ДИФФЕРЕНЦИАЦИЯ АГРАРНОЙ НАУКИ В XIX - НАЧАЛЕ XX в.

На этой же гумусовой теории строилось учение об истощении и обога­щении почвы, причем растения делились на обогащающие почву и исто­щающие. К истощающим почву относятся хлеба и корнеплоды, к обогащаю­щим - клевер и люцерна, что совершенно правильно, но только объяснение А. Тэера было неправильным. На этом основании он строил севооборот так, чтобы иметь чередование тех и других культур в должном соотношении, для того чтобы поддерживать в почве постоянно на высоком уровне углерод.

Гумусовая теория господствовала до 1840 г., когда появилось учение Ю. Либиха (1803-1873), который, впрочем, был уже известен как крупный химик. К агрономическим изысканиям он пришел довольно поздно, после то­го, как, по сути, реформировал органическую химию.

Юстус Либих - выдающийся немецкий ученый, стоявший у истоков агрономиче­ской химии. Он родился в немецком городе Дармштадте 12 мая 1803 г. Его отец имел аптекарский магазин. Он сам готовил разные пластыри, мази, лаки, краски и мыла, и Ли­бих с детства был знаком с содержимым ряда склянок и знал разные процессы. Он был живым и наблюдательным мальчиком; бегал по разного рода мастерским (кожевенным, мыловаренным, красильным) и подмечал особенности этих производств.

Будучи десятилетним школьником, он наблюдал однажды по дороге в гимназию, как на ярмарке бродячий фокусник, «доктор магии», показывал жителям Дармштадта разные «чудеса», готовил, между прочим, взрывчатые вещества для фейерверка. Ма­ленький Ю. Либих понял, какие вещества брал «доктор магии», и, придя, домой после уро­ков, в лаборатории отца сам приготовил гремучую ртуть. Изучение древних языков в гимназии у него шло плохо, зато с жадностью читал книги по химии.

Гимназию пришлось оставить, отец поместил его учеником в аптеку (близ Дарм­штадта), где юноша быстро освоился и за 10 месяцев ознакомился с большим числом но­вых для него фактов из области химии, но, работая на чердаке тайком от хозяина апте­ки с гремучей ртутью, устроил однажды такой взрыв, что была снесена часть крыши. Ю. Либих был вынужден бросить службу в аптеке и вернулся к отцу заявив «Я хочу быть химиком, а не аптекарем». Отец согласился, наконец, отдать 16-летнего юношу учиться в университет.

В 1819—1822 гг. он изучал химию сначала в Боннском, затем в Эрлангенском уни­верситетах. Учился также в Сорбонне у Гей-Люссака. С 1824 г. преподавал в Гессенском университете, где вел практические занятия для студентов и докторантов. С этой це­лью, он в 1825 г. организовал специальную лабораторию, которая явилась родоначальни­цей научно-учебных химических лабораторий в Германии.

Впоследствии этот прием Ю. Либиха окружать себя докторантами сыграл большую роль в развитии химии в Германии. В то время как во Франции были талантли­вые одиночки, в Германии пример Ю. Либиха вызвал позднее организацию лабораторий, где, помимо студенческого обучения, шла подготовка будущих исследователей. Благодаря этой массовой подготовке докторов химии в многочисленных университетах в Германии к концу XIX столетия химия (и химическая промышленность) оказалась сильнее развита, чем во Франции, прежней колыбели современной химии.

Когда Ю. Либих начинал свою научную деятельность, органической химии почти не существовало, в то время как по минеральной химии имелся ряд важных открытий. Он, прежде всего, разрабатывает методикуорганического анализа, улучшает приемы сожжения органических соединений, совершенствует и настойчиво упрощает аппара­туру, замечая, что «самое простое решение приходит последним».

Кроме анализа, Ю.Либих перешел и к синтезу органических соединений. Раньше считали, что химику недоступно то, что делает жизненная сила в организме животных («природа создает, химик разрушает»). Однако, после работ Ю.Либиха эта грань оказа-

6. ДИФФЕРЕНЦИАЦИЯ АГРАРНОЙ НАУКИ В XIX - НАЧАЛЕ XX в.___________________ 221

лась перейденной, число синтетических продуктов в области органической химии стало быстро возрастать, и впоследствии синтетически получено было большое количество соединений, в природе не встречающихся.

С 1839 г., изучая химизм физиологических процессов, он выдвинул ги­потезы и обосновал теорию брожения и гниения, белкового обмена. Особен­но много сделал Ю.Либих для использования достижений химии в сельском хозяйстве. Эти исследования дали сильнейший толчок развитию суперфос­фатной промышленности. Он обратил внимание, что кости содержат высокий процент фосфорной кислоты, которые можно использовать для возвращения почве взятого из нее фосфора.

В 1840 г. им был сделан знаменитый доклад перед Британской ассо­циацией о положении в органической химии. Доклад был опубликован впо­следствии под названием «Химия в ее применении к земледелию и физиоло­гии». В форме утонченной сатиры и с тонким сарказмом высмеивает он фи­зиологов своего времени, которые вопреки накопившимся очевидным дан­ным продолжают придерживаться взгляда, будто растения берут углерод из почвы. Эта работа сыграла огромную роль в агрономии. В ней были обобще­ны все накопленные к тому времени химические знания о закономерностях питания растений. В работе сформулирована принципиально новая теория минерального питания растений, которая способствовала широкому внедре­нию минеральных удобрений в земледелие.

Критикуя гумусовую теорию, Ю.Либих говорил, что если растения за­имствуют углерод из перегноя, то ведь последний предварительно должен бы быть растворен в воде. Но перегной чрезвычайно мало растворим, особенно если он соединен с известью (а именно это соединение преобладает во всех почвах, кроме кислых болотных). Ю.Либих приводит такой подсчет: допус­тим, что все осадки, выпадающие на землю в виде снега и дождя, идут на растворение перегноя, ничего не просачивается через почву, не испаряется, не стекает с полей, то все равно всей этой воды не хватит для того, чтобы растворить количество перегноя, достаточное для снабжения растения угле­родом в размере, отвечающем среднему урожаю на гектар. Следовательно, как источник углерода перегной не годится.

Основное положение Ю.Либиха - только минеральные вещества дос­тавляют пищу растениям. Отсюда ряд следствий для практики применений удобрения и учения о севооборотах.

А. Тэер делил растения на улучшающие почву и истощающие. Но если растения берут углерод из углекислоты воздуха, а из почвы берут только зольные вещества, необходимые для их развития, то, по Либиху, не может быть улучшающих почву растений, так как в отношении зольных веществ они могут только ее истощать. Тем самым, по мнению Ю.Либиха, рушилась основа теории севооборота, построенная А.Тэером.

Ю.Либих полагал, что севооборот может быть полезен только как вре­менная отсрочка неизбежного истощения почвы. На основе анализов доказы­вал, что зола растений содержит отдельные элементы в разных количествах:

222______________________ 6. ДИФФЕРЕНЦИАЦИЯ АГРАРНОЙ НАУКИ В XIX - НАЧАЛЕ XX в.

в одних из видов золы преобладает калий, в других - преобладает кальций, в третьих - кремнекислота.

По его мнению, вся польза севооборота состоит в том, что разные рас­тения берут разные количества того или другого вещества, и при той же сум­ме их в почве можно отсрочить истощение почвы при смене культур. Все растения истощают почву и потому необходимо возвращать минеральные вещества почве с удобрениями, чтобы поддержать почвенное плодородие. Таков неизбежный закон возвращения почве питательных веществ, взятых из нее.

Э. Рассел отмечает, что в 1830-1840 гг. агрономическая химия не при­влекала большого внимания. Однако в 1840 г. знаменитый отчет Ю.Либиха о состоянии органической химии под названием «Химия в приложении к зем­леделию и физиологии» произвел в мире науки впечатление подобное грому при ясном небе, опроверг гумусовую теорию питания растений. Либих ут­верждал, что растения имеют неисчерпаемый запас углекислоты в воздухе. Если углекислота содержится в почве, то на ранней стадии роста растения экономится время, так как углекислота поступает в корни растения и служит дополнительным источником лишь тому, что не вполне сформирован фото­синтетический аппарат. Перегной считали постоянным источником углеки­слоты, которая активно воздействует на щелочные соединения почвы и рас­творяет их, увеличивая запас минеральной пищи.

Ю. Либиху пришла в голову фантастическая для тех времен мысль, что нужно удобрять поля с внесением в них разных солей калия, азота, фосфора.. Эта идея была встречена с недоверием специалистами-аграрниками 40-50-х годов XIX в. Его попытка использовать чилийскую селитру не увенчалась успехом, а привезенный на парусных судах из Южной Америки груз этой со­ли, в силу своей дороговизны, не нашел покупателей и был выброшен в море. Источники фосфора тогда не были известны, а предлагавшийся Ю.Либихом размол костей давал также слишком дорогие удобрения. В то время не знали, как использовать и калий, и только изредка, собирая золу растений, рассеи­вали ее по полям. Ю. Либих считал, что способность растений извлекать из соответствующих растворов аммиак, калий, фосфорную кислоту и кремние­вую кислоту имеет свой предел, зависящий от свойств, присущих каждому виду почвы. Когда растворы эти приходят в соприкосновение с почвой, то последняя насыщается растворенным веществом, а не поглощенный почвой избыток остается в растворе и может быть обнаружен с помощью обыкно­венных реактивов. Песчаная почва поглощает меньше, чем мергелистая, а эта последняя меньше, чем глинистая.

В этом тезисе мы имеем гениальное предвидение того, что через 60 лет дала агрохимии теория К.К. Гедройца о почвенном поглощающем комплексе.

Всякая почва по Либиху является плодородной для того или иного ви­да растения, если каждая из частиц ее, соприкасающихся с корнями, содер­жит все необходимые для нее питательные вещества и в надлежащем их вза­имном соотношении. В этих словах предвосхищение идеи о разных соедине-

6. ДИФФЕРЕНЦИАЦИЯ АГРАРНОЙ НАУКИ В XIX - НАЧАЛЕ XX в.___________________ 223.

ниях элементов питания в почве, о значении условий питания и соотношения между элементами питания, что было доказано лишь спустя много лет.

В трудах Ю. Либиха содержатся довольно полные и достоверные све­дения о роли ассимиляционного аппарата растения, сидерации, соотношения элементов питания, «интенсивной культуре» и определение понятия «удоб­рение». Юстус Либих стоял у истоков открытия основных законов земледе­лия, в первую очередь «закона минимума» и «закона возврата веществ в поч­ву».

Закон минимума (закон ограничивающих факторов) был установлен в 1840 г. Он обратил внимание на возможность одностороннего истощения почвы. Если, например, не хватает какого-нибудь одного минерального ве­щества, то, как бы много не было остальных, урожай все равно будет низким. Минеральные вещества, а также иные факторы урожайности: вода, свет, теп­ло и т. д., одинаково необходимы растениям и не могут заменять друг друга. При уменьшении их количеств ниже оптимальных происходит снижение продуктивности растений. При отсутствии или недостатке одного из них рез­ко снижается урожай. Поэтому необходимо обеспечить растения всеми усло­виями для роста и развития с учетом их взаимодействия.

Закон возврата веществ в почву - научная основа воспроизводства поч­венного плодородия, и является частным случаем проявления всеобщего за­кона сохранения веществ и энергии. Нарушение данного закона должно при­водить к утрате почвой плодородия.

Возвращение в почву питательных веществ - обязательное условие земледелия. Он видел в этом причину очень крупных исторических катаст­роф и объяснял падение древних цивилизаций (Греции и Рима).

По его мнению, причина возникновения и падения наций лежит в рас­хищении плодородия почвы. Падение его обусловливает их гибель, а под­держание этого плодородия - их жизнь, богатство и могущество. Он объяс­нял падение Рима следующим образом: из провинций (Северной Африки, Испании, Сицилии) в Рим привозили много хлеба. Вывозя зерно, римляне почве ничего не возвращали, минеральных веществ в ней становилось мень­ше, и это вызвало падение урожаев и подорвало благосостояние древнего Рима.

При этом он указывал, что истощение идет неравномерно, что в зерно­вом хозяйстве должно проявляться истощение, прежде всего, по отношению к фосфору. В большинстве случаев зерно вывозится из хозяйства, а солома вместе с навозом возвращается обратно в почву. Но так как в составе зерна и соломы есть разница - большая часть фосфора содержится в зерне, а большая часть калия - в соломе, то не всеми питательными веществами почва будет обедняться в равной степени: истощение фосфором пойдет быстрее. Значит, больше всего следует заботиться о возвращении фосфора, так как калий воз­вращается вместе с соломой.

Он пошел и дальше, сделал практический вывод, указав путь возвра­щения фосфора. Так как, кроме зерна, в город увозят и животных, кости ко-