Вся электронная библиотека      Поиск по сайту

 

История почвоведения

ПИТАНИЕ РАСТЕНИЙ И ХИМИЯ ПОЧВ

 

Смотрите также:

  

Почва и почвообразование

 

Почвоведение. Типы почв

 

почвы

 

В.В. Докучаев

 

Павел Костычев

 

Д.Н. Прянишников

 

 Костычев. ПОЧВОВЕДЕНИЕ 

 

Полынов

 

Книги Докучаева

докучаев

 

Криогенез почв  

 

Биогеоценология

 

Геология

геология

Основы геологии

 

Геолог Ферсман

 

Черви и почвообразование

дождевые черви

 Дождевые черви

 

Химия почвы

 

Биология почвы

 

Круговорот атомов в природе

 

Вернадский. Биосфера

биосфера

 

Геохимия - химия земли

 

Гидрогеохимия. Химия воды

 

Минералогия

минералы

 

Происхождение растений

растения

 

Биология

 

Эволюция биосферы

 

растения

 

Геоботаника

  

Общая биология

общая биология

 

Мейен - Из истории растительных династий

Мейен из истории растительных династий

 

Биографии биологов, почвоведов

 

Эволюция

 

Микробиология

микробиология

 

Пособие по биологии

 

Теория гумусового питания растений победоносно перешла из восемнадцатого века в девятнадцатый. Ее каноны разделяли многие, в том числе такие выдающиеся ученые, как Г. Дэви и Я. Берцелиус. Получился такой парадокс: неверная в своей основе теория породила большое число экспериментальных исследований, и па базе этого возникла существующая уже более полутора веков школа химиков-гумусистов. Ее адептом был выдающийся английский химик и физик Г. Дэви (1778— 1829 гг.), известный также как автор книги «Элементы агрикультурной химии», вышедшей в Англии в 1813 г. и уже в следующем году изданной в Германии; в 1819 г. появился французский перевод, в 1832 г.— русский. Это сочинение высоко оценил Энгельс.

Деви считал, что растения питаются гумусом почвы, поэтому и масла являются хорошим удобрением, ибо содержат углерод и водород. Польза навоза определялась тем же; известь производит благоприятный эффект, так как «растворяет твердый растительный материал». Одновременно Деви, не соглашаясь с Тэером, полагал, что «зольные» — минеральные составные части почвы важны для растений и действуют па них не только как стимуляторы (Davy, 1813). Агрохимики, не оценив всей полноты взглядов Дэви, считали, что не совсем заслуженный успех его книге обеспечило «крупное имя» автора (Рассел, 1955).

 

Однако внимание Дэви к питанию растений веществами почвы породило у него интерес к почве вообще. Он ис- ледует гранулометрию и химический состав почв Англии и Ирландии; может быть, первый составляет перечень приборов и реактивов, необходимых для анализа почв, приходит к выводу, что «почвы, которые содержат более всего глинозема и углекислой извести — суть в то же время такие, которые обладают наибольшей энергией в сохранении удобрений»; это первые представления об органо-минеральных соединениях почвы. Дэви изучал физические свойства почв, показав, что отношение их к нагреванию и охлаждению зависит от химического и гранулометрического состава. Вода «содержится в почве в двух различных состояниях... В одном — она связана с почвой химически, в другом, через физическое притяжение, механически». Этим объясняется усвояемость растениями только последней.

 

Дэви считал, что почва «образовалась в начале путем разложения скал и каменных напластований» под действием кислорода воздуха, воды и углекислоты. В результате и полевой шпат и слюды... «разрушаются; первый, однако, гораздо быстрее». А далее идут рассуждения, подобные тем, которые были у Ломоносова, о поселении примитивных растений и их смене; в конце концов «почва уже настолько улучшается, что в ней могут вегетировать и высшие растения... Урожай почвы определяется, однако, еще и свойствами нижележащих слоев». Дэви классифицировал почвы, разделяя их на «почвы выветривания» и «намывные»; первые он считал возможным обозначать как «базальтовые», «гранитные» и т. д. (Ярилов, 1907, с. 372—377).

  

Ярым сторонником гумусовой теории питания растений был шведский химик и минералог И. Я. Берцелиус (1779—1848 гг.). Занимаясь наряду с другими проблемами химии составом и строением органических веществ, в частности кислот, этот, по выражению современников, «законодатель химии» уделил много внимания перегнойным веществам почвы. Экспериментальными исследованиями Берцелиуса, его современника К. Шпрен- геля, голландского химика Г. Мульдера и других ученых в 20— 30-е годы были выделены такие гумусовые вещества почвы: гуминовая кислота, растворимая в щелочах; ее индифферентная форма — гумин, или гумусовый уголь; креповая и апокре- новая кислоты, многие соли которых легко растворимы в воде. Мульдер на протяжении двадцати лет (1840 -18G2 гг.) уточнял эту схему, полагая, что «кислоты» почвенного гумуса являются строго индивидуальными безазотистыми соединениями; он также установил наличие в составе гумуса обычных органических кислот: уксусной, муравьиной, а также некоторых других веществ. Булле в 1830 г. и Малагути в 1855 г. искусственно получили гумусонодобные вещества, обрабатывая углеводы кислотами.

 

Все эти данные нашли отражение в солидном и популярном «Учебнике химии» Берцелиуса (1839 ь), что обеспечило им широкую известность. Невзирая на ошибочность многих трактовок, учение о почвенном гумусе и о гумусовых кислотах было поставлено на прочную основу, и заслуги Шпренгеля, Берцелиуса, Мульдера в этом отношении бесспорны (Ваксман, 1937; Кононова, 1951; Giesecke, 1929).

 

Если Берцелиус содействовал ознакомлению с гумусом почвы химиков, то Мульдер включил итоги своих работ в книгу «Химия пахотного слоя» и тем самым помог агрономам глубже осознать значение гумуса (Mulder, 1861 —1862). Ранее, но не так подробно, это сделал К- Шпренгель (1787—1859 гг.), издавший в 1837 г. в Лейпциге первую специальную книгу по почвоведению (Die Bodenkunde oder die Lehre vom Boden). В ней приведены результаты «химического изучения» 170 образцов почв из Германии, Бельгии, Англии, Франции, Швейцарии, Швеции, а также России, Северной Америки, «Остиндип и Вестиндии». Несмотря на столь широкий диапазон почвенных объектов, Шпренгель не подошел к мысли о каком-либо порядке в географическом распределении почв, а его определение почвы имеет односторонний характер: «Под почвой разумеют рыхлый слой земли, в виде тонкого или толстого покрова расстилающийся над земной поверхностью и составляющий место укрепления дикорастущих и культурных растений» (Sprengel, 1837, с. 113). Удивительно, что Шпренгель — исследователь гумуса — не упомянул его в этом определении. Сторонником теории питания растений гумусом был польский ученый М. Очаповский, изложивший ее в своем труде по классификации почв (Oczapowski, 1825).

 

Профессор Московского университета М. Г'. Павлов (1793— 1840 гг.), которого называли «русским Тэером», был колоритной фигурой. Физик, доктор медицины, сторонник философии Шеллинга, он два года стажировался по агрономии в Мег- линском училище у самого Тэера и воспринял его идеи. Лекции профессора Павлова оказали сильное влияние на его слушателей: А. И. Герцена, Н. В. Станкевича, М. Ю. Лермонтова, В. Г. Белинского (Каменский, 1971). Оценка его как агронома противоречива. Герцен в книге «Былое и думы-» юворит: «Павлов преподавал введение в философию вместо физики и сельского хозяйства. Физике было трудно научиться на его лекциях, сельскому хозяйству— невозможно, но его курсы были чрезвычайно полезны» (Соколов, 1958, с. 18).

 

По мнению Ярилова, в Павлове надо видеть «наиболее крупного, талантливого, оригинального, широко образованного исследователя и учителя земледелия и почвоведения» (Ярилов, 19406, с. 56). Анализ павловского наследия, проведенный Н. А. Качинским (1970), убеждает, что Герцен недооценил своего учителя как агронома. Его книги «Земледельческая химия» (1825) и «Курс сельского хозяйства» (1837) сыграли значительную роль в развитии агрономии в России.

 

Первоначально под почвенным перегноем, «черноземом», он понимал «оземленный остаток согнивших растений и животных», который поглощается растениями в виде «слизи, растворенной водой» (Павлов, 1825, с. 333, 378). Потом он пришел к выводу, что иногда растения, особенно низшие, питаются воздухом и, «разрушаясь, земле возвращают чернозема более, нежели сколько из нее поглощают его, таким образом тучность земли усиливается» (Павлов, 1837, II, с. 192). Это глубокая, хотя и не новая мысль. Павлов трижды давал определения почвы, вот одно их них: «Почвою вообще называют место укоренения растений. Почва есть смесь разнородных веществ минеральных и органических» (1837, II, с. 9—10). Эта дефиниция более точная, чем у Шпренгеля, несет на себе влияние Тэера, выражена короче, однако лишена генетического начала.

 

Павлов был озабочен вопросами оздоровления русского земледелия, ратовал за плодосмен и сидерацию как лучшие способы сохранения и повышения плодородия почвы; организовал под Москвой Бутырский опытный хутор, на котором ставил сельскохозяйственные опыты и испытывал сконструированный им «плужок Павлова» для лучшей обработки почвы. Он не был чужд идеи дифференцированной агротехники «современность с печатью местности» (1837, II, предисловие) и задавался вопросом: «...естественно ли, что в России, где находится столько различия в почве и климате, господствует один порядок в ни- воводстве»? (1821, с. 25).

Павлов не занимался химическим анализом почвенного пе- pei ноя. Больших успехов в этом добился его современник московский химик Р. Герман. В отдельных имениях на юге России стала замечаться «выпаханность», «изнуренность» чернозема, уменьшение на нем урожаев. Группа помещиков обратилась к Р. Герману с предложением «исследовать свойства чернозема химическими путями» и выяснить, от чего происходит «всеми дознанное истощение чернозема от посевов, если в нем, судя даже по виду, содержится значительное количество перегноя, и отчего посредством пара или перелога опять возвращается этой земле плодородие». Герман, следуя Павлову, считал, что растения питаются «перегнойным экстрактом», поэтому он обратился к изучению химического состава гумуса черноземов, привезенных из «южных губерний», используя методы, предложенные Берцелиусом.

 

Заслуга Р. Германа состоит в том, что он показал наличие в черноземах не только гуминовой кислоты, но и фульвокислот. Глце более важным было 01крытие им того факта, что азот входит в состав перегнойных веществ почвы как постоянная составная часть. Такие авторитеты, как Берцелиус и Мульдер, полагали, что азот в гумусе лишь «трудно удаляемая примесь». Германа наравне с Берцелиусом и Мульдером следует считать «классиком» химии гумуса. Правда, Мульдер подверг Германа не только критике, но и осмеянию, но будущее подтвердило правоту русского ученого.

 

Не решив, естественно, поставленного перед ним вопроса, Р. Герман, однако, показал, что при «выпахивании» черноземов в них уменьшается содержание гумуса, которое «состоит преимущественно в потере перегнойной [гуминовой] кислоты и перегнойной вытяжки; ключевой же кислоты [креповой] и кислоты ключевого осадка [апокреновой] в истощенных пашнях больше, нежели в земле, вновь поднятой». Р. Герман в своих работах, опубликованных в «Земледельческом журнале» (1836, 1837), твердо придерживался растительно-наземной теории образования чернозема и сообщал ряд точных данных о его мощности, указывая, что она в разных местах колеблется от 1 до 3 футов (30—90 см). Он писал: «В России чернозем — предмет весьма важный; он для нее то же, что каменный уголь для Англии, т. е. служит главным основанием народной деятельности и вместе с тем содействует отличному изобилию земных произведений» (История плодородия почв, ч. 1, 1940, с. 29, 152).

 

На протяжении веков многие ученые считали не гумус, а воздух и соли почвы основой питания растений. В начале XIX в. появились неопровержимые экспериментальные доказательства роли атмосферной углекислоты и солей почвы в питании растений. Попытки выращивания их в атмосфере, лишенной С02, вызывали их гибель; водные культуры с солями в растворе, но при полном отсутствии гумуса оказались, напротив, вполне эффективными. Этим интересовались многие ученые, но, как это ни странно, они не пытались отвергнуть гумусовую теорию питания растений (Рассел, 1955). Сокрушительный удар нанес ей знаменитый немецкий химик, отличный полемист Юстус Либих (1803—1873 гг.). Это случилось в 1840 г., когда он выпустил работу «Химия в приложении к земледелию и физиологии растений».

Роль Либиха оценена в монографиях, посвященных его творчеству (Мусабеков, 1962; Honcamp, 1928), а также в работах многих почвоведов и агрохимиков. С его трудами были знакомы Маркс и Энгельс. Либих высмеял гумусовую теорию и показал несостоятельность всех доказательств в ее пользу. Он утверждал, что растения имеют неисчерпаемый запас углекислоты в воздухе. Преимущество гумуса состоит в том, что on постоянно выделяет углекислоту. Минеральные элементы растения берут из почвы, чему способствуют непрерывно идущий процесс выветривания и кислые выделения корней. Азот растения поглощают в форме аммиака, который ими берется из почвы, удобрений или из воздуха.

 

По словам Либиха, «если почва подходяща, если она содержит достаточное количество щелочей, фосфатов и сульфатов, то ничего больше не требуется». Со временем он придал этому положению количественное выражение: «Урожаи полевых культур понижаются или повышаются в точной пропорции к уменьшению или увеличению количества минеральных веществ, вносимых в почву с удобрениями». Отсюда же были выведены два кардинальных, с точки зрения Либиха, «закона»: «закон минимума», «закон полного возврата». Вот суть второго закона: «Основное начало земледелия состоит в том, чтобы почва получила обратно все, \ нее взятое. 'Это неизменный закон природы-». К. А. Тимирязев (1948) назвал его «величайшим приобретением науки». «Только от химии,— утверждал Либих,— следует ожидать дальнейших успехов в сельском хозяйстве», она «совершенно революционизирует сельское хозяйство» (Либих, 1864, с. 37; 1964, с. 176).

 

Открытие Либиха способствовало развитию промышленности минеральных удобрений, и когда они не дали полностью ожидаемого эффекта, его даже обвинили в том, что он агент калийного синдиката. Многие его положения были в дальнейшем уточнены или отброшены Буссенго, Лоозом и Гильбертом, Гелльригелем и другими, но мы не затрагиваем этих преимущественно физиологических вопросов. Что касается закона полного возврата, то его судьба была драматичной: сначала он на многих произвел сильное впечатление, затем был объявлен реакционным, ч>ть ли не мальтузианским, а в наше время, судя по многим симптомам, восстановлен в юстус ЛИБИХ       правах в связи с интересом к экологическому равновесию между человеком и природой. Философское значение теории минерального питания Либиха неоспоримо: она порвала путы тэеровской метафизики и научно связала взаимными переходами миры органических и неорганических тел. Дж. Бернал назвал исследования Либиха «классическими», опровергнувшими существовавшие в учении о питании растеиий «алхимические бредни» (Бернал, 1956, с. 367).

На развитие почвоведения либиховские идеи произвели двоякое действие: некоторые стали рассматривать почву как пассивное тело, продукт выветривания, передатчик растениям пищи; во многом утратился интерес к гумусу. Но усилились исследования химического состава почв, подыскание растворителей, которые извлекали бы из нее формы калия и фосфора, непосредственно пригодные для питания растения; этим последним вопросом очень интересовался сам Либих. В связи с подвижностью в почве тех или иных веществ привлекли к себе внимание явления поглотительной способности почв, на которую некогда обратил внимание Ф. Бэкон.

 

В начале XIX в. итальянцы Ламбрушини и Гаццери провели опыты по поглощению почвой питательных элементов из растворов, а также красящих и пахучих веществ. Позднее англичане Гекстебль и Томсоп установили поглощение почвой аммиачпьк и других солей, сопровождавшееся переходом в раствор кальция.

 

Эти опыты явились сигналом для основательных исследований англичанина Уэя. Он установил, что при пропускании через почву солей калия и аммония эти основания поглощаются, а кислотные остатки остаются в растворе, соединяясь с эквивалентными количествами кальция.

Уэй и его сторонники считали, что имеют дело с чисто химическими обменными реакциями.

По степени поглощения основания расположились в ряд: Na>K>Ca>Mg>NH;. Поглотительной способностью обладают перегной и особые минеральные соединения цеолиты --растворимые в соляной кислоте силикаты (Way, 1850, 1854). Исследования и выводы Уэя были настолько точны для того времени, что его следует считать основателем научной трактовки поглотительной способности почв, которой было суждено сыграть крупную роль в истории почвоведения (Орлов, 1979).

Пристальное внимание привлекли два важнейших элемента питания растений — фосфор и азот. По поводу первого Мульдер говорил, что он «необходимейший для всех растений», но находится «в выветрившейся или подвергающейся выветриванию горной породе в наименьших количествах», поэтому «на помощь природе должно прийти тут искусство» (Mulder, 1862, II, с. 313—314).

 

 После ряда дискуссий Жан Батист Буссенго (1802—1887 гг.), не вскрыв механизма явления, доказал, что все растения берут азот из почвы, кроме бобовых, которые сами обогащают ее этим элементом (Буссенго, 1936). Этот выдающийся французский .химик явился основателем вегетационного метода, столь значимого и до сих пор для физиологии растений и агрономии, а также прославился своими полевыми опытами на почвах Эльзаса (Тимирязев, 1948). Как бы противопоставляя его Либиху, известный французский агроном-опытник Дегерен писал о Буссенго: «агрономическая химия ведет свое летоисчисление с пего» (Буссенго, 1936, с. 13). Подчеркнем, что к 70—80-м годам прошлого века разными путями был накоплен огромный материал по химии почв, не приведенный в единую систему, но тем не менее чрезвычайно обогативший научное представление о почве.

 

Однако были ученые, которых не удовлетворяла известная односторонность учения Либиха, хотя они и не являлись приверженцами более старых гипотез. В этом отношении замечателен профессор Московского университета Я- А. Линовский, автор книги «Критический разбор мнений ученых об условиях плодородия земли». Он подверг критике Тэера и Соссюра, Шпренгеля и Шюблера, Буссенго и Либиха за то, что они «не обнимают и не могут обнять надлежащим образом всех тех явлений, от которых зависит плодородие почв — способность, изменяющаяся беспрестанно от большей или меньшей сырости земли, действия климата, свойства навозов, системы хозяйства, метеорологических и тысячи других обстоятельств». Одна химия, как бы она ни была важна, не в состоянии решить эти вопросы, а Либих «перешел к последней крайности», отрицая для земледелия значение органических удобрений и даже самой почвы: «Как ни силилась химия, но она не могла проникнуть в тайну плодородия почв, не успела еще разорвать всех тех завес, за которыми далеко от нас скрывается истина» (Линовский, 1846, с. 25, 84, 109). Это была важная мысль, хотя позитивная программа Линов- ского сильно уступала критическому аспекту его книги.

 

 

 

К содержанию книги: Крупеников И. А. «История почвоведения (от времени его зарождения до наших дней)»

 

 

Последние добавления:

 

Биография В.В. Докучаева

 

Жизнь и биография почвоведа Павла Костычева

 

 Б.Д.Зайцев - Почвоведение

 

АРИТМИЯ СЕРДЦА

 

 Виноградский. МИКРОБИОЛОГИЯ ПОЧВЫ

 

Ферсман. Химия Земли и Космоса

 

Перельман. Биокосные системы Земли

 

БИОЛОГИЯ ПОЧВ

 

Вильямс. Травопольная система земледелия