основные и ароматические аминокислоты

а-кетокислоты

Обновление «старых» молекул белка

дикарбоновые аминокислоты

аланин

(из исходных компонентов) ^{и часа}

2-6 часов 12-36 часов

1. - 2 часа 5-30 мин

Схема превращения аммиака в растениях

Много внимания Федор Васильевич уделял изучению процес­сов биологической фиксации азота, ферментативного синтеза азотис­тых соединений.

В его лаборатории было установлено, что даже при относи­тельно кратковременной (12-24 часа) экспозиции бобовых растений в атмосфере ¹⁵К₂ фиксированный меченый азот обнаруживается в высоких концентрациях только в клеточном соке клубеньковой ткани и в значительно меньших концентрациях - в клеточном соке корней, стеблей и листьев растений. В клубеньковых бактериях КЫгоЬшш меченый азот при такой продолжительности экспозиции бобовых растений практически отсутствует. Роль этих бактерий, по мнению Ф.В. Турчина, заключается в индуцировании образования этой специ­фической клубеньковой ткани.

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.

2. Агрохимия фосфора и калия в работах русских ученых

Решение проблемы эффективного использования фосфорных удобрений в земледелии с целью обеспечения растений фосфорным питанием началось с проведения широкого испытания действия фосфоритов.

Фосфориты впервые были обнаружены в начале XIX столетия во Франции, затем найдены в Англии и Бельгии. Промышленная разработка залежей фосфоритов во Франции была начата в 1855 г., а в США-в 1868 г.

В 60-х годах XIX столетия фосфориты в большом количестве использовались во Франции в Бретани для улучшения вересковых пустошей. В Германии же в это время пришли к выводу о непри­годности фосфоритов для большинства почв и необходимости ис­пользовать их для получения растворимых фосфорнокислых удобре­ний. Целесообразность применения фосфоритной муки здесь была признана только на кислых верховых торфяниках и подобных им очень кислых почвах.

В России во второй половине XIX столетия также были от­крыты месторождения фосфоритов: подольские, курские, рязанские, костромские, вятские, рославльские. В 1870 г. австрийцы поставили первые мельницы для переработки подольских фосфоритов. В это время были построены заводы в Курске и Риге, но вскоре были за­крыты из-за отсутствия спроса на фосфоритную муку. Интерес к этому удобрению снова возник в 80-х годах, когда А.Н. Энгельгардт успешно стал применять фосфоритную муку в своем имении Бати- щево в Смоленской губернии. Стали возникать частные кустарные предприятия по размолу фосфоритов.

В конце XIX века были проведены многочисленные опыты по испытанию фосфоритной муки, результаты которых были опубли­кованы в 1895 г. Экспериментальные данные этих опытов были противоречивы, что затрудняло сделать конкретные практические выводы.

В 1896 г. Д.Н. Прянишников стал изучать фосфоритную муку, предложив классическую методику. Общий вопрос он разделил на отдельные части:

1. как относятся растения сами по себе к фосфоритам;

2. какова роль почвы как посредника между удобрением и растением;

3. какую роль играет природа фосфорита;

4. каково значение сопутствующих удобрений.

В вегетационных опытах Д.Н. Прянишников установил различ­ную способность растений усваивать фосфор фосфоритов: хлебные злаки не используют Р₂0₅ из фосфоритов, люпин хорошо усваивает, неплохо используют фосфор фосфоритной муки такие культуры, как гречиха, горох и отчасти горчица.

Аналогичные данные по этому вопросу (в 1898 г.) получил И.С. Коссович в Лесном институте в Петербурге. Он определил, что растения, усваивающие Р₂0₅ из фосфорита, извлекали из него 50 - 100 мг Р₂0₅ на сосуд, а хлебные злаки в тех же условиях содержали всего 5 - 10 мг Р₂05 на сосуд, т.е. немного более того, что со­держалось в семенах.

В вегетационных опытах было установлено также, что фос­форит действует на подзолистых почвах, а на черноземах - нет. Показано было, что сульфат аммония ((ЫН4)₂80₄) как сопутствующее удобрение способствовало усвоению Р₂05 фосфорита, что свидетель­ствовало о положительной роли кислоты.

Д.Н. Прянишников установил большую доступность растениям Р2О5 из аморфных фосфоритов в сравнении с кристаллическими.

В 1908 г. в России было начато комплексное исследование фос­форитов: геологическое обследование, вопросы химической их пере­работки, оценка эффективности на основе вегетационных опытов. С этой целью в Петровской академии была создана комиссия, в которой геологический отдел возглавил Я.В. Самойлов, а химическую пере­работку и вегетационные испытания - Д.Н. Прянишников.

С 1919 года систематическое обследование фосфоритов было начато под руководством Я.В. Самойлова¹, который возглавил горно­геологический отдел во вновь созданном Институте удобрений (НИУ).

Много исследований было проведено в поисках причин различной способности растений усваивать Р₂05 фосфоритов. В 1902 г. П.С. Коссович впервые установил, что для усвоения Р2О5 фосфоритов между корнями растений и фосфоритом необходим контакт. Он это доказал экспериментально, используя метод текучих растворов. П.С. Коссович полагал, что большую роль при этом играет С0₂, выделяемый корнями растений.

А.А. Шмук сделал попытку установить связь между реакцией клеточного сока и способностью растений усваивать фосфор из труднорастворимых фосфорных соединений. Он приводит следую­щие данные:

Растения	рН сока корней	Степень усвоения
Клевер	4,98	малая
Люпин	5,31	большая
Горох	5,60	большая
Кукуруза	5,80	малая
Г орчица	5,92	большая
Картофель	6,00	малая
Овес	6,45	малая
Пшеница	6,80	малая

Тесная связь была выявлена между рН раствора на границе корневого волоска и прилегающих к нему частиц почвы и способ­ностью растений питаться за счет труднорастворимых соединений фосфора.

Аберсон (1910 г.) нашел, что в этом пограничном слое рН у люпина 4 - 5, а у клевера - 7,8. Труог (1930 г.) показал, что в этой зоне рН может опускаться до 3,7. Подкисление почвенного раствора может происходить и за счет микробиологической деятельности. По подсчетам А.Н. Лебедянцева (1927 г.), за счет активного протекания процесса нитрификации в почве за 1 сезон может образоваться до 1 тонны азотной кислоты. В 1948 г. Горретсен использовал метод «электрод-иглу» и установил, что в центре ризосферных микро­организмов, ближе к корню растений рН составляла 4,1, а на пери­ферии колонии ризосферных микроорганизмов рН = 5,5. Он провел опыты с проростками ржи, овса, горчицы, подсолнечника, моркови, репы в стерильных условиях и с заражением ризосферными микро­организмами и обнаружил в присутствии микроорганизмов увеличе­ние веса растений и содержания в них фосфора при питании фосфором фосфоритной и костяной муки.

А.Г. Дояренко в 1909 г. впервые установил, что разные расте­ния выделяют различное количество органических кислот, но связи с усвоением Р2О5 из фосфорита не было отмечено.

В 1928 г. Т.Т. Демиденко в водной стерильной культуре количественно определил сумму органических веществ, выделенных корнями табака и кукурузы. Эта величина составила 0,4 - 2,7% от синтезированных органических веществ.

Е.З. Теппер в 1948 году в стерильной песчаной культуре овса в корневых выделениях установила наличие белков, аминокислот и углеводов. В 1949 г. одновременно Купревич (СССР) и Гофман (ФРГ) выявили, что растения через корни выделяют ферменты.

В 1936 г. Ахромейко обнаружил, что бобовые и масличные культуры после цветения выделяют через корни значительное коли­чество фосфорной кислоты. Эти исследования позволили объяснить данные, полученные ранее М.К. Домонтовичем¹, А.Г. Шестаковым и

В.А. Полосиным, которые в период с 1926 - 1930 гг. в опытах обнару­жили, что просо хорошо усваивает Р2О5 фосфорита, если растет вместе с люпином. Без люпина просо росло плохо. В.А. Полосин ис­пользовал метод текучих растворов в песчаной культуре. В одной серии опытов фосфорит вносили в песок с люпином, а в другой - в песок без люпина. Под овес фосфорное удобрение не вносили. Если питательный раствор под овес поступал через сосуд с люпином, то овес рос хорошо, а если через песок с фосфоритом, то овес рос плохо.

А.В. Соколов в 1953 г. впервые использовал метод «меченого» фосфора - ³²Р (трехкальциевый фосфат с меченым фосфором) и окончательно доказал, что бобовые растения выделяют Р₂0₅ через корни.

Что касается роли корневых выделений в усвоении Р2О5 фосфорита, то этот вопрос нельзя считать вполне решенным. Еще в 1927 г. Д.Н. Прянишников отмечал, что вопрос о роли корневых выделений в этом аспекте остается нерешенным. Зависит ли различное отношение к Р₂0₅ фосфорита от разниц качественных или количественных, но, несомненно, что корни разных растений обладают различной растворяющей способностью.

Исследования корневых выделений не позволяли установить причины разного поведения растений по отношению к Р₂0₅ фос­форитов, но позволили сделать открытия по выделению растениями через корни органических и минеральных соединений.

Исследования Д.Н. Прянишникова, П.С. Коссовича, И.С. Шуло- ва, К.К. Гедройца, Ф.В. Чирикова показали, что среда обитания растений (питательная смесь) изменяется и этим оказывает большое влияние на использование фосфора фосфорита.

Существенный вклад в решение вопроса о причинах различной способности растений усваивать фосфор труднорастворимых фос­форитов внес Ф.В. Чириков.

Федор Васильевич Чириков (1883 - 1964 гг.) - профессор, доктор сельскохозяйственных наук, известный ученый в решении проблемы фосфатного режима почв и повышения эффективности фосфорных удобрений в отечественном земледелии.

Результаты исследований по наиболее актуальным темам, вы­полненных им в период 1912 - 1952 г., опубликованы в книге «Агро­химия калия и фосфора» (1956). Эти работы имеют большое значение в истории развития агрохимической науки и практики химизации земледелия.

Свои исследования Федор Васильевич проводил в аспекте основной задачи агрохимии, высказанной Д.Н. Прянишниковым, а именно, изучение взаимоотношений между растением, почвой и удобрениями.

Много внимания он уделял изучению усвоения растениями труднорастворимых соединений фосфора удобрений и почвы. Много­численные его исследования позволили придти к определенному научному положению: усвоение калия и фосфатных ионов из труднорастворимых их соединений и вообще всех питательных веществ происходит только из раствора.

Ф.В. Чириков на основе таблиц Вольфа, данными по процент­ному содержанию в золе растений СаО и Р2О5 определил соотноше­ние СаОгРгОз. Эти данные он сопоставил с отзывчивостью различных растений на фосфор фосфоритов и установил, что, если соотношение СаО к Р2О5 невысокое (1,3 и менее) как, например, у злаков, то растения не реагируют на фосфорит как на удобрение. При соотноше- ни СаОгРгОз больше 1,3 (гречиха, горох, горчица, люпин) растения усваивают Р₂0₅ фосфорита.

В историю науки это отношение вошло как «фактор Чирикова», когда растения, поглощающие СаО в относительно больших ко­личествах, чем Р2О5, используют фосфорит, а другие (поглощающие в относительно больших количествах Р2О5 в сравнении с СаО) не используют Р2О5 фосфорита.

Изучая усвоение растениями Р2О5 почвенных фосфатов, он разделил их на пять групп:

1. растворимые в воде + СО2,

2. растворимые в 0,5 н. С2Н4О2,

3. растворимые в 0,5 н. НС1 или Н28О4,

4. растворимые в 3 н. 1ЧН4ОН и

5. нерастворимые в указанных растворителях.

Это позволило установить степень доступности растениям Р2О5 из минеральных фосфатов, связанных с различными катионами (К⁺, №⁺, >Ш₄⁺, М§²⁺, Са²⁺, Ре³⁺, А1³⁺ и другими), а следовательно, опре­делить способность почвы обеспечивать растения доступными фос­фатными ионами.

Д.Н. Прянишников высоко оценил эту работу Ф.В. Чирикова. «Определение различных форм фосфорной кислоты почвы по пред­ложенной Чириковым методике с разделением на группы позволяет следить за превращением фосфатов, вносимых с удобрениями на разных почвах, характеризовать особенности фосфорного режима различных почв и дать оценку доступности растениям различных форм почвенных фосфатов.

Таким образом, разработанная Ф.В. Чириковым методика может быть использована для обоснования дифференцированного применения фосфорнокислых удобрений на разных почвах»¹.

Впоследствии методика Ф.В. Чирикова нашла широкое при- , менение при изучении фосфорного режима почв, особенностей пре­кращения фосфатов в почве при длительном применении фосфорных | удобрений на разных типах почв.

Еще весьма важное положение, установленное Ф.В. Чирико- ным. По его данным, в течение года 70 - 100% внесенной Р2О5 остает­ся в усвояемой для растений форме. Эти исследования позволили по- новому подойти к оценке последействия фосфорных удобрений с вытекающими отсюда практическими выводами. Главный из них состоит в том, что- для повышения эффективности последействия внесенных фосфорных удобрений необходимо обеспечивать азотом не только те растения, под которые вносятся фосфорные удобрения, но и последующие культуры.

Обобщая литературные данные о растворяющей способности корней растений, Ф.В. Чириков приходит к заключению, что «воз­действие растения на фосфорит складывается из двух частей, а именно - из воздействия самого растения на него и из воздействия измененного растениями питательного раствора» (с. 58).

Изучая действие солей кальция на доступность растениям Р2О5 фосфорита и трехкальциевого фосфата, он приходит к заключению, что на усвоение ячменем Р2О5 фосфорита и трехкальциевого фосфата соли кальция оказывают отрицательное действие, а гречиха и горох при использовании Р2О5 фосфорита менее зависимы от солей кальция, чем ячмень. Следовательно, «ячмень - растение, плохо усваивающее Р₂0₅ фосфорита, - является более чувствительным к богатству среды Са-ионами, когда источником Р₂0₅ служат труднорастворимые фосфаты кальция» (с. 72).

Федор Васильевич изучал многие аспекты проблемы фосфора в системе почва - растение. Анализируя результаты исследований по вопросу влияния кислых корневых выделений на растворяющую способность растений, он заключает: «Мы не отрицаем громадного значения С0₂ в деле восприятия минеральной пищи растений, но нам представляется, что решение вопроса надо искать в другом направ­лении» (с. 85). И далее Ф.В. Чириков замечает, что теория кислых корневых выделений не может объяснить целого ряда фактов из области зольного питания зеленого растения. Он считает, что все эти явления хорошо объясняются характером изменения растением равновесия между жидкой и твердой фазами. Так, растения, более энергично потребляющие Са-ион, легче справляются с малораствори­мыми фосфатами Са, нежели растения, меньше потребляющие Са- ион.

Этот вопрос он рассматривает по аналогии с доступностью кальция цеолита и биотита в зависимости от богатства среды другими катионами и, как пример, отмечает, что КС1 и РеС1₃ содействуют растворяющей способности ячменя.

Федор Васильевич уделял большое внимание особенностям поглощения растениями питательных веществ из труднорастворимых соединений и неоднократно утверждал, что необходимым условием поглощения растением всех питательных ионов является переход их из твердой фазы в раствор. Корни растений воспринимают их только из раствора. Для живых корней не существует возможности сопри­косновения их с твердыми частицами почвы без участия водного раствора.

В истории агрохимии определенный интерес представляет изучение вопроса использования растениями фосфатов железа и алюминия. Полуторные окислы (К2О3) имеются в качестве примесей в фосфоритах, добротность которых оценивается отношением К.20з:Р20₅. Соединения фосфатов железа и алюминия образуются во многих почвах в результате ретроградации Р₂0₅ суперфосфата.

В 1881 г. на Международном конгрессе директоров опытных станций при оценке фосфатов вопрос об усвояемости ретроградиро- ванных Р2О5 под влиянием полуторных окислов был оставлен открытым, так как к тому времени не было экспериментальных дан­ных. После конгресса были предприняты активные попытки изучения действия ретроградированной Р₂0₅ путем сравнения суперфосфата с примесями и без примесей К.₂0₃, а также эффективность супер­фосфата после отмывания его водой - удаления водорастворимой Р₂0₅. Опыты Вагнера, Шульца, Чирикова показали, что усвояемость остатков Р₂0₅ в суперфосфате составляет 1/4 - 1/2 от усвояемости водорастворимой Р2О5.

Исследованию этих вопросов уделял внимание и К.К. Г едройц. В 1909 г. он установил, что свежеосажденные фосфаты полуторных окислов действуют лучше, чем просушенные препараты. Он получил следующие экспериментальные данные:

Усвоение форм фосфатов разными культурными растениями (за 100% принято усвоение Р₂0; из ЫаН^РО^

Доза Р205, г/сосуд	Растения	Усвоение в %
		Са3(Р04)2	А1Р04	РеР04
0,25	Овес	37	44	29
0,25	Лен	53	61	34
0,25	Г орчица	106	103	39
0,50	Овес	34	51	34
0,50	Лен	62	71	45
0,50	Г орчица	103	98	55

Это позволило К.К. Гедройцу придти к следующим выводам:

1. Фосфаты К.2О3 усваиваются на 1/3 - 1/2 по сравнению с водно- • растворимыми фосфатами.

2. Фосфаты железа усваиваются хуже фосфатов алюминия.

3. Фосфаты И2О3 отдельными растениями усваиваются неодинаково: горчица усваивает их лучше, чем овес и лен.

В 30-ые годы XX столетия в НИУИФ Л.И. Оболенская в вегетационных опытах изучила действие фосфатов железа и алюми­ния на разных почвах, получив следующие результаты:

Прибавки урожая по отношению к ИК за два года (г / на сосуд, зерно)

Удобрения	Обыкновенный чернозем (Каменная степь)		Подзолистый суглинок (Долгопрудная опытная станция)		Выщелоченный чернозем (Г раково)
	г	%	г	%	г	%
АГК (весь урожай)	7,4	-	17,6	-	12,7	-
Суперфосфат (прибавка урожая)	10,6	100	10,8	100	11,2	100
РеР04 (прибавка урожая)	3,1	29,2	1,0	9,2	3,8	34,0
А1Р04 (прибавка урожая)	6,7	63,2	6,9	63,9	7,5	67,0

Л.И. Оболенская сделала такие выводы:

1. Фосфаты алюминия действуют лучше фосфатов железа на всех изученных почвах.

2. Фосфаты железа действуют лучше на черноземе, чем на дерново- подзолистой почве.

Наряду с теоретическими аспектами исследования возмож­ности использования в качестве фосфорного удобрения фосфоритов под разные культуры на разных типах почв в первой половине XX столетия проводилось и практическое их изучение.

В 1912 г. А.Н. Лебедянцев на Шатиловской опытной станции начал систематические полевые и вегетационные опыты с фос­форитной мукой на деградированных черноземах. В среднем за период с 1914 по 1927 гг. прибавка урожая зерна озимой ржи на деградированном черноземе составила при внесении суперфосфата (45 кг/га Р2О5) 4,8 ц/га, с применением фосфоритной муки (135 кг/га 1*20₅) 5,7 ц/га. Многочисленные опыты с внесением фосфоритной муки под озимые культуры были проведены на опытных станциях мри участии НИУ. А.Н. Лебедянцев на основе обобщения полученных данных установил южную границу эффективного применения фос­форитной муки. Это - зона выщелоченных черноземов. Уже на обыкновенных черноземах применение фосфоритной муки оказалось неэффективным.

В решении проблемы фосфорного питания растений, исследо- иании фосфатного режима почв и в разработке путей повышения эффективности фосфорных удобрений принимали участие многие пидные ученые-агрохимики.

Большой вклад в решение проблемы фосфора в земледелии и в целом в развитие агрономической науки внес Андрей Васильевич Соколов (1898 - 1980 гг.) - выдающийся ученый-агрохимик и организатор науки и практики химизации сельского хозяйства, являлся членом-корреспондентом АН СССР.

А.В. Соколов родился в г. Балашове Саратовской губернии. После окончания Пензенской классической гимназии в 1916 г. поступил в бывшую Петровскую сельскохозяйственную академию (ныне Московская сельскохозяйственная академия им. К.А. Тимиря­зева), которую закончил в 1922 г. Дипломную работу он выполнил под руководством В.Р. Вильямса, но после окончания Академии перешел на научные позиции Д.Н. Прянишникова и одним из первых (в 1938 г.) опубликовал критическую статью против травопольной системы земледелия.

Андрей Васильевич считал, что «агрономическая химия явля­ется одной из наиболее сложных отраслей химии» (Соколов, 1950). Для полного современного представления о поступлении и использо­вании питательных веществ растениями, о химии удобрений и их пре­вращении в почве, о роли в жизни растений фосфатов, фотосинтеза и биологической фиксации азота необходимо знать многие вопросы фундаментальных дисциплин: кинетику химических реакций, струк­туры химических соединений, химию энзимов, химию почвенных минералов и гумусовых веществ, химию коллоидов и многие разделы биологической химии. Он хорошо представлял экологические функции агрохимии еще в первой половине XX столетия, хотя и не применял этот термин в тот период своей деятельности.

В своей книге «Агрохимия фосфора» он писал: «Изменяя условия питания растений, можно увеличить урожай, усилить рост

растений, ускорить или задержать темпы их развития, изменить со­отношение между генеративными и вегетативными органами, из­менить химический состав и качество получаемых продуктов, сделать растения более стойкими к неблагоприятным внешним условиям, заболеваниям, повлиять на их наследственные свойства» (с. 5).

Особое внимание в своих исследованиях Андрей Васильевич уделял фосфору в системе почва - растение.

«Человек не может двигаться, питаться, размножаться, дышать и мыслить без того, чтобы в его организме не происходили много­численные процессы, в которых активно участвует фосфор¹», - писал А.В. Соколов (с. 7).

Этим можно объяснить особую актуальность проблемы фос­фора в земледелии, которая на протяжении многих лет, от А.Н. Эн- гельгардта и до настоящего времени нисколько не уменьшилась. Совершенствование методов исследований, особенно с использова­нием радиоактивного фосфора, приносит все новые открытия в области агрохимии и биохимии фосфора.

Изучая фосфорное питание растений, А.В. Соколов обращал внимание на взаимосвязь его с обеспечением растений азотом. Он писал, что устойчивое среднее отношение между азотом и фосфором, конечно, не является случайным явлением. Азот и фосфор внутри растений не только часто находятся в составе одних и тех же со­единений, но и условия их поступления в растения, использование в обмене веществ тесно взаимосвязаны. Поэтому нельзя говорить о факторах, определяющих потребность в азотных удобрениях, не говоря об условиях фосфорного питания растений, и, наоборот, говорить о фосфатах для растений, не говоря об обеспеченности их азотом.

В этой связи Андрей Васильевич обращал внимание на слож­ность определения потребности в фосфорных удобрениях и на услов­ность методов, основанных на обеспеченности почв питательными веществами, выносе их урожаем. Он также указывал на наличие критических периодов в питании растений фосфором, т.е. периодов наиболее интенсивного поглощения фосфора растениями, или пери­одов, когда отсутствие или недостаточное снабжение фосфором не может уже быть исправлено последующим усиленным фосфорным иитанием растений.

А.В. Соколов отмечал также снижение содержания фосфора в надземной массе растений к концу созревания как за счет вымывания иго из растений осадками или выделения его корнями обратно в почву и качестве нормального физиологического процесса. Ссылаясь на исследования А.И. Ахромейко (1936), он писал, что злаки, корне­плоды, клубнеплоды теряют фосфор только в результате выщела­чивающего действия воды, а бобовые, конопля выделяют фосфаты в почву в нормальных условиях произрастания. Опыты с радио­активным фосфором позволили А.В. Соколову придти к выводу о вероятной широкой реутилизации (вторичном использовании) фос­фора внутри растений, т.е. для удовлетворения потребностей молодых частей растений в фосфоре используются «внутренние ресурсы», накопленные в старых органах.

Он обращал внимание на необходимость расширения исследо­ваний влияния условий выращивания на фосфорный обмен в растениях, что весьма актуально и в начале XXI столетия в связи с ухудшением экологической ситуации в агроценозах.

Андрей Васильевич много внимания уделял и практическим вопросам применения фосфорных удобрений. Он отмечал, что фос­форное удобрение повышает содержание сахара в свекле, крахмала - в картофеле, а внесение фосфатов под огурцы и томаты вызывает ускорение их развития. Применение фосфорных удобрений в траво­смеси приводит к увеличению доли бобовых, что приводит к по­вышению качества сена по содержанию белка. Аналогичное действие отмечено было и при внесении фосфорно-калийного удобрения при выращивании травосмеси. Внесение же тройного удобрения (ЫРК) приводило к вытеснению бобовых злаковыми культурами, которые, получив азот, оказывались более сильными конкурентами в сравне­нии с фосфорно-калийным фоном.

При изложении вопроса доступности для растений фосфорных соединений в зависимости от почвенных условий А.В. Соколов пишет, что степень насыщения почвы влагой имеет для поступления питательных веществ большое, практически решающее значение. Влажность почвы выступает перед нами как источник воды для транспирации растений, как среда для жизнедеятельности корня, как активный фактор передвижения питательных веществ в почве и как среда, обуславливающая возможность передвижения питательных веществ в почве и из нее в корни растений (с. 67).

Им были обстоятельно изложены и другие фундаментальные положения агрохимии. Так, отмечается особая роль фосфатов в за­сушливых условиях, так как в этом случае растения плохо использу­ют фосфаты почвы и в большей степени нуждаются в фосфоре удо­брений. Кроме этого, фосфаты способствуют росту корневой системы и ускоряют развитие растений. Все это убеждает в необходимости широкого использования фосфатов в засушливых условиях.

Несомненный интерес представляет взаимосвязь фосфорного питания растений с известкованием дерново-подзолистых почв. Так, при известковании почв растения в течение десятилетий используют намного больше фосфатов, чем без извести, что, по мнению А.В. Соколова, объясняется лучшей усвояемостью фосфатов кальция, чем фосфатов полуторных окислов. При известковании уничтожа­ются активные формы алюминия и железа, разлагаются органические фосфаты и постепенно гидролизующиеся фосфаты полуторных окислов переходят в кальциевые фосфаты, доступные растениям.

Благоприятное действие извести сохраняется в течение десяти­летий. Поэтому А.В. Соколов, используя экспериментальные данные многолетних полевых опытов Долгопрудной агрохимической стан­ции, пишет, что известкование улучшает фосфорное питание всех растений севооборота, повышает содержание фосфора в растениях и уменьшает потребность в фосфорных удобрениях. Известкование подзолистых почв улучшает и условия использования фосфатов, связанных с поверхностью глинистых минералов.

Подводя итоги анализа причины более высокой эффективности гранулированных фосфорных удобрений при локальном их внесении, А.В. Соколов объясняет это снабжением молодых растений пита­тельными веществами путем приближения удобрений к молодым корням; уменьшением ретроградации почвенных фосфатов, а также уменьшением при этом биологического связывания фосфатов микробами почвы.

Что касается черноземных почв, то он отмечает: «Хотя фос­фаты удобрений на черноземах в меньшей степени подвергаются ретроградации, чем на кислых почвах, однако усвояемость фосфатов почвы на черноземах невысокая. Причина этого заключается в боль­ шом количестве органических фосфатов, избытке кальция в растворе и в постепенной ретроградации фосфатов в гидроксилапатиты, а также в антагонизме между Р₂0₅ и 1М0₃ при поступлении в растения (с. 82). Что же касается аммиачного азота, то он не только не препятствует, а, наоборот, способствует поступлению Р2О5 в расте­ния, как это показали опыты В.В. Буткевича и Ф.В. Турчина.

Круг научных интересов А.В. Соколова был весьма широк, но особое место занимают его фундаментальные исследования агро­химии фосфора и фосфорных соединений, географических законо­мерностей действия удобрений вообще и фосфорных в особенности, новых фосфорных соединений как возможных источников питания растений этим элементом.

В 1968 г. Андрей Васильевич опубликовал работу «Географи­ческие закономерности эффективности удобрений», в которой он приводит результаты изучения географии действия удобрений на различных типах почв. Исследования выполнены Научным инсти­тутом по удобрениям и инсектофунгицидам (НИУИФ) по инициативе Д.Н. Прянишникова в 1926 - 1930 гг. В этой работе, осуществленной под руководством А.Н. Лебедянцева, приняло участие 317 опытных учреждений. Были подведены итоги 3808 полевых опытов и получены следующие результаты:

Эффективность полного минерального удобрения на разных типах почв (по данным сети географических опытов НИУИФ), в %

Почвы	Урожай без удобрений	Урожай по удобрениям	Прибавка урожая
Подзолистые суглинистые	100	212	112
Серые лесные	105	210	105
Деградированные и выщелоченные черноземы	118	231	113
Мощные черноземы	150	214	64
Обыкновенные черноземы	143	218	75
Предкавказские, южные черноземы	103	152	49

Географические опыты НИУИФ установили высокую эф­фективность минеральных удобрений на подзолистых, серых лесных и черноземных почвах.

А.В. Соколов отметил и географическую закономерность действия отдельных видов удобрений. Так, на северных оподзолен- ных и выщелоченных почвах проявлялось более сильное действие азотных удобрений, чем фосфорных, а на обыкновенных черноземах наблюдалось обратное действие. Калийные удобрения были более эффективны на легких почвах по сравнению с суглинистыми. Потреб­ность растений в калийных удобрениях на черноземе возрастала в районах старого земледелия. В целом эффективность минеральных удобрений проявлялась в большей степени на орошаемых землях юга России, где достаточное количество тепла благоприятствовало получению высоких урожаев зерновых и технических культур.

Неустойчивое и слабое действие удобрений было отмечено в засушливых районах на каштановых почвах, где их эффективность ограничивалась недостаточным обеспечением растений влагой. «В этих районах целесообразно применение в небольших количествах главным образом фосфорных удобрений при посеве зерновых культур» (с. 7).

Андрей Васильевич приводит интересные сведения о количест­ве пахотных земель, на которых по-разному действуют минеральные удобрения (с. 34):

Распределение пахотных земель по группам почв и эффективности применения на них минеральных удобрений (по данным НИУИФ и Почвенного института им. В.В. Докучаева)

Почвы	Эффективность действия минеральных удобрений	Пашня*
		млн. га	%
Дерново-подзолистые и другие подзолистые	Высокая. Зона известко­вания и фосфоритования	45	21
Серые лесные, оподзоленные и выщелоченные черноземы	Высокая. Зона фосфоритования	53	24
Типичные, обыкновенные и южные черноземы	Средняя. Изменчивая по годам в зависимости от погодных условий	78	35
Каштановые	Слабая. Засушливые условия.	34	16
Сероземы	Высокая в орошаемом земледелии	9	4

* - в масштабах СССР.

В связи с этим на основе обобщения данных географических опытов, проведенных в СССР, А.В. Соколов описывает следующие особенности в действии удобрений.

В зоне дерново-подзолистых и других подзолистых почв очень хорошо действуют азотные, фосфорные и калийные удобрения. В этой зоне на песчаных и супесчаных почвах отмечено положительное действие магниевых удобрений. Большая часть этих почв нуждается в известковании для устранения токсического действия кислотности, вызываемой в основном присутствием в кислых почвах активного (обменного) алюминия. На кислых почвах эффективно действие молибденовых удобрений, а после известкования - удобрений, содержащих бор (под бобовые, лен, корнеплоды).

На серых лесных почвах, оподзоленных и выщелоченных черноземах высокоэффективны азотные и фосфорные удобрения. Калийные удобрения дают хорошие результаты преимущественно в старых земледельческих районах.

На обыкновенных, южных черноземах, лугово-черноземных почвах четко действуют фосфорные удобрения, слабее - азотные. Положительное действие калийных удобрений проявляется в районах старой культуры земледелия, особенно при длительном возделывании сахарной свеклы. При движении с запада на восток по мере увеличе­ния континентальное™ климата эффективность удобрений, особенно азотных, ослабевает. В условиях континентального климата эф­фективность удобрений ослабляется вследствие недостатка влаги.

А.В. Соколов приводит следующие данные по эффективности удобрений в подзолистой зоне: на западе - 70%, в центре - 56%, в восточном районе - 52% (с. 9).

Он много уделял внимания разработке новых методических подходов в агрохимии.

А.В. Соколов ввел понятие «микродинамического метода» агрохимических и почвенных исследований. Он писал, что при опре­делении средних величин мы получаем показатели плодородия почвы для всей делянки. А это не позволяет достаточно объективно вскрыть существо процессов, происходящих в почве. Поэтому необходимо применять расчлененное, дробное изучение процессов и явлений в разных пунктах одного и того же горизонта опытной делянки. Такое дробное изучение происходящих явлений, учитывающее степень интенсивности и особенности процессов в разных пунктах одного и того же почвенного горизонта опытной делянки он назвал микро-динамическим методом агрохимических исследований почвы (Соколов, 1947).

При микродинамическом изучении процессов, происходящих в почве, определяются не средние показатели для опытной делянки, а данные, характеризующие отдельные «типичные» пункты в почве, местные «очаги» различных процессов. А.В. Соколов отмечал, что микродинамический метод дает более углубленное понимание процессов, происходящих в почве, чем метод средних величин. В зависимости от задач, стоящих перед исследователем, важно сочетать применение обоих этих методов.

На основе многочисленных экспериментальных данных А.В. Соколов приходит к выводу, что урожай растений зависит от процессов, происходящих в отдельных микроучастках почвенных горизонтов, т.е. от микродинамики почвы. Метод средних величин достаточен для определения суммарного накопления в почве того или другого соединения, микродинамический же метод позволяет изучить особенности процессов, протекающих в очагах удобренной почвы и в интервалах между ними.

На основе микрораспределения питательных веществ в почве удалось объяснить ряд важных закономерностей в действии удобре­ний: эффективность совместного внесения физиологически кислых удобрений и фосфоритной муки; повышение усвоения растениями труднорастворимых фосфатов при применении их в смешанных и сложных удобрениях с физиологически кислыми удобрениями; эффективность гранулированного суперфосфата на почвах с высокой способностью к ретроградации Р2О5; эффективность фосфоритной муки в зависимости от тонины помола и многие другие (с. 90).

Андрей Васильевич глубоко проанализировал научное и прак­тическое значение местного внесения удобрений и изложил основные положения теории этого приема: приближение питательных веществ к зоне деятельности молодых корней для усиления поступления питательных веществ в начале роста; для обеспечения быстрого роста в начале вегетации растений; уменьшения ретроградации удобрений в малоусвояемые формы; необходимость изолирующей прослойки между удобрением и семенами. Существующая же практика разброс­ного внесения удобрений под большинство сельскохозяйственных культур является во многих случаях необоснованной и приводит к непроизводительной трате удобрений (с. 312).

На одной из встреч ученых, посвященных памяти А.В. Соколо- иа, Ю.И. Касицкий отмечал, что в творческом наследии Андрея Масильевича ведущее место занимают работы по изучению особен­ностей превращения фосфорных удобрений в почвах и выяснению причин их длительного и высокого последействия. Он установил явление зафосфачивания, дал ему теоретическое объяснение и вы­двинул как одну из важнейших задач агрохимии установление желательного для различных типов почв уровня обеспеченности подвижным фосфором. По актуальности и методическому исполне­нию эти работы по праву считаются классическими. В совокупности они составляют тот фундамент, на котором базируется современная концепция повышения эффективности фосфора в земледелии.

А.В. Соколов был также выдающимся организатором науки. I то глубокий профессионализм в науке, интеллигентность, повышен­ное внимание к работам других ученых агрохимиков, позволили ему мосле Д.Н. Прянишникова в течение нескольких десятилетий быть своеобразным объединяющим агрохимическим центром для передо- иой талантливой части ученых. Он поддерживал творческое сотруд­ничество с такими известными агрохимиками, как Ф.В. Турчин, Д.Л. Аскинази, А.В. Петербургский, М.В. Каталымов, И.И. Синягин, И.Г. Важенин, П.Г. Найдин, И.В. Протасов, М.А. Белоусов, П.А. Вла­сюк, Д.М. Гусейнов, Р.К. Гусейнов, П.А. Дмитренко, И.Д. Гамкре- лидзе, Т.Н. Кулаковская, Л.И. Кораблева и другими.

Особую роль в его деятельности играл выдающийся ученый Семен Исаакович Вольфкович, который считал своим долгом раз- иивать и поддерживать химию во всех отраслях народного хозяйства, и том числе и агрохимическую науку.

Работая в Почвенном институте им. В.В. Докучаева, Андрей Иасильевич организовал исследования пахотных почв страны, на основе которых определил потребность в производстве минеральных удобрений с учетом численности населения, необходимости продук­ции растениеводства и животноводства.

В 1962 г. А.В. Соколов совместно с С.И. Вольфковичем, Л.В. Петербургским, Ф.В. Турчиным и М.В. Каталымовым поставил нопрос перед Госкомитетом СМ СССР по координации научно- исследовательских работ о развитии в стране фосфатно-сырьевой базы, об организации агрохимического обслуживания сельского хозяйства, об организации выпуска ежемесячного научного журнала «Агрохимия» и ежемесячного научно-производственного журнала

«Химия в сельском хозяйстве». Эти предложения практически целиком были приняты и, после соответствующих постановлении правительства, реализованы.

Ф.В. Янишевский (1998) цитирует следующие записи А.В. Со­колова, сделанные им в 1962 г.: «Как при жизни Д.Н. Прянишникони, так и после его смерти, следуя его примеру, я выступал в печати и ни различных собраниях за развитие химизации сельского хозяйства, :»н увеличение производства минеральных удобрений и против учения

2. Р. Вильямса и его последователей о травопольной системе земле­делия, против всякого упрощенчества -и халтуры в агрономической науке. ...Правильное и экономное применение удобрений возможно только при изучении агрохимических свойств почв всех полей хозяйств. Ответ на это дает агрохимическое картирование почн, которое во всех случаях интенсивного применения удобрений произ­водится регулярно каждые 3-4 года на основе анализа образцом почв, взятых с каждого 1 - 2 гектара пашни. В связи с организацией агрохимического обслуживания сельского хозяйства задачи научных учреждений должны быть следующие:

1. Обобщить все наши знания об агрохимических свойствах почв различных районов...;

2. Дать методику производственного агрохимического картирования почв;

3. Установить, какое удобрение, в каком количестве и где должно производиться и как применяться.

...Как заведующему лабораторией агрохимии Почвенного института и лабораторией фосфора НИУИФ мне приходится при­нимать участие во всех этих работах: то как человеку, организу­ющему работы и редактирующему печатные труды, то как участнику опытной работы» (с. 8 - 9).

Во второй половине 60-х годов Андрей Васильевич вместе с

2. И. Вольфковичем в записке к президенту Академии наук поднимает вопрос о необходимости иметь в составе Академии институт агро­химии и почвоведения. При действенной поддержке Ученого секре­таря Академии Я.В. Пейве этот вопрос был решен.

Среди форм экспериментальной работы особое значение

А.В. Соколов придавал многолетним опытам, считал их основой агрохимической науки и так же, как и Д.Н. Прянишников, активно защищал их от попыток ликвидации.

Андрей Васильевич был высококультурным, широко эрудиро- иннным человеком. Его выдающиеся качества ученого и обществен-- иого деятеля - скромность, принципиальность в решении научных проблем. Он уважительно относился ко всем, кто к нему обращался, ихотно делился своими знаниями, имел определенные гражданские позиции. Поэтому ученые коллеги и его ученики относились к нему с (млыиим уважением. Долгие годы он был признанным лидером игрохимиков и почвоведов.

В первой половине XX столетия учеными нашей страны были исследованы условия эффективности различных форм калийных удо­брений, получаемых из богатейших соликамских, а также западно­украинских месторождений. В решение этой проблемы существенный мклад внесли В.Н. Прокошев, С.К. Молчанов, А.Л. Маслова и др.

Василий Николаевич Прокошев (1903 — 1977 гг.) окончил Пермский государственный университет по специальности агроном- растениевод. Научную работу начал под руководством проф.

В.Н. Варгина (в 1924 г. был практикантом Менделеевского опытного поля). После окончания университета был откомандирован для специализации по опытному делу в Московскую сельскохозяйст- мснную академию им. К.А. Тимирязева, где работал на опытном поле у проф. А.Г. Дояренко (1925 - 1926 гг.)

В 1928 г. был назначен заведующим вновь организованного Соликамского опытного поля. Затем был заместителем директора и директором Соликамской опытной станции (системы НИУИФ), проработав там со дня организации учреждения до 1948 г. (после чего оставался консультантом до 1958 г.).

С 1945 г. заведовал кафедрой растениеводства Пермского сельскохозяйственного института, которому в 1948 г. присвоено имя Д.Н. Прянишникова. В течение 9 лет (1950 - 1959 гг.) был замести­телем директора (проректором) института по научно-учебной, а затем по научной работе.

Наиболее крупные научные работы В.Н. Прокошева - агро­химического профиля: «Удобрение под зерновые культуры на легких почвах» (1939); «Повышение плодородия песчаных и супесчаных почв» (1952); «Применение удобрений в Предуралье» (совместно с М.П. Петуховым, 1964).

Большой интерес представляет его монография «Повышение плодородия песчаных и супесчаных почв» (1952), которая издана по материалам его докторской диссертации. Она удостоена премии им, Д.Н. Прянишникова, а в 1955 г. издана на польском языке.

В книге обобщены результаты вегетационных и длительных полевых опытов по применению удобрений, а также агрохимические исследования В.Н. Прокошева, выполненные им на эксперименталь­ной базе Соликамской сельскохозяйственной опытной станции Кали­йного комбината Министерства химической промышленности в пе­риод с 1928 по 1949 гг.

Главной задачей автора было изучить особенности песчаных и супесчаных почв северо-востока Европейской части страны, их сходство с легкими почвами других районов дерново-подзолистой зоны и разработать систему мероприятий по повышению плодородия песчаных и супесчаных почв дерново-подзолистого типа в более широком аспекте.

Обобщая отечественный и зарубежный опыт ведения земле­делия на песчаных и супесчаных почвах, В.Н. Прокошев приводит следующие убедительные закономерности:

1. Растения на этих почвах отзывчивы на азот и навоз.

2. Потребность в фосфоре возрастает по мере освоения севооборотов и применения других удобрений.

3. Культуры нуждаются в калийных удобрениях, особенно после одного-двух лет возделывания картофеля.

4. В виду наличия в этих почвах значительных количеств подвижного алюминия, они нуждаются в известковании.

5. В севообороте с люпином возрастает потребность в фосфорно­калийных удобрениях.

Много внимания В.Н. Прокошев уделил изучению длительного действия удобрений на свойства и плодородие старопахотных песча­ных почв. Было установлено, что внесение органических и зеленых удобрений (навоз, люпин) в количестве 100 - 200 т/га за период в 15 — 18 лет улучшало водные свойства почвы, снижало почвенную кислот­ность, повышало емкость и количество поглощенных оснований в почве, повышало подвижность фосфатов, активность нитрификации, а также общее количество микроорганизмов в почве. Однако заметно­го увеличения запаса органического вещества в почве не установлено.

Придавая важное значение посеву многолетних трав на песча­ных почвах, В.Н. Прокошев считал их обязательным звеном сево­оборота. Он отмечал две основные причины плохого роста трав на легких почвах: неудовлетворительный водный режим, зависящий от механического состава и мощности песчаного слоя, что имеет перво­степенное значение на песках; кислотность почвы, препятствующая развитию бобового компонента в травосмеси. Поэтому, наряду с улучшением водного режима, для многолетних трав должны быть созданы условия среды, благоприятные для бобовых, особенно клевера, в отношении реакции среды и питательного режима.

В первой половине XX столетия были широко развернуты исследования по совершенствованию техники внесения удобрений, начало которым положил известный ученый А.Е. Зайкевич, который предложил рядковое внесение суперфосфата под сахарную свеклу.

Работами А.И. Душечкина, А.В. Соколова, Е.В. Бобко, Д.А. Са­бинина, И.Г. Дикусара и др. было показано, что путем местного внесения удобрений можно значительно повысить коэффициент ис­пользования питательных веществ, а следовательно, и их эффектив­ность.

В связи с изучением техники внесения удобрений были выяс­нены различные аспекты применения минеральных удобрений в гранулированном виде. Особенно следует отметить работы П.А. Ба­ранова, Н.С. Авдонина, А.В. Соколова, Ф.В. Чирикова и др.

В первой половине XX столетия большое внимание уделялось развитию фундаментальных положений агрохимической науки, в частности, процессам превращения питательных веществ, а также разработке методов определения их содержания в почве. Много внимания исследованию этих вопросов уделяли А.И. Душечкин, А.Н. Лебедянцев, А.Г. Дояренко, С.Л. Кравков, А.Т. Кирсанов, Я.В. Пейве, И.В. Тюрин, Ф.В. Чириков и другие.

Все эти вопросы рассматриваются нами при анализе научных трудов отдельных ученых, их вклада в развитие агрохимии.

В то же время необходимо отметить, что в XX столетии кроме вышеназванных получили развитие следующие направления: извест­кование почв и применение органических удобрений; значение и условия эффективности микроудобрений; вопросы агропочвоведения » связи с применением удобрений; совершенствование методов агрохимических анализов и др.