Минеральное питание растений и почва
В этих высказываниях Палисси мы находим гениальное предвосхищение основных положений так называемой минеральной теории плодородия почв. Идеи Палисси были, однако, слишком смелы для его времени, к тому же он был протестантом, гугенотом, т.е. еретиком с точки зрения господствовавшей во Франции церкви. Несмотря на покровительство высокопоставленных лиц, ценивших его искусство изготовления глазированных изделий, Палисси был схвачен агентами церкви и заточен в Бастилию, где и окончил жизнь в 1589 г. Труды Палисси были забыты его современниками, и только два с половиной столетия спустя они были оценены по достоинству историками науки и агрохимиками XIX в.
Обработка почвы и сев в Средневековой Европе
Через 100 лет после Палисси вопросом питания растений начинают интересоваться и другие исследователи. Однако примитивность и несовершенство попыток экспериментального изучения вопроса о питании растений привели первых исследователей к совершенно ложным выводам. Здоровые идеи Палисси были преданы полному забвению, и господствующую роль в науке получила ложная теория о необходимости для питания растений одной только чистой воды. История этого заблуждения такова.
В XVII в. Я. Ван Гельмонт опубликовал данные своих изысканий по вопросу о питании растений. Он пишет:
«Я взял глиняный сосуд, в который поместил 200 фунтов высушенной в печи почвы, затем смочил ее дождевой водой и плотно всадил в нее побег ивы весом в 5 фунтов. Ровно через 5 лет выросшее из побега дерево весило почти 169 фунтов и 3 унции (1 унция равна 28,35 г). Однако сосуд ничего не получал, кроме дождевой или дистиллированной воды для увлажнения почвы, когда это требовалось; тем не менее сосуд остался полон землей, которая еще сильнее уплотнилась, а чтобы в нее не попадало какого-либо сора извне, сосуд был покрыт листом жести, просверленной множеством отверстий. Я не определял веса листьев, опадавших осенью. В заключение я еще раз просушил землю и получил те же 200 фунтов, с которыми начал опыт, за вычетом немногим менее 2 унций. Таким образом, 164 фунта дерева, коры и корней получились исключительно из воды».
Опыт этот показался ученым того времени очень простым и убедительным. Знаменитый английский физик XVII в. Роберт Бойль (1627–1691) повторил опыт Ван Гельмонта с одним сортом индийской тыквы и получил те же результаты. Затем Бойль исследовал выросшее растение и заключил, как ему тогда казалось, вполне правильно, что полученные продукты – соль, спирт, земля и даже масло (хотя последнее считалось из всех тел самым противоположным воде) – могут быть произведены из воды.
Эти опыты заложили основу так называемой водной теории питания растений, согласно которой растению для его роста и развития достаточно одной абсолютно чистой воды, а вещества, образующиеся в процессе роста, растение «создает само внутри своего тела загадочной и мистической «силой жизни», вложенной в него творцом».
В 1699 г. Вудворд в Англии занялся опытной проверкой выводов Ван Гельмонта и Бойля. Он попробовал выращивать растение на одной воде и выяснил, что чем чище вода, чем более свободна она от минеральных примесей, тем хуже в ней развивается растение. Вудворд показал, что мята лучше всего развивалась в воде, в которой было взболтано некоторое количество садовой земли, хуже – в речной и совсем плохо в дождевой воде.
Опыт Вудворда, казалось, должен был бы доказать неправильность водной теории. Однако на континенте этот опыт остался, по-видимому, неизвестным, т.к. более чем через полвека (в 1758 г.) Дюгамель во Франции провел опыты в духе опытов Ван Гельмонта. Дюгамель брал воду из реки Сены, в которой, несомненно, кроме ила находились и примеси разнообразных городских отбросов. Он не проводил контрольных опытов с дождевой водой, как это делал Вудворд, а просто выращивал растения в этой изобилующей случайными примесями речной воде и, как и Ван Гельмонт пришел к выводам, подтверждавшим водную теорию.
Даже на рубеже XVIII–XIX вв. водная теория была еще широко распространена в ученых кругах Европы. В 1800 г. на конкурс, объявленный Берлинской академией наук по теме: «Об источниках питательных веществ для растений», был представлен целый ряд работ, но премии была удостоена работа Шрадера, утверждавшая правильность водной теории.
В начале XIX в. водную теорию постепенно сменила так называемая гумусовая теория. Эта теория базировалась на подтверждавшемся повседневным наблюдением убеждении в существовании связи между урожайностью почвы и содержанием в ней органического вещества – гумуса (перегноя). Сторонниками гумусовой теории были крупнейшие ученые того времени. Знаменитый английский химик Г.Дэви прямо писал, что минеральные соли он считает «необходимыми растению лишь постольку, поскольку они способны сообщать растению механическую крепость стебля и стойкость против паразитов», но что непосредственным источником питания растения служат органические вещества гумуса.
Таких же взглядов придерживались в Италии Гадзери и во Франции Шаптоль. Это увлечение гумусовой теорией плодородия почвы объяснялось в значительной степени и тем, что в широких кругах оставались неизвестными великие открытия Пристли, Сенебье и Соссюра, показавших, что в атмосфере находится главный источник углерода растений.
Признавая ассимиляцию углерода из углекислоты воздуха, многие ученые того времени считали основным источником углерода не воздух, а гумус, или перегной, почвы. Даже великий химик первой половины XIX в. Берцеллиус высказывал предположение о поступлении углерода из гумуса в растение через корневую систему. Однако гумусовая теория питания растений стала популярной не в связи с высказываниями этих ученых, а благодаря горячей пропаганде ее германским растениеводом Альбрехтом Таером (1752–1828).
В Германии почвы бедны перегноем, что делало особенно актуальной проблему поднятия урожайности. Водная теория эту проблему решить не могла. Будучи практиком, Таер наблюдал за развитием полевых культур в разных условиях и применял ряд ценных практических приемов их возделывания. Данные наблюдений Таер сумел объединить идеей гумусового питания растений, создав стройное учение о мероприятиях по поднятию плодородия земли. С точки зрения таеровской теории задача повышения урожайности сводится к увеличению каким-либо способом содержания перегноя в почве. Что касается минеральных соединений, то они, по Таеру, играют лишь роль своего рода возбудителей, способствуя лучшему усвоению растениями перегнойных веществ.
Таер полагал, что не все культурные растения одинаково истощают почву. Наоборот, некоторые даже обогащают ее. С этой точки зрения он классифицировал все растения на истощающие почву (картофель, лен, конопля и др.), освежающие ее рыхлением верхнего слоя (вика, гречиха и др.) и обогащающие ее перегнивающими остатками своих богато разветвленных в земле корней (клевер, люцерна и др.).
Кроме того, он полагал, что плодородие почвы и степень истощения, производимая различными растениями, может быть измеряема «градусами». Каждая почва имеет известное количество «градусов» естественного плодородия. Истощающие растения понижают число этих «градусов», обогащающие – повышают. Того же повышения «градуса плодородия» достигают и при помощи навоза, посредством пара и т.п.
Таер охотно давал советы и широко пропагандировал свои взгляды. Он был убежден, что хозяйственные вопросы можно решать чисто математическим путем. Насколько велики были влияние Таера и доверие к нему со стороны земледельцев, можно судить по следующей выдержке из письма, адресованного Таеру одним из крупных ганноверских земледельцев: «Если я сегодня вечером получу от вас письмо с указанием на то, что я должен поджечь свои постройки, – в ту же ночь они будут объяты пламенем…»
Источник
Гумусовая теория питания
Гумусовая теория возникла еще в конце XVIII в. К ней привело обнаружение зависимости плодородия почвы от количества перегноя (гумуса). Однако широкую популярность эта теория получила лишь в начале ХІХ в.
благодаря широкой пропаганде немецким агрономом А. Д. Тэером (1800), который считал увеличение количества перегноя в почве основным условием поднятия урожайности. Что касается минеральных веществ,
НИКОЛА ТЕОДОР СОССЮР 1767—1845
то, по его мнению, рни могли способствовать лишь усвоению растением перегноя, Плодородие почвы Тэер определял в «градусах» и считал, что оно значительно повышается от внесения навозных удобрений и от пребывания почвы под паром. Кроме того, он полагал, что одни сельскохозяйственные растения преимущественно истощают гумус почвы и тем самым понижают ее плодородие, а другие, наоборот, повышают его.
Представления Тэера о питании растений, как и большинства современных ему ботаников-физиологов, опирались не на экспериментальные исследования, а .на соображения, высказанные предшественниками. И хотя ему были известны исследования Сенебье и Соссюра, наблюдения и выводы Гассенфратца увели его в сторону от правильного решения вопроса. Определяя углерод в семенах и в выращенных из них на питательных водных растворах проростках, Гассенфратц всегда констатировал его убыль. Эту убыль он объяснял отсутствием при прорастании перегноя, из которого проросток мог бы черпать добавочное количество углерода. Таким образом, верно подмеченный факт получил неверное объяснение. В действительности же падение содержания углерода связано с недостаточной ассимиляционной деятельностью проростка в условиях неправильно составленной питательной смеси водной культуры.
Хотя некоторые ученые 20—30-х годов XIX в. (Н. Goccrop в Швейцарии, К.
Шпренгель в Германии, Ж. Буссенго во Франции, Г. Дэвы в Англии, М. Г. Павлов, А. Л. Ловецкий и С. М. Усов в России) не разделяли полностью взглядов Тэера, считая, что источником питания растений не могут служить только какие-либо отдельные вещества (вода, воздух или перегной), они не могли изменить положительного отношения
широких научных кругов к гумусовой теории. Более чем 30-летнее господство гумусовой теории и безоговорочное признание всех ее положений не могло не сказаться отрицательно на изучении питания растений. В итоге существование у растений воздушного питания было отвергнуто. Так,1 JI. Тревиранус в своей двухтомной «Физиологии растений» (1835— 1838) рассматривал выделение листьями кислорода как явление, не имеющее ничего общего с процессом питания растений. Это мнение разделял и один из наиболее крупных и передовых ботаников того времени Шлей- ден.
Об уровне воззрений на значение минеральных веществ свидетельствует повторное выдвижение Геттингенской Академией в 1836 г. конкурсной темы Берлинской Академии (1800), в которой вновь ставился вопрос, являются ли неорганические элементы, обнаруживаемые в растениях, настолько важными составными частями вегетирующего организма, что он нуждается в них для своего нормального развития? Однако ответ, данный на него Вигманом и Польсторфом в 1842 г., был иным, нежели в 1800 г. Его характер станет яснее после ознакомления с работами Ю. Либиха о минеральном питании растений.
Источник