислая реакция среды даже в том случае, если бы эта соль была физиологически щелочной. Но это предположение было отвергнуто, так как в 1898 г. в опытах П.С. Кос- совича установлено прямое усвоение азота аммония. Следовательно, азотнокислый аммоний - соль физиологически не щелочная;

2) азотнокислый аммоний - соль физиологически нейтральная, по­этому не мешает растворяющему воздействию корневых выделений на фосфорит, в отличие от натриевой и кальциевой селитр. Для решения этого вопроса были поставлены опыты с изолированными культурами, когда фосфорит находился в одном сосуде, а азотно­кислый аммоний - в другом. Оказалось, что только при непосредст­венном соприкосновении азотнокислою аммония с фосфоритом корни используют его фосфор;

3) азотнокислый аммоний оказывает прямое растворяющее действие на фосфорит, не зависящее от усвояющей деятельности корней. Опыт не подтвердил это предположение;

4) азотнокислый аммоний, вопреки ожиданиям, может являться солью физиологически кислой, но не со столь резко выраженной кислот­ностью, как сернокислый аммоний. Все опыты с азотнокислым ам­монием были краткосрочными, чтобы избежать влияния других факторов. Оказалось, что аммиак растения потребляют быстрее, чем анион азотной кислоты. Освобождением азотной кислоты и объясня­ется растворяющее действие азотнокислого аммония на фосфорит.

Д.Н. Прянишников на протяжении всей своей жизни не остав­лял без внимания вопросы азотного питания растений, и можно привести тому два ярких примера. В 1922 г. Дмитрий Николаевич узнал о работе итальянского исследователя Пантанелли (работа была опубликована в 1915 г., но во время войны в Россию зарубежная литература не поступала), в которой сообщалось, что проростки бобовых, развивающиеся на свету, из раствора азотнокислого аммония поглощали больше кислоты, чем основания. Это стояло в противоречии с данными Прянишникова.

Анализируя данные Пантанелли, Дмитрий Николаевич вы­сказал предположение, что растения в опытах Пантанелли страдали от кислой реакции растворов при недостатке углеводов. Этим и было вызвано их аномальное отношение к азотнокислому аммонию. Экспериментальной проверкой высказанных догадок Дмитрий Ни­колаевич демонстрирует пример широты и глубины мысли исследо­вателя, позволившей в ходе опытов не только подтвердить правиль­ность прежних открытий, но и совершить новые.

Дмитрий Николаевич ставит серию опытов со злаковыми и бобовыми культурами на свету и в темноте, в которых изучил, как целый ряд факторов сказывается на отношении растений к азоту аммиака и нитратов в азотнокислом аммонии. В этиолированных проростках разного возраста, а следовательно, разной степени ис­тощения углеводами, исследуется значение их запасов на поглощение аммиака и нитратов. И вот тут-то и обнаружилось, что «явление Пантанелли» можно наблюдать только на ростках, обедненных угле­водами: 5-дневные этиолированные проростки, помещенные в рас­твор азотнокислого аммония, поглощали из него преимущественно азот аммония, а 15-дневные - преимущественно азот нитратов. Это явление казалось парадоксальным: обедненные углеводами растения должны были бы предпочитать аммиак, а не нитраты, на восстанов­ление которых до аммиака нужна еще добавочная энергия. Оказалось, что недостаток углеводов раньше подавляет синтез амидов, чем редукцию нитратов. Повышенная концентрация азотнокислого аммо­ния в экспериментах Дмитрия Николаевича способствовала большему поглощению растениями азота нитратов, чем аммиака; такое же явление обнаружилось и в условиях кислой реакции среды.

Уже в 30-е гг. появились работы американских исследователей 0Майе1, 1931; 81аЫ, §Ьа\у, 1935), из которых следовало, что в первый период развития растения поглощают преимущественно аммиак, а в более позднее время - нитраты. Д.Н. Прянишников усмотрел в этом не только теоретический интерес, но и практическое значение: если это действительно так, то появляется возможность выбора наилучших форм азотных удобрений для поздних подкормок растений.

Дмитрий Николаевич не принял это на веру и считал необ­ходимым провести эксперименты. Он уже знал, что явление слабого поглощения аммония наблюдалось у этиолированных проростков, обедненных углеводами. Но как понять такой переход в опытах Сталя и Шайва с ассимилирующими растениями (овес и гречиха), которые будто бы до цветения предпочитают аммиак, а после - нитраты? Д.Н. Прянишников проанализировал постановку опытов американ­цами и обнаружил невероятно высокую дозировку азота в их опытах. Это позволило ему предположить, что при таком невероятном перекорме растений азотом в виде азотнокислого аммония кроме прямого поступления аммиака из этой соли имело место еще образо­вание аммиака за счет редукции нитратов. Благодаря избытку аммиак не мог быть весь потреблен в процессах синтеза, и получалась видимость лучшего поглощения нитратов, чем аммиака. Этот процесс должен сильнее сказаться после цветения, чем до него, так как к этому времени растения, уже построившие главную массу своих органов, снижают потребность в азоте, и наступает период преоб­ладания перемещения азотистых веществ из листьев к завязи над их поступлением извне. В этом случае влияние возраста может быть косвенное и дело не в изменении отношения растений к источнику азота, а в снижении общей потребности в нем.

Исследования были проведены по такой программе, которая еще раз может поразить тщательностью постановки эксперимента Дмитрием Николаевичем. Он не только повторил опыты амери­канцев, но при этом изменил концентрацию азотнокислого аммония, как в меньшую, так и в большую сторону по сравнению с той, что была. Кроме этого, он исследовал, не выделяют ли аммиак растения при повышенных концентрациях не только азотнокислого аммония, но и нитрата натрия.

Проведенные опыты подтвердили предположения Дмитрия Николаевича: не возраст, а концентрация раствора явилась фактором, вызывающим аномальное отношение растений к азоту аммиака и нитратов. Растения выделяли наружу аммиак при их «перекорме» и нитратным азотом.

История агрохимии не знает ни одной крупной проблемы, которая бы так полно и так всесторонне разрабатывалась, как вопрос усвоения растениями различных форм азота, изученный Д.Н. Пря­нишниковым. В ходе этих исследований не только были совершены открытия непреходящего значения, но и появились новые методы вегетационного опыта: текучих культур, стерильных культур, изо­лированного питания растений. Эти методы позволили агрохимикам разгадать многие тайны питания растений фосфором трудно­растворимых соединений и выявить у растений способности выделять через корневую систему минеральные и органические соединения.

В первый период своей научной деятельности, до революции, когда в нашей стране не было азотной промышленности, Д.Н. Пря­нишников решал проблему азота в питании растений как проблему физиологическую и биохимическую. Когда стало ясно, что в стране можно будет создать туковую промышленность, он исследует пробле­му азота как агрономическую народнохозяйственную. Он по праву - основоположник азотной промышленности у нас в стране. Еще в 20-е гг. широко было распространено мнение об отсутствии действия азотных удобрений на наших почвах. Дмитрий Николаевич в 1927 году в газете «Сельскохозяйственная жизнь» (№ 4. с. 14 - 17) выступа­ет со статьей «Хроническая погрешность в оценке действия мине­ральных удобрений», где обращает внимание на причины отсутствия положительного действия азотных удобрений. Дело оказалось в том, что даже в опытах испытывали очень низкие дозы азотных удобрений из-за крайней их дороговизны (пуд чилийской селитры в России стоил в три раза дороже пуда ржи). И после революции не отпускали средств на испытание достаточных доз азотных удобрений по этой же причине. Дмитрий Николаевич обратил особое внимание на то, каким опасным для жизни последствием может обернуться смешивание сиюминутных экономических проблем с необходимостью решения научных проблем. Так и случилось с азотными удобрениями. Когда в 20-х гг. возникла проблема, как территориально разместить заводы по синтезу аммиака и производству азотных удобрений, в стране не оказалось достаточно научных данных, позволяющих ответить на этот вопрос. Ответить на этот вопрос позволила серия опытов, организованная и проведенная во второй половине 20-х годов Д.Н. Прянишниковым и А.Н. Лебедянцевым.

Понимая всю значимость минерального азота в земледелии, Дмитрий Николаевич придавал исключительно большое значение биологическому азоту. Прошло более полувека со времени опублико­вания его монографии, но как актуальны его заключения и сегодня: «Во всех странах Запада и теперь продолжают идти комплексным путем и используют два пути связывания азота воздуха, а именно: путь технический, осуществимый при помощи дорогой аппаратуры только в определенных пунктах, где сосредоточены источники энергии (залежи угля, водопады), и путь биологический, возможный везде, потому что при нем используется солнечная энергия и не нужно никакой аппаратуры, ее заменяют клевер, люцерна и другие азотособиратели, фиксирующие азот воздуха за счет того же источни­ка энергии, при помощи которого они фиксируют и углерод. Оба пути разрешения азотного вопроса имеют свои положительные стороны и свои трудности, они взаимно друг друга дополняют, но друг друга совсем заменить не могут» (Прянишников, Избр. соч., М., 1955, Т. 4,

С. 73),

К биологическому азоту Дмитрий Николаевич относил и азот органических удобрений (навоз и отбросы). Страстно призывая к широкому использованию биологического азота в земледелии нашей страны, он делает сравнительный анализ баланса азота для разных стран, в том числе Германии и Дании, «...прошедших путь поднятия урожаев от средневекового уровня (7 ц/га) до современного (22 - 28 ц/га)».

Рассматривая структуру азотного баланса, Дмитрий Никола­евич приходит к выводу, что необходимо увеличить приход азота как по линии азотной промышленности, так и сильно расширяя посевы азотособирателей.

В довольно не простой обстановке приходилось Дмитрию Ни­колаевичу вести борьбу за улучшение баланса азота в земледелии нашей страны. В статье «Травополье и агрохимия» он с горечью от­мечает: «...в одном из докладов, представленных на июньскую сессию Сельскохозяйственной академии им. Ленина, автор, идя вразрез с пожеланиями всех заинтересованных в поднятии наших урожаев, вдруг мечтает о том, чтобы во главу угла третьего пятилетия было поставлено «не усиление удобрения почв Союза, а приведение их в структурное состояние путем введения... травопольных севообо­ротов». На деле же травопольные севообороты, отличающиеся сильным участием злаковых, потребовали бы еще больше удобрений (прежде всего азотистых), чем плодосменные, для которых характер­но участие не азотопотребителей, а азотособирателей» (Прянишни­ков, Избр. соч., М, 1955, Т. 4,С. 222).

«...В травопольной системе некоторые видят какую-то панацею от всех зол, незаменимую «во все времена и для всех народов», забывая, что не может существовать одной системы, одинаково при­годной повсюду, как для малонаселенных, так и для густонаселен­ных районов, например, и для животноводческих хозяйств Заволжья и Казахстана, и для свеклосеющих хозяйств Северной Украины: если в первом случае уместно экстенсивное травополье, то во втором случае нужны интенсивные плодосменные севообороты. Следует говорить о географическо