Решение проблем азотного питания растений и повышения эффективности азотных удобрений в трудах русских ученых

Работами Д.Н. Прянишникова создана глубоко научно обосно­ванная теория азотного питания растений и белкового обмена в растительном организме, принятая учеными всех стран, получившая дальнейшее развитие в многочисленных работах его учеников и последователей.

Основные итоги исследований по данной проблеме были из­ложены в классических работах Дмитрия Николаевича «Агрохимия» и «Азот в жизни растений и в земледелии СССР», которые были ш.юоко оценены научной общественностью и удостоены самых иысоких государственных наград.

Наиболее важное значение при изучении вопросов азотного иитания растений, кроме работ самого Д.Н. Прянишникова, имели исследования А.И. Смирнова, И.С. Шулова, И.Г. Дикусара, А.В. Вла­димирова, А.В. Соколова, Г.Г. Петрова, Ф.В. Турчина, В.С. Бут­кевича и др.

Большим вкладом в развитие фундаментальной агрохимии являются исследования Гаврила Гавриловича Петрова. В 1917 г. были опубликованы результаты экспериментально-критического ис­следования Г.Г. Петрова «Усвоение азота высшими растениями на свету и в темноте». В этой фундаментальной работе было подробно прослежено превращение азота в растении с момента его поглощения до превращения в белковое вещество. При этом Г.Г. Петров отмечает, что о количестве усвоенного азота «нашим практическим критерием будут служить изменения в количестве конечного продукта усвоения иэота - белка». «...Только конечная фаза всего процесса - белок - имеет жизненное значение для растений, а все другие органические и неорганические азотистые соединения не играют, насколько известно, самостоятельной, сколько-нибудь важной роли в жизни растений» (Петров, 1917, с. 1). Поэтому он считает, что нужно строго разграни­чивать два этих процесса: поглощение и усвоение.

Рассматривая вопросы усвоения растениями азота нитратов, он констатирует два факта, установленные экспериментальным путем.

I !ервый заключается в том, что «все количество нитратов, находимое

в растениях поступает в них извне, а не образуется внутри самого растения...». «Другой несомненный факт состоит в том, что азот поглощенных нитратов переходит в конце концов в молекулы белков, в которых весь азот представлен в аминной, амидной и имидной форме, т.е. в форме восстановленной» (там же, с. 28).

Эти факты свидетельствуют, что в тканях растений нитраты подвергаются редукции.

Г.Г. Петров подробно рассматривает вопросы усвоения ам­миака растениями. Ссылаясь на опыты Маге и Коссовича, он пишет, что они доказали усвоение аммиака. Например, Маге заключает, что аммиак представляет такую же деятельную азотистую пищу, как нитраты; нужно только уметь применять его.

Он приводит также слова П.С. Коссовича: «Мы имеем в аммиаке азот, стоящий по питательному достоинству не ниже того же элемента в нитратах» (там же, с. 58).

Уделяя особое внимание распаду и усвоению аспарагина в растениях, Г.Г. Петров подчеркивает: «Все многочисленные опыты и наблюдения, здесь изложенные, говорят за то, что среди всех небелковых азотистых соединений, встречающихся в растениях, аспарагин, или точнее, азот аспарагина, чаще всего является материалом для построения белковой молекулы. Это - источник, из которого по преимуществу черпают растения азот, необходимый для синтеза белков» (там же, с. 147).

На основании собственных исследований и экспериментальных данных других авторов Г.Г. Петров отмечает значительную редукцию нитратов в растениях в темноте. При этом окисленная форма азота превращается в азот аммиака и аспарагина. Процессы же образования белков на счет азота нитратов протекали слабо.

Что же касается аммиачной формы азота, то исследования Г.Г. Петрова показали, что аммоний интенсивно поглощается расте­ниями в темноте, при этом значительная часть его превращалась в азот аспарагина. Причем, «превращение поглощенного аммиака в форму белка, т.е. его усвоение, было также очень значительно» (там же, с. 250).

Поглощение аспарагина растениями в темноте идет гораздо медленнее, чем поглощение аммиака, усвоение же поглощенного аспарагина, т.е. переход его азота в форму белка, идет менее успешно, чем усвоение аммиака.

Исследования Г.Г. Петрова являются глубоким теоретическим обоснованием усвоения растениями азота аммиака, нитратов и некоторых органических соединений.

Иван Семенович Шулов (1874 - 1940 гг.) - профессор, доктор сельскохозяйственных наук, много лет читал курс земледелия, а также льноводства в бывшей Петровской, затем Сельскохозяйст­венной академии им. К.А. Тимирязева (ТСХА). И.С. Шулов не только читал лекции, но был также тонким и искусным экспериментатором. Проводя исследования при кафедре Д.Н. Прянишникова, он раз­работал методы стерильных культур и изолированного питания растений, использование которых позволило И.С. Шулову и другим экспериментаторам нашей страны разрешить целый ряд важных фундаментальных и теоретических вопросов питания растений и применения удобрений.

Итоги своих экспериментальных работ И.С. Шулов опубли­ковал в книге «Исследования в области физиологии питания высших растений при помощи методов изолированного питания и стерильных культур» (1913).

И.С. Шуловым был разработан и использован в вегетационных опытах метод изолированного питания растений, с помощью которого была показана «возможность дробного питания растения - питания его посредством отдельных частей корневой системы, получающих отдельные составные части питательной смеси; при условии, конечно, что растение обеспечено возможностью всею своей корневой системой получать в сумме все необходимые для него питательные вещества» (Шулов, 1913, с. 42).

Установлено также благоприятное влияние азотнокислого аммония на усвоение растениями фосфора труднорастворимых фосфатов, причем важна непосредственная близость фосфорита с азотнокислым аммонием при использовании метода изолированного питания растений. Отмечены также «различия в растворяющей способности корневой системы различных растений» (там же, с. 43).

И.С. Шулов придавал большое значение и методу стерильных культур и подчеркивал, ссылаясь на П.С. Коссовича, что «опыты с растениями при стерильных условиях являются довольно сложными», однако «все с лихвой может вознаградиться теми точными, неза- гемненными на наши вопросы ответами, которые могут давать в огромном большинстве случаев только стерильные культуры» (там же, с. 59). Иван Семенович писал: «Мне думается, недостаточно остро всегда помнятся и недостаточно побуждают к поискам и усовершенствованьям методы стерильных культур, которым давно пора иметь видное почетное место при исследовании всевозможных вопросов физиологии питания высших растений» (там же, с. 58).

В работе И.С. Шулов подробно описывает метод стерильных культур. Используя этот метод, он обосновал физиологическую кислотность сернокислого аммония, о которой предполагал на основе опыта с песчаными культурами. Было показано также значительное использование кукурузой фосфора фосфорита, которое намного пре­восходило его использование злаковыми культурами в нестерильных условиях. И.С. Шулов объясняет это исключением сложной работы микроорганизмов в отношении разных фосфатов, что имеет место в обычных песчаных культурах. Получил окончательное подтвержде­ние в абсолютно стерильных условиях и вопрос благоприятного влияния азотнокислого аммония на использование растениями фосфоритов. Решены и вопросы относительно развития и морфо­логических признаков корневой системы и надземных органов при разном азотистом питании и др.

Используя стерильные культуры, И.С. Шулов изучил такие вопросы, как: усвоение высшими растениями азота аспарагина, по­глощение растениями фосфорной кислоты органических соединений; об органических корневых выделениях; об использовании растениями (ЫН₄)₂504 и о влиянии азотнокислого аммония на использование растениями фосфора труднорастворимых фосфатов.

Например, по сопоставлению различных данных Иваном Семе­новичем была четко отмечена «способность кукурузы в условиях стерильных культур значительно поглощать и усваивать азот аспара­гина» (там же, с. 156).

Что касается усвоения высшими растениями фосфора органи­ческих соединений, то в стерильной культуре И.С. Шулов показал, что как кукуруза, так и горох могли поглощать фосфор фитина. Это позволило ему заключить, что высшие растения способны к поглоще­нию фосфора из органических соединений.

Своими исследованиями он констатировал значительное выделение редуцирующих сахаров кукурузой и горохом, а яблочной кислоты - кукурузой. При этом более благоприятное влияние (особенно в отношении сахаров) оказало применение азотнокислого аммония по сравнению с азотнокислым кальцием.

И.С. Шулов организовал при Тимирязевской сельскохозяйст­венной академии льняную опытную станцию, на базе которой впоследствии был организован Институт льна.

Он занимался также ответственной научно-организационной работой в Комитете по делам высшей школы и был консультантом I (ародного Комиссариата Земледелия СССР.

Иван Георгиевич Дикусар (1897 - 1973 гг.) - выдающийся пред­ставитель отечественной школы агрохимиков, ученик и последо­ватель Д.Н. Прянишникова.

Исследованиями И.Г. Дикусара установлено, что аммиачное питание является наилучшим при нейтральной реакции (рН около 7), а нитратное - при кислой (рН около 5). Кроме этого, он показал, что для хорошего усвоения растениями аммиачного азота необходима более высокая концентрация в растворе кальция, магния и калия, чем в случае нитратного источника азота. Следовательно, условия наи­лучшего действия аммиачных и нитратных удобрений не совпадают, каждое из них будет наиболее эффективным при определенном сочетании условий.

Он установил, что усвоение нитратного азота растениями зависит от состава солей, входящих в питательный раствор, и, в частности, от содержания солей кальция. Раскрытый тип связи между азотным и зольным питанием послужил Ивану Георгиевичу отправ­ной точкой для исследований в новой области агрохимии и физиологии растений - по поводу роли катионов в азотном обмене веществ. Исследованиями И.Г. Дикусара и другими учеными в даль­нейшем было доказано, что с помощью изменения катионного состава смесей можно регулировать реакцию самого растения на различные источники азотного питания. Основываясь на этих работах, Иван Георгиевич сделал обобщение, очень важное для теории и практики применения удобрений: существуют специфические условия, в которых действие нитратов, нитритов и аммиака на рост, развитие растений и урожай является наиболее полным и дает наивысший •)ффект. Эти положения, выдвинутые и доказанные Иваном Георгие- вичем, вошли в научную литературу, например в монографию Д.А. Сабинина «Минеральное питание растений», а также в учебники но физиологии растений и по агрохимии (Кордуняну, Нирка, 1978).

И.Г. Дикусар показал, что аммиак, в отличие от нитратов, уменьшает поступление калия и увеличивает поступление фосфатов. Им освещен также ряд вопросов по теории фосфорного питания

сахарной свеклы, в частности, состав припосевного удобрения для этой культуры.

И.Г. Дикусар, проводя исследования в ВИУА, и на станции питания растений Московской сельскохозяйственной академии им. К.А. Тимирязева у Д.Н. Прянишникова, проявил интерес к про­блеме изменения химического состава растений с помощью примене­ния удобрений - увеличению содержания белка в зерне пшеницы и кукурузы, сахара - в свекле, каучука - в кок-сагызе. Докторскую диссертацию «Азотное питание растений и урожай» И.Г. Дикусар защитил в 1945 г. в ВИУА. Оценивая эту диссертацию, Д.Н. Пря­нишников отмечал, что благодаря исследованиям И.Г. Дикусара в области азотного питания наша страна удерживает решение этой проблемы в своих руках. Высокую оценку этой работе Ивана Георгиевича дали и другие ученые. Так, Д.А. Сабинин отмечал, что труд И.Г. Дикусара представляет собой незаурядное явление в нашей научной литературе и пользуется широким и общим признанием.

П.В. Кордуняну и Е.А. Нирка (1978) пишут: «Научные исследо­вания принято условно разделять на фундаментальные и прикладные. Но и прикладные обладают своей фундаментальной областью, ибо в них находят решение главные, принципиальные проблемы... Одним из выдающихся тружеников фундаментальной области прикладной агрономической науки - агрохимии - и был Иван Георгиевич Дикусар» (с. 50).

Иван Георгиевич являлся блестящим образцом специалиста широкого профиля - агрохимик, физиолог, биохимик в одном лице. Он хорошо понимал, что в условиях интенсивного развития биологи­ческой науки фундаментальные агрохимические исследования тесно связаны с достижениями смежных наук - почвоведения, биохимии растений, микробиологии.

Замечательный ученый, талантливый педагог, переживший многие коренные перемены и реформы, И.Г. Дикусар всегда оставался патриотом и гражданином страны.

Большой вклад в развитие фундаментальных положений агро­химической науки, в дальнейшее развитие теории питания растений инее своими исследованиями Андрей Владимирович Владимиров (1904 - 1952 гг.). Он установил, что интенсивность поступления аммиачного и нитратного азота в растение зависит от многих факторов - состава сопутствующих катионов и анионов, особенности биохимических процессов у отдельных растений, реакции среды. Им также показано влияние аммиачного и нитратного азота на обмен неществ в растении - накопление органических кислот и сахаров, образование и накопление восстановленных безазотистых органи­ческих веществ.

Работая в лаборатории Д.Н. Прянишникова, в ВИУА, он в течение ряда лет изучал физиолого-биохимические основы азотного и калийного питания различных культурных растений. Итоги этих исследований он опубликовал в монографии «Физиологические основы применения азотистых и калийных удобрений» (1948).

Высоко оценивая работу А.В. Владимирова, Д.Н. Прянишников заключает, что в ней на основании большого экспериментального материала автор развивает представления о физиологических особен­ностях действия различных форм минеральных удобрений на урожай и обмен веществ в растениях.

Во введении автор книги отмечает: «Мы пытались на основа­нии результатов экспериментальных работ дать определенную теоре­тическую концепцию, руководствуясь которой можно было бы пред­видеть характер изменений, вызываемых в растениях определенными компонентами удобрительных смесей, и путем подбора отдельных форм азотистых и калийных удобрений показать направление воз­действия на обмен веществ в растении в сторону увеличения урожая и улучшения его качества» (с. 10).

В книге обобщены итоги научно-исследовательских работ, выполненных А.В. Владимировым с сотрудниками в период с 1926 по 1946 гг.

В первой части монографии излагаются условия, влияющие на поступление в растения аммиачного и нитратного азота: действие сопутствующих катионов и анионов; особенности биохимических процессов у отдельных растений, аэрации питательного раствора, реакции среды и др.

Показано также, что внешние факторы роста растения (на­пример, аэрация питательного раствора, реакция среды), усиливая или ослабляя в растении образование и накопление органических кислот или редуцирующих веществ, определяют относительно большее по­глощение одним и тем же растением или аммиачного, или нитратного азота.

Несомненный интерес представляют экспериментальные дан­ные по использованию аммиачного азота растениями в зависимости от условий калийного питания. А.В. Владимиров показал, что калий, способствующий накоплению и передвижению в растениях угле­водов, оказывает благоприятное влияние на использование растения­ми азота вообще, и в особенности, аммиачного азота.

На основании исследований было установлено, что хлористый и сернокислый калий являются физиологически кислыми солями. При этом замечено, что физиологическая кислотность калийных солей проявляется в большей степени при взаимодействии их с более молодыми растениями, что вполне объяснимо и подтверждает природу физиологической кислотности.

Лучшей формой калийного удобрения для сахарной свеклы оказался сильвинит, что автор объясняет присутствием в этом удобре­нии натрия, так как в вегетационных опытах и в полевых условиях было показано положительное действие на сахарную свеклу даже чистого хлористого натрия.

Положительное действие калия и натрия на накопление сахаров в корнеплодах автор объясняет, прежде всего, влиянием их на про­цессы передвижения ассимилятов из листьев в корни.

Интерес представляют также результаты исследования влияния анионов на процесс сахаронакопления в растениях. Установлено, что сульфаты, по сравнению с хлоридами, способствуют большему на­коплению в листьях растений сахаров (сахарозы и редуцирующих сахаров).

В третьей части монографии А.В. Владимиров излагает резуль­таты исследования роли аммиачного и нитратного азота, калия и других элементов в обмене веществ, в образовании и накоплении в растениях окисленных и восстановленных органических соединений.

Изучая роль калия в окислительно-восстановительных процес­сах при аммиачном и нитратном питании растений А.В. Владимиров приходит к заключению, что «в условиях усиления окислительных процессов в растениях, создаваемых при питании растений нитрата­ми, калий усиливает восстановительные процессы, а в условиях усиления восстановительных процессов, создаваемых в растении при аммиачном питании, калий усиливает окислительные процессы» (с. 222).

Разработанные А.В. Владимировым теоретические положения в отношении правильного сочетания аммиачного и нитратного азота с •лементами зольного питания позволяют в значительной мере по- иысить урожай растений и улучшить их качество.

Существенная роль в развитии теоретических положений агро­химии принадлежит Д.А. Сабинину, благодаря его классическим ис­следованиям в области питания растений. Д.А. Сабинин проведением физиологических исследований показал, что для развития бобовых растений как азотонакопителей в первый период жизни необходимо умеренное азотное питание за счет минерального азота почвы, а при крайне низком его содержании в доступной для растений форме, необходимо вносить минеральное азотное удобрение. Было дано физиологическое обоснование приема повышения зимостойкости растений, устойчивости зерновых культур к полеганию, особенно путем регулирования состава питательных элементов в процессе их вегетации, по фазам роста (см. гл. 3).

Крупным достижением отечественной агрохимии того периода явились работы А.А. Шмука*. Его исследования химического состава махорки показали, что это растение является ценным материалом для получения лимонной кислоты. В этот период им выполнен ряд важ­ных работ по изучению питательного режима и химии органического мещества.

*Александр Александрович Шмук (1886 - 1942 гг.) - известный биохимик, лау­реат Государственной премии, ученик Н.Я. Демьянова и Д.Н. Прянишникова. Свою научную и педагогическую деятельность провел главным образом в Краснодаре, где с 1921 г. заведовал кафедрой агрохимии в сельскохозяйственном институте и руководил биохимическими исследованиями в Научно-исследова­тельском институте табачной и махорочной промышленности. А.А. Шмуку при­надлежат классические исследования по азотистым веществам почвы; он раз­работал оригинальный метод извлечения почвенного раствора. Современное шбачное производство опирается на биохимические методы обработки сырья, щученные А.А. Шмуком. Из отходов махорочного производства получают по способам А.А. Шмука лимонную и яблочную кислоты и никотин. Оригиналь- Ш.1МИ экспериментами он доказал синтетические функции корневой системы: на корни табака он прививал растения томатов и обнаружил в их листьях никотин; а при прививании на корни томатов растений табака, никотина в табачных листьях не обнаруживалось.

II 1935 г. А.А. Шмук был избран академиком ВАСХНИЛ. С 1936 г. он руководил (шохимической лабораторией Института генетики Академии наук СССР (Д.В. Петербургский, 1963).

Для истории агрохимии большой интерес представляет его работа «Динамика режима питательных веществ в почве» (1950) и исследования по агрономической н биологической химии (1951).

Таким образом, работами, связанными с изучением азотного питания растений в первой половине XX столетия дано всесторонне и глубокое физиологическое обоснование применению солей, со­держащих аммиак. Современное развитие азотной промышленности почти целиком базируется на синтезе аммиака.

Крупным вкладом в развитие агрономической науки и, и частности, в разработку теории азотного питания растений и практику применения удобрений стали работы выдающегося ученого-агро- химика Федора Васильевича Турчина (1902 -1965 гг.).

Научную деятельность Ф.В. Турчин начал на Полесской сельскохозяйственной опытной станции Украины (1924 - 1930 гг.). В этот период он проводил исследования по биологическому азоту почвы, плодородию песчаных почв и эффективности на них удобре­ний. С 1930 г. он перешел на работу в НИУИФ, где с 1935 г. заведо­вал лабораторией азота. В этом институте Ф.В. Турчин выполнил важные исследования по агрохимической оценке различных форм минеральных удобрений, теории питания растений и обмену веществ в них.

Еще в 1931 г. он писал, что мочевина очень быстро превраща­ется в почве в аммиачную форму и, благодаря уреалитической способности, в течение 24 часов полностью гидролизуется в почве. Азот мочевины нитрифицируется быстрее аммиачных солей вследст­вие содержания в последних анионов СГ и 80₄²'. Быстрая разлага- емость мочевины позволяет считать ее хорошей формой азотного удобрения, а высокое содержание азота и отсутствие в ней балласта повышает ее удобрительную ценность (Турчин, 1931).

Позднее на основании результатов исследований он писал: «Мочевина вследствие быстрой нитрификации ее в почве и сравни­тельно умеренной биологической кислотности является на кислых почвах для растений, чувствительных к повышенной почвенной кислотности, более эффективной формой азота, чем сульфат аммония и другие балластные аммиачные удобрения» (Турчин, 1935).

На основании большого числа полевых опытов было установ­лено, что мочевина по эффективности равноценна аммиачной селитре при внесении ее под разные культуры и в различных почвенных зонах. Поэтому при условии, что стоимость единицы азота в ней близка к стоимости в аммиачной селитре, целесообразно самое широкое развитие ее производства и применения в сельском хозяйстве (Турчин и др., 1964).

Изучая применение в сельском хозяйстве жидких азотных удобрений, Ф.В. Турчин показал, что аммиак и аммиакаты, если исключить возможность потерь азота из этих удобрений при внесении их в почву, также усваиваются растениями и дают такой же эффект, как и обычные «твердые» азотные удобрения. При этом аммиак заделывается на глубину 10 - 12 см. В почве он адсорбируется почвенными коллоидами, поэтому каких-либо потерь азота из жидко­го аммиака и аммиакатов при заделке их на указанную глубину не происходит.

Он рекомендовал эти жидкие удобрения использовать для ам- монизации суперфосфата. Опытами было установлено, что при аммо- низации суперфосфата аммиакатами получается продукт с содержа­нием 13-14% Р2О5 и 7 - 8% азота (Ы), обладающий высокой удобри­тельной ценностью и превосходными физическими качествами. Это удобрение Ф.В. Турчин считал перспективным для свекловичной зоны как хороший источник азота и фосфора для основного внесения под сахарную свеклу и другие культуры (Турчин, 1956).

Он внес новые представления о значении калия в азотном и углеводном обмене, в синтезе азотистых органических соединений, установил специфическую роль калия и фосфора в нитратном и аммиачном питании растений. В одной из своих работ Ф.В. Турчин писал, что для нормального усвоения аммиачного азота злаковыми растениями существенное значение имеет калий. Причем потребность в калии злаковых растений (ячмень, овес, пшеница, рожь) при пита­нии аммиачным азотом проявляется несравненно резче, чем при питании нитратным. Недостаток калия в условиях аммиачного пита­ния вызывает обильное накопление аммиака в растениях, вследствие чего наступает аммиачное отравление, приводящее в крайних случаях к полной гибели растений. Одновременно содержание редуцирующих сахаров в растении в этих условиях не только не понижается, но, наоборот, значительно возрастает (Турчин, 1972, с. 135).

Далее Федор Васильевич отмечает, что «калий не влияет не­посредственно на связывание аммиака в азотистые органические со­единения в растении, а его специфическое действие на использова­ние в растении аммиачного азота обусловлено влиянием этого эле­мента на химическую активность углеводов». «...Снабжение расте­ний достаточным количеством калия сообщает необходимый импульс для ускорения превращения углеводов в те вещества, которые могут непосредственно связывать аммиак с образованием соответствующих азотистых органических соединений» (там же, с. 137). Интерпретируя полученные экспериментальные данные, он допускает существование в известных границах пропорциональности между содержанием калия в растении и скоростью превращения пассивных, устойчивых форм углеводов в формы активные, реакционно-способные.

Ф.В. Турчин провел классические исследования поступления и использования в синтезе аминокислот и белков в растениях нитрат­ных, аммонийных и амидных форм азота.

Изучая взаимодействие азота, фосфора и калия в питании растений при использовании ими нитратных и аммонийных форм азота, Ф.В. Турчин установил, что в условиях водной и песчаной культуры при использовании аммонийного азота в растение поступа­ло фосфатных ионов в 2,5 - 3 раза больше, чем при при внесении нитратного азота. На поступление калия в растения формы азотного удобрения влияли слабо.

В то же время при недостатке калия в растении синтез амино­кислот, скорость синтеза и обновления белков замедляются. Одно­временно усиливаются диссимиляционные процессы с образованием аммиака в качестве конечного продукта распада белков. Это приводит к аммиачному отравлению растений и резкому угнетению их роста. При нитратном же типе азотного питания концентрация аммиака в растениях весьма мала, и они могут нормально развиваться при меньших концентрациях калия, чем это было необходимо при аммиачном питании.

Им сделан и другой весьма важный вывод о том, что сочетание аммонийного азота с растворимой формой Р₂0₅ является особенно целесообразным для повышения коэффициента использования фосфора. Поэтому фосфаты аммония являются более эффективным источником Р2О5, чем фосфаты кальция.

Ф.В. Турчин был инициатором широкого использования в агрохимических исследованиях изотопного и спектроскопического методов исследования. Это позволило ему выполнить классические исследования в области азотного питания растений и азотистого обмена веществ. Так, он установил последовательность образования в растениях отдельных аминокислот, механизм постоянного обновле­ния белков, т.е. распада молекул белков и синтеза новых, процесс обновления молекул хлорофилла, который по скорости прохождения приближается к процессу обновления белка.

Обстоятельные исследования Ф.В. Турчиным скорости обнов­ления белка и хлорофилла в высших растениях являются значи­тельным вкладом в развитие фундаментальных положений агро­химии. Исследование изотопного состава различных фракций азота, пыделенных из растений через определенные промежутки времени после азотной подкормки с меченым азотом, позволило Федору Ва­сильевичу вскрыть закономерности в синтезе и обмене белков и хлорофилла в растениях, состоящие в том, что синтез белков в расте­ниях начинается с образования конституционных белков прото­плазмы. Запасные белки образуются в результате превращения кон­ституционных белков, которые вовлекаются в общий обмен веществ в организме растений и непрерывно обновляются. Экспериментальные данные показали, что средняя продолжительность жизни белковой молекулы в молодых растениях озимой ржи исчисляется несколькими часами.

Процесс синтеза новых белков сопровождается одновременной убылью дисахаридов в растениях, что дало основание предполагать возможность участия дисахаридов в образовании белков в растениях.

Исследования показали также наличие процессов постоянного синтеза и обновления хлорофилла. Так, в опытах с озимой рожью за 24 часа после азотной подкормки (с меченым азотом) азот хлорофил­ла обновлялся примерно наполовину. А в опытах со щавелем практи­чески полное обновление азота хлорофилла (95,8%) произошло за 72 часа (там же, с. 172).

Используя хроматографический метод, Ф.В. Турчин показал, что синтез отдельных аминокислот за счет поступившего в растения аммиака осуществляется в определенной последовательности: первым синтезируется аланин, затем дикарбоновые аминокислоты - аспарагиновая и глутаминовая кислоты. В более поздние сроки синтезируются основные и ароматические аминокислоты. Синтез аланина и дикарбоновых аминокислот в растениях, по-видимому, осуществляется непосредственно путем восстановительного аминиро- вания а-кетокислот при взаимодействии их с аммиаком. Например, образование аланина обусловлено тем, что в растениях в качестве постоянного метаболита образуется пировиноградная кислота, которая очень легко при взаимодействии с аммиаком дает аланин.

Ф.В. Турчин показал, что синтез ароматических и основных аминокислот происходит не путем прямого аминирования аммиаком соответствующих органических кислот, а в результате реакций переаминирования. Например, образование триптофана и гистидина в растениях было констатировано только через 30-40 часов после того, как весь поглощенный растениями аммиак был переработан в растении на синтез аланина и дикарбоновых аминокислот.

Используя изотопы азота, он изучил превращение -азотных удобрений в различных почвах, установил фактические потери этого элемента в результате улетучивания из почвы свободного азота и его соединений, биологического поглощения микроорганизмами почвы. Он изучал также связь между азотным обменом, качеством и биологи­ческой ценностью зерна и применением азотных удобрений.

Ф.В. Турчин был известным и авторитетным ученым в стране в связи с активным участием в решении многих практических задач агрохимии, как-то: организация производства удобрений и установле­ние требований к их стандартам; оценка видов и форм азотных, комплексных и жидких азотных удобрений; разработка потребности сельского хозяйства страны в минеральных удобрениях и установле­ние их оптимального ассортимента.

Это лишь краткое перечисление того огромного вклада, который внес Ф.В. Турчин в развитие агрохимической науки, что свидетельствует об исключительно активной, разнообразной и плодо­творной научной и практической деятельности талантливого ученого.

Контрольные вопросы

1.Значение исследований Г.Г. Петрова по поглощению и усвоению растениями разных форм азотистых соединений в решении фундаментальной проблемы по трансформации азота в растении с момента его поглощения до превращения в белковое вещество.

2.Какие теоретические вопросы питания растений разработал И.С. Шулов благодаря предложенным им методам стерильных культур и изолированного питания?

3.Исследование условий для наилучшего использования азота аммиака и нитратов в работах И.Г. Дикуссара.

4.Значение работ А.В. Владимирова по изучению обмена веществ в растениях в зависимости от источников их азотного питания, состава сопутствующих катионов и анионов, реакции среды в решении фундаментальных положений агрохимии и практических задач увеличения урожая и улучшения его качества.

5.Вклад Ф.В. Турчина в решение проблемы поведения мочевины, жидких азотных удобрений (аммиака и аммиакатов) в системе почва - удобрения - растения; его исследования роли калия и фосфора в нитратном и аммиачном питании растений; Какие классические исследования в области азотного питания растений и азотистого обмена веществ провел Ф.В. Турчин благодаря введенным им в агрохимию методам изотопного и спектроскопического ис­следования.