Контрольные вопросы

1. Исследования в области каких наук К.А. Тимирязев считал основой научного земледелия?

2. Оценка К.А. Тимирязевым значимости агрохимии в жизни людей.

• 3. Отношение К.А. Тимирязева к теории минерального питания Ю. Либиха, его законам выноса питательных веществ растениями из почвы и их возврата в нее.

4. Роль К.А. Тимирязева в становлении и развитии вегетацион­ного метода в России.

5. Оценка значимости клеверосеяния в поднятии производи­тельности сельского хозяйства в России.

6. Мысли К.А. Тимирязева о роли агрономических школ и, в частности, агрохимии в развитии физиологии растений.

7. Оценка К.А. Тимирязевым заслуг Буссенго как основателя физиологической школы научного земледелия.

8. К.А. Тимирязев о значимости минеральных удобрений в повышении продуктивности полей. Значение переводов К.А. Тимиря­зевым на русский язык книг зарубежных агрохимиков для развития агрохимии в России.

9. Роль К.А. Тимирязева в создании школы ученых-агро- химиков в России.

3. Развитие учения о корневом питании растений и других фундаментальных проблем агрохимии в работах Д.А. Сабинина и его школы

Яркие страницы в истории развития фундаментальных положе­ний агрохимии, в частности в вопросах минерального питания расте­ний, оставилДмитрий Анатольевич Сабинин (1889 -1951 гг.).

Д.А. Сабинин родился в 1889 г. в Петербурге. В 1909 г. после успешного окончания частной гимназии он поступил на естественное отделение университета, которое окончил в 1913 г. и по инициативе профессора В.И. Палладина был оставлен при университете для подготовки к научной работе.

В 1928 г. в Ленинграде на Третьем всесоюзном съезде бота­ников Д.А. Сабинин сделал обобщающий доклад о новом принципе изучения минерального питания растений по анализу сока плача (пасоки).

Уже в первых своих исследованиях (1924 - 1925 гг.) Дмитрий Анатольевич связывал теоретические вопросы с практикой сельского хозяйства. Он часто говорил, что физиология растений должна быть не орнаментом на здании, а фундаментом здания новой агротехники.

С осени 1932 г., он начал работу в Московском университете в качестве профессора, заведующего кафедрой физиологии растений, продолжая там работать до 1948 г. С 1938 г. по 1941 г. он по совместительству руководил лабораторией минерального питания Института физиологии растений им. К.А. Тимирязева АН СССР.

В 1935 г. Д.А. Сабинину без защиты диссертации была при­суждена ученая степень доктора биологических наук.

Работая в научных учреждениях сельскохозяйственного про­филя, Д.А. Сабинин тесно связывал свои исследования с интересами практического земледелия.

Многогранность научной деятельности Д.А. Сабинина, мас­штабность и глубина его научных интересов трудно поддаются должному анализу, поэтому рассмотрим лишь ту часть его работ, которые оказали наиболее существенное влияние на развитие теоретических основ агрохимии. Это, прежде всего, исследование им корневого питания культурных растений. Так, результаты своих работ по проблеме роли корневых систем в поглощении и переработке питательных веществ он обобщил в большом научном труде «О корневой системе как осмотическом аппарате» еще в 1925 г. Исследованием данной проблемы занимались и его ученики, что позволило Д.А. Сабинину создать научную школу по вопросу по­глощения, переработки и передвижения веществ корневой системой. В дальнейшем концепция ученого значительно расширилась с вы­ходом на решения ряда практических вопросов.

Основным направлением научных работ Д.А. Сабинина яви­лось глубокое изучение физиологии корневой системы, ее проница­емость и способность поглощать, выделять и перерабатывать ми­неральные вещества и некоторые органические соединения.

Д.А. Сабинин считал очень существенным исследовать наряду с поглощением выделение живыми клетками веществ в окружающую среду. Одновременно он предположил, что корневая система является не только органом поглощения, но и синтеза и превращения веществ. По существу, эти работы стали началом нового направления в изучении минерального питания растений, утвердившего представле­ние о синтетической способности корневой системы. В дальнейшем это направление получило развитие в работах многих лабораторий.

О роли живых компонентов клетки в поглощении, связывании и превращении веществ свидетельствуют исследования взаимосвязи поглощения веществ и дыхания растения. Ученики Д.А. Сабинина подтвердили его мнение о большом значении связывания минераль­ных веществ компонентами плазмы. Дальнейшими исследованиями была вскрыта связь первой ступени поглощения веществ с процессом адсорбции катионов и анионов, с последующим их связыванием и превращением в протопласте клетки. Передвигаясь по живым клеткам коры, вещества затем могут выделиться в сосуды ксилемы.

Д.А. Сабинин совместно с И.И. Колосовым разработал методы определения объема, а также общей и активной поглощающих поверхностей корневых систем, которые были широко использованы в экспедициях, проводимых Институтом физиологии растений.

Большое значение Д.А. Сабинин придавал диагностике ми­нерального питания растений с целью корректировки техники внесе­ния удобрений для получения большей урожайности сельскохозяйст­венных культур и лучшего качества продукции. Им была опублико­вана большая обзорная методическая статья «Принципы и методика изучения минерального состава пасоки» (1929).

Как отмечает П.А. Генкель (1980), хотя метод диагностики, предложенный Д.А. Сабининым и не получил широкого использо­вания, но хорошо послужил для более глубокого изучения минераль­ного питания.

Ученики и его последователи продолжали развивать созданное им направление; особенно обстоятельные и многочисленные исследо­вания в этом направлении выполнены Н.Г. Потаповым с сотруд­никами. При этом исследования проводились в разных аспектах: установление корреляции между мощностью корневой системы и количеством пасоки; использование анализа пасоки для определения степени обеспеченности растений и соотношения биогенных элементов в питательном растворе; концентрация фосфора в пасоке и отзывчивость растений на фосфорные удобрения; оценка приемов внесения удобрений; изучение периодичности питания растений разными веществами и т.д.

Развитие идей Д.А. Сабинина по использованию физиологиче­ских методов диагностики питания растений позволило ряду ис­следователей разработать и предложить на этом принципе полевые агрохимические лаборатории (К.П. Магницкий, В.В. Церлинг,

А.К. Белоусов и др.).

Итоги исследования минерального питания растений были обобщены, проанализированы и опубликованы Д.А. Сабининым в капитальной монографии «Минеральное питание растений» (1940). Как отмечает автор, эта монография представлялась ему «как попытка связать друг с другом действие удобрений на различные стороны жизнедеятельности растений на основе наших современных представ­лений о взаимосвязи жизненных процессов растений, как попытка биологизировать изучение действия удобрений» (Сабинин, 1971).

Эта монография была удостоена премии им. К.А. Тимирязева, присуждаемой Президиумом АН СССР.

Результаты работ Д.А. Сабинина и Е.Г. Мининой (1928) показали, что одной из причин хорошего усвоения фосфора трудно­растворимых соединений растениями люпина, бобов, гречихи и чечевицы является выделение их корневыми системами значитель­ного количества органических кислот в условиях равновесного в отношении растений рН.

В Средней Азии Д.А. Сабинин и Е.Г. Минина (1930) исследо­вали распределение азотфиксирующих, сапрофитных, целлюлозо­разрушающих бактерий по горизонтам почв на участках, занятых люцерной разных лет пользования, хлопчатником, и на целинных почвах, и пришли к заключению, что микробиологический профиль является характерным зональным признаком почв.

В ВИУА под руководством Д.А. Сабинина проводились работы по проблеме симбиоза высших растений и клубеньковых бактерий. Было установлено, что образование и развитие клубеньков неразрыв­но связаны с развитием и состоянием самого растения-хозяина. Для нормального развития клубеньков и их деятельности требуется постоянный подток ассимилятов из надземных органов растения. Сотрудником ВИУА Н.А. Гусевым, выполнявшим исследования под руководством Д.А. Сабинина, было установлено, что небольшое количество азота на фоне полной дозы РК повышает число клубеньков и урожай семян клевера.

Во время работ в Средней Азии и в ВИУА Дмитрий Анатоль­евич много внимания уделял изучению физиологических основ внесения удобрений. Исследуя влияние соотношения фосфора и азота в удобрениях на рост и развитие хлопчатника, он установил, что это важный фактор регулирования темпов развития растений и формирования конечного урожая.

Д.А. Сабинин считал, что с помощью местного внесения удобрения и применения азотных подкормок хлопчатника можно значительно повысить действие удобрений. Для этой цели он пред­лагал сконструировать соответствующие комбинированные сеялки и специальные машины для внесения удобрений.

В ВИУА на основе большого экспериментального материала он развивал новое направление в повышении эффективности удобрений за счет приемов техники их внесения. Дмитрий Анатольевич рекомендовал внесение основного количества удобрений на глубину пахотного слоя, создавая местные очаги фосфорнокислых удобрений и подкормки растений азотом в определенные фазы развития растений (1935 г.).

Используя работы селекционеров по определению элементов, из которых складывается конечная величина урожая растений, он ввел в физиологические и агрохимические исследования понятие структуры урожая (1937 г.) и показал, что варьированием условий минерального питания в разные периоды развития растений можно управлять формированием этой структуры.

Высокую оценку получила его монография «Физиологические основы питания растений», изданная после смерти ученого в 1955 г. Е.В. Бобко в статье, посвященной памяти Д.А. Сабинина, сказал о монографии, что эта книга является лучшим памятником ученому, так много сделавшему для развития науки физиологии растений в нашей стране. Ученик Дмитрия Анатольевича И.И. Колосов отмечал, что исключительно важное значение имеет развитие Д.А. Сабининым положения об активной роли корневой системы не только в поглоще­нии, но и в превращении минеральных веществ в разнообразные жизненно важные органические соединения.

Д.А. Сабинин в своих исследованиях много внимания уделял разработке физиологических основ применения удобрений и регули­рованию количества и качества урожая. Так, в период работы в Средней Азии он в 1932 г. совместно с Д.В. Харьковым создал первый справочник по удобрению хлопчатника, сыгравший значи­тельную роль в развитии местной агрохимической службы.

Что касается техники внесения удобрений, то он считал важ­ными три момента: сроки внесения удобрений, способы и глубина заделки, размещение удобрений по отношению к семенам и расте­ниям.

По мнению Дмитрия Анатольевича, при оценке действия удобрений важно знать, за счет каких признаков растения (абсолют­ный вес зерна, увеличения числа зерен в колосе, числа колосьев и т.д.) повысился урожай; это позволяет точнее представить механизм регулирования урожая путем изменения техники внесения удобрений, их формы и т.д.

30 марта 1960 г. состоялось заседание, посвященное памяти Д.А. Сабинина, на котором собравшиеся с большой теплотой и любовью говорили о Дмитрии Анатольевиче и характеризовали его как смелого ученого-новатора, оригинального мыслителя и исследо­вателя, талантливого педагога, как обаятельного душевного человека, каким он навсегда останется в памяти тех, кому выпало счастье учиться у него или работать вместе с ним, каким по праву гордится наша отечественная наука (Жолкевич, 1960).

Контрольные вопросы

1. Метод пасоки, предложенный Д.А. Сабининым и открытие им синтетических функций корневой системы.

2. Значение идей Д.А. Сабинина по использованию физио­логических методов диагностики питания растений для развития в агрохимии принципов и методов диагностики оптимизации питания растений, применения удобрений в период вегетации.

3. Работы Д.А. Сабинина по проблеме симбиоза высших растений и клубеньковых бактерий, по технике внесения удобрений и другим проблемам агрохимии.

4. Вклад П.С. Коссовича в решение вопросов питания растений азотом, фосфором фосфоритов, клевероутомления и др. Его роль во внедрении вегетационного опыта в

исследовательские работы по агрохимии в России

Петр Самсонович Коссович (1862 - 1915 гг.) родился в Горках Могилевской области. В Москву его родители переехали в 1865 г. П.С. Коссович рос и воспитывался в агрономической среде.

В 1883 г. он поступил на Естественное отделение физико- математического факультета Московского университета, который и окончил в 1887 г. со званием кандидата естественных наук. В том же 1887 г. Петр Самсонович поступил в Петровскую сельскохозяйствен­ную академию, которую окончил в 1889 г. со степенью кандидата сельского хозяйства. После окончания Петровской академии в 1889 г. он на основании конкурса был оставлен при кафедре земледелия.

В университете П.С. Коссович прошел хорошую школу у

В.В. Морковникова, а в Петровской академии большое влияние на формирование его научных интересов оказал И.А. Стебут.

С 1891 г., после сдачи магистерского экзамена по сельскому хозяйству при Московском университете он был принят в число приват-доцентов для преподавания агрономии и читал курс «Биологи­ческие процессы в почве». В 1892 г. он был командирован на два года за границу: в Германию, Голландию, Бельгию и Францию для под­готовки к преподавательской деятельности и к специальным занятиям по земледелию. В течение двух лет П.С. Коссович работал в бактериологической лаборатории у Альфреда Коха в Геттингене и у Дюкло в институте Пастера.

Вернувшись в Москву, он защитил магистерскую диссертацию

и, согласно избранию Советом, был назначен доцентом почвоведения в Императорский Лесной институт в Санкт-Петербурге, став пре­емником П.А. Костычева.

После публичной защиты диссертации на тему: «К вопросу об усвоении растениями свободного азота» Советом Императорского Московского университета в 1895 г. Петр Самсонович был утверж­ден в степени магистра агрономии. В 1902 г. назначен ординарным профессором в Лесном институте. Он избирался Советом и утверждался директором института в 1905 - 1907 и 1909 - 1911 гг.

За 20 лет пребывания в должности заведующего кафедрой П.С. Коссович проявил себя как выдающийся исследователь, педагог и организатор. Он отличался весьма широким кругом научных интересов. Д.Н. Прянишников, его сокурсник по университету и ака­демии, отмечал, что характерными чертами трудов Петра Самсоно­вича были: критическое отношение к постановке собственных опытов; стремление к расчленению вопроса; настойчивость в до­стижении поставленной цели.

Первая научная работа П.С. Коссовича, которую он выполнил в годы пребывания в Петровской академии, была связана с усвоением азота воздуха бобовыми культурами. После того как Гельригель выступил с сообщением (1886 г.) об усвоении бобовыми культурами атмосферного азота с помощью клубеньковых бактерий на корнях растений, появились утверждения Франка и Отто о том, что бобовые растения питаются азотом не через корни, а через листья. В связи с этим К.А. Тимирязев назначил тему на золотую медаль: Через корни или листья поступает свободный азот атмосферы? П.С. Коссович блестяще выполнил исследования по данной теме и за результаты этой работы был удостоен золотой медали. Суть его эксперимента заключалась в следующем - одновременно проводились две серии опытов: в одной из них от воздуха были изолированы надземные части, а в другой - корни растений. В течение всего вегетационного периода приходилось пропускать поток газа (водород + кислород, иногда + углекислота), свободного от азота. В результате длительного и напряженного труда П.С. Коссович убедительно доказал, что азот атмосферы необходимо доставлять корням.

Позднее Петр Самсонович узнал от Гельригеля, что он тоже думал о постановке опыта с током чистого газа (без азота), но отказался от этой идеи из-за технических трудностей.

Научная экспериментальная часть деятельности П.С. Коссовича отличалась постановкой тонких исследований вопросов питания растений, сочетая эти фундаментальные исследования с решением сложных проблем земледелия России.

П.С. Коссович и Д.Н. Прянишников были не только сокурсни­ками в университете и в Петровской академии, но и единомыш­ленниками в исследовательской работе. Они первыми в России при­менили вегетационный метод исследований. Благодаря этому методу П.С. Коссович не только изучил процесс усвоения бобовыми культурами с помощью клубеньковых бактерий азота атмосферы, но и ряд других вопросов. Так, в конце 90-х годов он, используя метод стерильных культур с устранением возможности нитрификации, экспериментально доказал возможность использования растениями аммиака без предварительного его превращения в нитраты в процессе нитрификации. Эти данные находились в полном соответ­ствии и являлись блестящим экспериментальным доказательством вывода Д.Н. Прянишникова о возможности непосредственного усвоения растениями аммиака на основании данных по распадению белковых веществ при прорастании семян.

П.С. Коссович одновременно и независимо от Д.Н. Прянишни­кова изучил условия наилучшего использования растениями фосфора фосфоритов.

В результате проведения длительных исследований процессов выделения корнями растений углекислоты он установил роль расте­ний в усвоении фосфора труднорастворимых фосфатов и показал большое значение в этих процессах свойств почвы, сопутствующих удобрений и самих фосфоритов.

Для России в тот период эти исследования имели исключи­тельно большое значение вследствие отсутствия растворимых форм фосфорных удобрений. Необходимость исследования условий эф­фективного использования фосфоритной муки возникла также и в связи с тем, что в практических условиях в ее действии отмечались противоречивые данные.

П.С. Коссович внес также существенный вклад в исследование и вскрытие причин клевероутомления почвы. Этого требовала практика земледелия, так как в 90-х годах нередко наблюдалось падение урожаев клевера, а вследствие этого сокращались его посевы. В результате проведения вегетационных опытов с почвой, где от­мечалось клевероутомление, а также полевых опытов, он показал, что это негативное явление имело место, прежде всего вследствие недостатка питательных веществ (особенно фосфора и отчасти калия) в почве. Для практики клеверосеяния в борьбе с клевероутомлением было рекомендовано внесение фосфорных минеральных удобрений.

К.А. Тимирязев высоко оценил работу П.С. Коссовича по вопросам клевероутомления почв, назвав ее новой победой вегета­ционного метода, позволившей открыть верное средство борьбы с клевероутомлением, которое было загадкой для ученых Запада и препятствовало широкому внедрению клевера в России.

П.С. Коссович научно обосновал приемы правильного хранения навоза. Он также определил причины снижения урожаев сельско­хозяйственных культур от внесения в почву соломы и свежего неперепревшего навоза.

Его рабочей гипотезой было предположение, что микро­организмы, разлагающие органические вещества с низким содержа­нием азота, используют азот не только этих веществ, но и почвы. Это предположение П.С. Коссович доказал в результате проведения серии вегетационных опытов. Прежде всего, он установил, что при внесении соломы в почве происходит снижение содержания минерального азота. Причем при внесении соломы в раздельных посевах овса и вики обнаружено уменьшение только урожая овса. Падения урожая вики не было отмечено, так как она обеспечивала себя азотом за счет фиксации молекулярного азота воздуха. Этим опытом Петр Самсоно­вич доказал, что снижение урожая культур при внесении соломы происходит вследствие обеднения почвы усвояемыми формами азота. Следовательно, он экспериментально разрешил важный для практики земледелия вопрос и стал инициатором поиска путей наилучшего использования соломы в качестве удобрения. Впоследствии на основе исследований П.С. Коссовича был разработан и внедрен прием использования соломы в качестве удобрения под зерновые и про­пашные культуры с добавлением азота минеральных удобрений, что обеспечивало оптимальное питание растений азотом в процессе всей вегетации. В этом случае заметно возрастает и эффективность соломы, используемой в качестве удобрения.

П.С. Коссовича можно считать одним из первых почвоведов- химиков, занимавшихся исследованием проблемы питания растений, способности почвы удерживать питательные вещества в связи с применением удобрений и мелиорантов. При изучении факторов почвообразования он считал важным проведение в динамике учета поступления питательных веществ в почву и их выноса. П.С. Кос­сович первым изучил валовой химический состав черноземов, исследовал круговорот серы и хлора в природе.

Наряду с проведением исследований вопросов питания расте­ний, применения удобрений, генезиса почв он проявил себя как талантливый организатор науки. Интеллигентно-демократическое от­ношение к коллегам, студентам, обслуживающему персоналу способ­ствовало избранию его в 1905 - 1907 гг. директором Лесного инсти­тута. Второй раз его избрали на эту должность в 1909 г.,"когда Лесному институту угрожала ликвидация. Коллеги возлагали надежды на его честность, мудрость, непримиримость в борьбе с неправдой, и он оправдал их надежды.

Петр Самсонович первым в России создал в высшем учебном заведении сельскохозяйственную химическую лабораторию с персо­налом, свободным от учебных обязанностей, превратив свою кафедру в своеобразную опытную станцию. Сотрудники этой лаборатории опубликовали многочисленные научные работы, которые, по выраже­нию Д.Н. Прянишникова, явились украшением агрономической ли­тературы.

П.С. Коссович создал одну из первых оригинальных и про­дуктивных научных школ. Среди его выдающихся учеников, создав­ших собственные направления в науке, можно назвать следующих:

• К.К. Гедройц (1872 - 1932 гг.) - академик, почвовед, химик и агрохимик. Он внес значительный вклад в развитие агрохимии, его учение рассмотрено далее в специальном разделе.

• Б. Б. Полынов (1877 - 1952 гг.) - академик, окончил Лесной институт, слушал курс почвоведения у П.С. Коссовича, окончил естественное отделение С.-Петербургского университета. Воспринял идеи о круговороте веществ и одним из первых осуществил экспери­ментальные исследования круговорота веществ между раститель­ностью и почвами в субтропической зоне Грузии. Один из основа­телей Почвенного института им. В.В. Докучаева.

• С.А. Захаров (1878 - 1949 гг.) - профессор. Слушал лекции П.С. Коссовича, будучи сотрудником кафедры почвоведения (а затем заведующим этой кафедрой и сельскохозяйственной лабораторией). Изучал влияние почвенных растворов на почвообразование. Созда­тель школы почвоведов в Грузии и Ростове-на-Дону.

• Н.М. Тулайков (1875 - 1938 гг.) - академик АН СССР и ВАСХНИЛ. Считал себя учеником П.С. Коссовича. Знаток сухой степи.

• А.А. Красюк (1885 - 1933 гг.) - профессор, крупный исследова­тель почв Камчатки, Якутии, севера европейской России.

Идеи и подходы П.С. Коссовича восприняли С.С. Неуструев, И.П. Герасимов, А.П. Левицкий, А.Н. Сабанин, В.Г. Касаткин,

С.В. Зонн и др.

В памятной статье о Петре Самсоновиче С.В. Зонн (1997) отмечает: «Бесспорный талант, одаренность, трудолюбие и скром­ность украшали всю жизнь и научную деятельность П.С. Коссовича,обогатившего нашу науку многими новшествами. Он был бес­спорным приверженцем генетического почвоведения и в то же время

• агрономом, агрохимиком или почвоведом-химиком. Он предвос­хитил многие проблемы, разрабатываемые в наше время. Именно поэтому мы сочли своим долгом и обязанностью напомнить о нем как об ученом и человеке, достойном подражания».

Об активной организаторской деятельности Петра Самсоновича свидетельствуют занимаемые им должности: директор Лесного ин­ститута, заведующий кафедрой почвоведения, руководитель сельско­хозяйственной химической лаборатории Департамента земледелия, которая находилась в Лесном институте, заведующий Бюро по земледелию и почвоведению Департамента земледелия. П.С. Коссо­вич организовал издание первого в России научного агрономического журнала - «Журнала опытной агрономии», ставшего настольным для широкого круга читателей - агрономов, почвоведов, ботаников и др. В журнале помещали резюме оригинальных работ на иностранных языках и, благодаря этому, достижения российских ученых становились известными в зарубежных странах.

Прекрасную характеристику П.С. Коссовичу как ученому, организатору и человеку дал Д.Н. Прянишников в некрологе «Памяти П.С. Коссовича». «В Петре Самсоновиче мы потеряли не только настойчивого научного работника, дарившего нам ценные результаты собственных исследований, не только опытного руководителя, прививавшего своим ученикам уменье критически относиться к себе самим, но и деятельного организатора, оставившего после себя готовые рамки для продолжения работы в нескольких направлениях; а сверх того - и человека независимого образа мыслей, не поддававшегося давлению, с какой бы стороны оно не шло; это не часто встречающийся в русской жизни облик, и преждевременная утрата в данном случае особенно горька» (Прянишников, Избр. соч., М.: Изд-во АН СССР. Т. IV. 1955. с. 296 - 297).

Многогранная научная и организаторская деятельность П.С. Коссовича оказала большое влияние на развитие агрохимических исследований в XX столетии.

Высокая оценка Д.Н. Прянишниковым вклада П.С. Коссовича в развитие отечественной агрохимии совершенно справедлива. К сожалению, большой потенциал этого талантливого ученого не был в полной мере реализован. Российская наука потеряла его в расцвете творческих сил. В 1915 г. П.С. Коссовича не стало.

Подводя итоги рассмотрению всех аспектов деятельности и влияния его на развитие агрохимических исследований в России, можно с полным основанием заключить, что выдающийся исследо­ватель и организатор науки П.С. Коссович был не только генератором идей, но и показывал пути их решения. Являясь преемником П.А. Костычева, положившего начало биологическому направлению в агрономической химии, П.С. Коссович продолжал развивать эти исследования, которые отличались разнообразием научных подходов, широтой и масштабностью: пути поступления азота в растения бобовых культур при азотфиксации, причины иммобилизации азота в почве при внесении соломы или свежего неперепревшего навоза, причины клевероутомления, пути повышения эффективности фос­форитной муки и т.д. Будучи прекрасным экспериментатором, методистом и аналитиком, П.С. Коссович много внимания уделял разработке методики вегетационного опыта, методов анализа почв и удобрений. Он считал, что почвообразовательный процесс выража­ется в четырех явлениях:

1. в скорости и характере выветривания,

2. в перемещении веществ по слоям,

3. в быстроте и характере разложения органического вещества,

4. в накоплении и размещении перегнойных веществ по слоям.

Эти и другие многочисленные направления исследований П.С. Коссовича получили дальнейшее развитие в фундаментальных и прикладных агрохимических экспериментах учеников и последова­телей этого талантливого ученого.

Контрольные вопросы

1. Работы П.С. Коссовича по изучению усвоения азота атмосферы корнями бобовых растений.

2. Какие теоретические вопросы питания растений решил П.С. Коссович в вегетационных опытах?

3. Исследования П.С. Коссовичем клевероутомления почв.

4. Решение проблемы снижения урожаев сельскохозяйственных культур при внесении в почву соломы и свежего неперепревшего навоза и значение этих исследований П.С. Коссовича в разработке приема использования соломы в качестве удобрения.

5. Заслуги П.С. Коссовича как организатора науки и создателя одной из первых оригинальных и продуктивных научных школ.

4. Фундаментальные исследования К.К. Гедройца по химии почв - теоретические основы

применения удобрений и химических мелиорантов

Константин Каэтанович Гедройц (1872 - 1932 гг.) - выдаю­щийся ученый с мировым именем, своими исследованиями в области почвоведения и агрохимии внес существенный вклад в развитие названных наук и решение многих теоретических проблем, имевших прямое отношение к практике применения удобрений и мелиорантов с целью повышения плодородия и продуктивности различных по генезису почв.

В 1894 г. он поступает в Петербургский Лесной институт, где работал в то время известный ученый, выдающийся исследователь в области физиологии растений, агрономии и почвоведения П.С. Кос­сович.

Совместно с П.С. Коссовичем К.К. Гедройц начал свою ис­следовательскую работу разработкой вопросов фосфоритования почв и на протяжении многих лет оставался его ближайшим помощником не только по лабораторным работам, но и по изданию «Журнала опытной агрономии», в котором Константином Каэтановичем было опубликовано свыше 2500 рефератов.

Многие исследовательские работы К.К. Гедройца глубоко корнями уходили в направление работ лаборатории П.С. Коссовича. Это относится к разработке методики вегетационного опыта, фос­форитования и известкования почвы, к установлению потребности клевера в фосфатах, изучению солонцеватости почв. Можно даже сказать, что и основные работы Гедройца о поглотительной способ­ности почв и ее роли в их генезисе были навеяны положением Кос­совича о том, что почвообразовательный процесс характеризуется внутренними, происходящими в почве физико-химическими явле­ниями.

В 1911 г. Гедройц опубликовал статью под заглавием: «На каких почвах действует фосфорит», и в этой статье впервые появля­ется термин «почвы, не насыщенные основаниями». В 1914 г. он изучает скорость обменных реакций, и впервые появляется понятие о поглощенном водороде; в 1917 г. Гедройц вводит понятие о емкости поглощения.

Д.Н. Прянишников писал: «Кем же был в сущности Гедройц? Я считаю его, прежде всего, агрохимиком, попавшим на кафедру почво­ведения и потому занимавшимся преимущественно химией почвы» (Прянишников, 1955, т. IV, с. 303).

Это мнение Д.Н. Прянишникова очень близко к истине, так как с именем К.К. Гедройца неразрывно связаны такие важные мероприятия по повышению плодородия почв, как известкование и фосфоритование дерново-подзолистых почв, гипсование солонцов и солонцеватых почв, промывание солончаков и т.д. Успешное же изучение им почвенных коллоидов и поглотительной способности почв имело большое практическое значение и привлекало внимание многочисленных молодых почвоведов и агрохимиков.

После смерти П.С. Коссовича К.К. Гедройц стал его преемни­ком, он был избран профессором и заведующим кафедрой почво­ведения Лесного института.

Наиболее крупным научным произведением К.К. Г едройца является изданная им в 1922 г. монография «Учение о поглоти­тельной способности почв». Он постоянно совершенствовал отдель­ные разделы этой книги, которая позднее переиздавалась с его дополнениями и изменениями.

К.К. Гедройц разработал многие методы анализа почвы, написал и издал капитальный труд «Химический анализ почвы», ставший настольным пособием для почвоведов и агрохимиков.

Нельзя не отметить совершенствование и широкое использо­вание им вегетационного метода исследований, который только начал входить в практику агрохимических и агропочвенных исследо­ваний в конце XIX века.

В 1931 г. объем вегетационных опытов по программе исследо­ваний К.К. Гедройца достиг 8000 сосудов. Главная тема исследований

• выяснение значения физико-химических свойств и состава обмен­ных катионов почвы на ее плодородие, условия роста и развития растений. Так, он установил, что при отсутствии магния и калия в почве в обменном состоянии растения используют эти элементы питания, находящиеся в необменном состоянии; если же в почве нет обменного кальция - растения гибнут. «На почве, из которой вытес­нены практически полностью обменные магний и калий, растения все-таки в состоянии использовать эти элементы почвы и дают при обеспеченности другими питательными веществами высокие урожаи.

Совершенно иное получается в отношении питания растений каль­цием: если из почвы вытеснить практически весь обменный кальций, заменив его таким катионом, присутствие которого не лишает растения возможности в той или другой степени развиваться, то, как показывают нижеприводимые опыты, без прибавления к такой почве кальциевой соли растение совершенно гибнет» (Гедройц, Избранные сочинения, т. III, 1955, с. 448 - 449).

К.К. Гедройц много внимания уделял соотношению в поглоща­ющем комплексе обменных форм Са и М§, особенно при известкова­нии кислых почв. Он пишет: «...По мере насыщения почвы кальцием и повышения рН создаются, с одной стороны, все лучшие условия в отношении реакции и, с другой стороны, все возрастает отношение Са:М§, доступных корням растений; при том или другом количестве внесенного СаСОз для каждого данного растения создается уже неблагоприятное соотношение между этими элементами, так что, наконец, начинается превалирование над благоприятным действием СаСОз, как нейтрализатора; начинается понижение урожая; этот пункт должен быть различным для различных растений, поскольку различно их отношение к величине рН и величине соотношения Са:М§; все восходящая сначала линия урожаев достигает своего максимума; получаем интервал благоприятного действия углекислого кальция... Дальше идет падение кривой, имеем интервал неблаго­приятного действия СаСОз, вызываемый неблагоприятным повыше­нием отношения Са:М§» (там же, с. 464 - 465).

В другой работе он отмечает, что причиной вредного действия избыточных доз СаСОз на кислых почвах является недостаточное содержание в этих почвах обменного магния, вследствие чего, после внесения в почву СаС0₃, создается в почвенном растворе неблаго­приятное, слишком высокое соотношение Са:М§.

В вегетационных опытах К.К. Г едройц совершенствовал хими­ческие методы определения обеспеченности растений усвояемыми формами фосфора, изучал изменение доступности фосфорной кислоты под влиянием известкования почвы; оценивал фосфориты, костяную муку, томасшлак, применяемые в качестве удобрений, по степени использования растениями содержащейся в них фосфорной кислоты.

Например, на основании исследований влияния известкования на доступность растениям фосфорной кислоты почвы и фосфорно­кислых удобрений, выполненных им еще в 1905 г., К.К. Гедройц приходит к заключению, что углекислый кальций понижает растворя­ющее действие корневых выделений независимо от их характера, а также растворяющее действие самой почвы, обусловленное ее кислой реакцией. Поэтому СаС0₃ понижает доступность фосфорной кислоты кальциевых фосфатов и повышает доступность фосфорной кислоты фосфорнокислого железа и алюминия, а также фосфорно-органи- ческих соединений.

Что касается влияния известкования на доступность растениям фосфорной кислоты фосфорнокислых туков, то Константин Каэта- нович отмечает: «Очевидно, что известкование должно понижать эту доступность, так как в этом случае углекислый кальций в этом направлении действует на все три момента, обусловливающие собой эту доступность: он понижает и растворяющее действие корневых выделений, и растворяющее действие почвы, и, наконец, уменьшает переход из туков фосфорной кислоты в почвенный раствор, так как главными фосфорнокислыми соединениями в этих туках являются кальциевые соли» (там же, с. 20 - 21).

Результаты исследований в вегетационных опытах К.К. Г ед­ройц умело применял для решения многих научных вопросов. Это позволило ему внести существенные дополнения в методику по­становки вегетационных опытов, которая в ту пору не была в достаточной степени разработана.

Например, он изучил значение объема сосуда, массы почвы в нем, плотности набивки почвы в сосуде, степени увлажнения, особенности устройства дренажа, густоты стояния растений и других особенностей этого метода исследований.

Используя вегетационный метод, К.К. Гедройц выполнил ряд важных фундаментальных исследований по взаимодействию между растением и почвенным раствором.

Изучая растворяющую и осаждающую деятельность корней растений еще в 1913 г., он пришел к выводу, что растворяющее действие корней не ограничивается только действием выделяемой ими углекислоты; растения располагают и иными способами воз­действия на труднорастворимые соединения, растворимость которых зависит от состава почвенного раствора. Все, что так или иначе изменяет этот состав, должно влиять и на растворимость. Растение является одним из факторов, изменяющих состав почвенного рас­твора: оно, с одной стороны, вносит в этот раствор своими корневыми выделениями посторонние вещества и, с другой стороны, поглощает из раствора питательные вещества. К.К. Гедройц писал: «Если расте­ние имеет дело с труднорастворимыми соединениями, то, очевидно, чем быстрее растение будет извлекать это соединение из почвенного раствора, тем в одно и то же время больше этого соединения из твердого состояния перейдет в раствор, тем полнее оно будет использовано растением; растения с различной скоростью поглоще­ния, например, фосфорной кислоты из почвенного раствора будут воздействовать на фосфорит, как будто они обладали различной растворяющей способностью» (там же, с. 285).

Наиболее глубокое и полное освещение физико-химических свойств почвы как среды обитания культурных растений изложено К.К. Гедройцем в монографии «Учение о поглотительной способ­ности почвы». Он предложил различать пять видов поглотительной способности почвы: механическую, физическую, физико-химическую или обменную, химическую и биологическую. Основное же внимание он уделил изучению физико-химической поглотительной способ­ности, которая по его определению «...заключается в том, что почва способна обменивать некоторую часть содержащихся в твердой ее фазе катионов на эквивалентное количество катионов, находящихся в соприкасающемся с нею растворе; между катионами твердой фазы почвы и катионами почвенного раствора всегда устанавливается равновесие. Поглощаемый из раствора при этом катион или поглощаемые катионы, если их в растворе несколько, в том или другом количестве исчезают из раствора и становятся в соединения твердой фазы почвы, а вместо них в раствор переходит из твердой фазы почвы эквивалентное количество другого или других катионов. Такой обмен катионов может в зависимости от рода катионов в той или другой степени повлиять на физические и химические свойства почвы, так как те и другие находятся в тесной зависимости от рода катионов, входящих в поглощенное состояние в твердую фазу почвы» (К.К. Гедройц, Избранные сочинения, т. I, 1955, с. 250 — 251).

К.К. Гедройц ввел понятия «поглощенных» или «обменных» оснований, почвенного поглощающего комплекса, емкости поглоще­ния, выдвинул положение о наличии почв, не насыщенных основа­ниями. Это те почвы, которые в составе обменных катионов имеют не только основания, но и ионы водорода, способные к обмену.

В связи с этим К.К. Гедройц разработал практические меро­приятия по повышению плодородия почв путем регулирования состава обменных катионов в почвенном поглощающем комплексе, управления солевым режимом и кислотностью почв, дал теорети­ческое обоснование известкованию и фосфоритованию дерново- подзолистых почв, гипсованию солонцов и солонцеватых почв. Своими исследованиями он ориентировал почвоведов, связанных с изучением плодородия почв, путей его повышения, на решение практических задач земледелия.

Глубокие фундаментальные исследования, выполненные К.К. Гедройцем, результаты которых изложены в монографиях «Уче­ние о почвенной поглотительной способности» (1922 г.) и «Почвен­ный поглощающий комплекс и поглощенные катионы как основа генетической почвенной классификации» (1927 г.) по существу явля­ются фундаментальной основой агрохимии по разделу химии почв.

В 1927 г. Константин Каэтанович был избран членом-кор- респондентом, а в 1929 г. - действительным членом Академии наук СССР. Это - признание научной общественностью страны высоких заслуг К.К. Гедройца в развитии отечественного почвоведения и агрохимии.

На основе учения о поглощающем комплексе почв К.К. Гедройц разработал теорию и практические приемы химической мелиорации почв. Он ясно представлял важность этой проблемы на перспективу. Когда он начинал заниматься вопросами известкования кислых почв (1905 г.), то соответствующие органы правительствен­ной власти не понимали важности этих исследований и практически их не финансировали. Тогда он говорил: «Сейчас речь идет об известковании как факторе поднятия урожайности, т.е. как мере временного улучшения почв». Но поскольку поглощающий комплекс постепенно разрушается, то возникнет мера коренного улучшения почв, а это потребует большего количества извести, чем только поднятие урожайности. Когда этот вопрос станет на очереди дня, то наша страна окажется неподготовленной к проведению необходимых мероприятий в государственном масштабе.

Такое же положение было с солонцами. Когда К.К. Гедройц начал изучать происхождение и свойства солонцов с чисто теорети­ческой стороны (первая работа опубликована в 1912 г.) и разработал методы практического улучшения этих почв, то он также не находил понимания. Считали, что у нас земли много и не скоро наступит время культивирования таких почв.

Эти работы К.К. Гедройца оказали в дальнейшем большое влияние на развитие исследований по химической мелиорации почв, а также широкому практическому использованию этих приемов, особенно известкованию кислых земель пашни в дерново- подзолистой зоне.

Многие его начинания и идеи впоследствии сыграли сущест­венную роль, внесли значительный вклад в развитие отечественной агрохимии. Придавая большое значение почве как материальной основе жизни на земле, он призывал к более глубокому и всесторон­нему ее изучению, причем не только с точки зрения интересов дня и потребностей момента, а гораздо шире. А для этого необходимо «иметь соответствующие научные учреждения по соответствующим отраслям наук и без ограничения научной деятельности их какими- либо искусственными рамками» (там же, с. 239). «Такая роль в отношении науки о почве должна принадлежать Почвенному институту Академии наук», - писал он в 1929 г.

Исследования Константина Каэтановича в области химирт и анализа почв оказали существенное влияние на развитие почво­ведения также и во многих зарубежных странах. В 1924 г. в США было издано на английском языке два тома произведений К.К. Гед­ройца. В 1927 г. в Германии была издана на немецком языке его книга «Химический анализ почвы», в 1930 г. - «Почвенный поглощающий комплекс и поглощенные катионы как основа генетической класси­фикации почв», в 1931 г. - «Учение о поглотительной способности почв». Все это привлекло широкое внимание мировой научной общественности к работам Константина Каэтановича и способство­вало еще большему их распространению.

Его избирают президентом Международного общества почво­ведов, что потребовало от него большой работы по организации второго Международного конгресса почвоведов, который было реше­но провести в 1930 г. в СССР. Слабое здоровье К.К. Гедройца не выдержало напряжения, связанного с большой организационной и административной работой. В апреле 1930 г. он подает просьбу об освобождении его от должности директора Почвенного института и принимает решение покинуть Ленинград (ныне С.-Петербург).

Весной этого же года, по приглашению директора Научного института по удобрениям акад. Э.В. Брицке, К.К. Гедройц переезжает на Долгопрудное опытное поле под Москвой (ныне Долгопрудная агрохимическая опытная станция им. Д.Н. Прянишникова).

В последние годы жизни К.К. Гедройц изучал значение состава поглощенных катионов почвы для развития растений и стремился полнее применить учение о поглотительной способности в практике земледелия. К.К. Гедройц отмечал, что всестороннее изучение по­глотительной способности почв и соотношения между составом обменных катионов почвы и развитием растений открывает путь для ответа на поставленные практикой запросы.

К.К. Гедройц скончался в возрасте 60 лет. Его высокая эруди­ция и исключительная работоспособность обеспечивали возможность появления еще многих выдающихся исследований.

Рассматривая вклад К.К. Гедройца в развитие отечественной агрохимии, необходимо отметить его научную принципиальность, объективность и высокие гражданские позиции при оценке состояния этой отрасли науки в период его творческой научной деятельности. В своей статье «Почвенный поглощающий комплекс, растение, удобрение и мелиорация» он отмечал, что «между практикой сельского хозяйства и теорией в агрономии вообще и в частности в агрохимии (и агрофизике) наблюдается резко выраженный разрыв: теория чрезвычайно сильно отстает от запросов практики». Одной из существенных причин данного явления Константин Каэтанович считал чрезвычайную сложность самого предмета агрохимии, а с другой стороны, недостаточное внимание, уделяемое этой отрасли науки до самого последнего времени. С грустью он отмечал: «Агрохимия в сельскохозяйственных опытных учреждениях остается беспризорной и по представленным ей возможностям занимает далеко не то положение, какое ей надлежало иметь по ее значению в борьбе за урожай. Будем надеяться, что созданный в системе Ленин­ской академии Всесоюзный институт удобрений и агропочвоведения (несмотря на свое название далеко не охватывающий всего предмета агрохимии) заполнит существующий теперь пробел и организует агрохимию на местах, без чего, конечно, развитие этой науки совершенно немыслимо», и далее: «...широкая организация агро­химической работы на основе современных достижений подсобных агрохимии наук с использованием всей новейшей методики может дать, несомненно, колоссальные результаты» (Гедройц, Избранные сочинения, т. III, 1955, с. 516 - 517).

Эти вопросы весьма актуальны и в начале XXI века в связи с большой недооценкой агрохимии в нашей стране, несмотря на масштабные агрохимические исследования во всем цивилизованном мире и внедрении достижений этой науки в практику земледелия.

Контрольные вопросы

1. Для решения каких вопросов плодородия почв и питания растений К.К. Гедройц использовал вегетационный метод?

2. Монография К.К. Гедройца «Учение о поглотительной способности почв» и ее значение в исследованиях поведения удобрений в системе: почва - растение - удобрения.

3. Назовите пять видов поглотительной способности почв и оцените роль каждого из них в поведении удобрений в системе: почва

• удобрение.

4. Оцените значение для агрохимии введенных К.К. Гедройцем терминов: «поглощенные» или «обменные» основания; понятий о почвенном поглощающем комплексе, о почвах, ненасыщенных основаниями.

4. Д.Н. Прянишников - основатель агрохимии; выдающийся ученый, педагог, государственный деятель

Дмитрий Николаевич Прянишников (1865 - 1948 гг.) - родился в г. Кяхте Иркутской губернии. Среднее образование он получил в Иркутской гимназии (1876 - 1883 гг.), по окончании которой по­ступил в Московский университет на естественное отделение физико- математического факультета. Любимыми его учителями были выдаю­щиеся представители русской науки: К.А. Тимирязев, В.В. Марков- ников, А.Г. Столетов, И.Н. Горожанкин. Тема его кандидатской работы при окончании Московского университета (по предложению

Н.Е. Лясковского) - «Современное положение вопроса о происхожде­нии чернозема». В этом сочинении Дмитрий Николаевич изложил работы В.В. Докучаева и П.А. Костычева.

Желая стать ближе к практике и лучше знать основы агрономии, он по окончании университета в 1887 г. поступил на третий курс Петровской земледельческой и лесной академии, которая в 1923 г. переименована в Сельскохозяйственную академию им. К.А. Тимирязева (ТСХА). В академии Дмитрий Николаевич наи­большее внимание уделял агрономической химии, физиологии расте­ний, частному земледелию. В то время кафедрой агрохимии заведовал Г.Г. Густавсон, а частного земледелия - И.А. Стебут. Д.Н. Пря­нишников закончил академию в два года со степенью кандидата сельскохозяйственных наук. По рекомендации К.А. Тимирязева, И.А. Стебута и Г.Г. Густавсона он был избран стипендиатом для подготовки к званию профессора. В тот же период (1890 - 1891 гг.) Дмитрий Николаевич успешно сдал магистерские экзамены в Московском университете, а в 1892 г. был утвержден приват- доцентом университета по агрономической химии. Здесь он впервые в России начал читать курс химии растений и приступил к исследованию азотистого обмена у растений.

Весной 1892 г. Д.Н. Прянишников был командирован Петров­ской академией на два года за границу для ознакомления с работами виднейших агрохимиков. В лаборатории агрохимика Э. Шульце (Цюрих) он исследовал превращение белковых веществ в растениях. Работа эта вскоре получила международное признание, поставив Д.Н. Прянишникова в ряды виднейших биохимиков и физиологов растений.

В период загранкомандировки (1892 - 1894 гг.) Дмитрий Николаевич работал также в лаборатории у Коха в Геттингене, у Дюкло в Пастеровском институте в Париже.

К началу 90-х годов XIX столетия высшее сельскохозяйствен­ное образование в России находилось в тяжелом положении. Сущест­вовало только три учебных заведения: Петровская академия, Ново- Александровский и Петербургский земледельческие институты. Все эти учреждения находились под влиянием демократических идей, особенно Петровская академия, где происходили сходки студентов, демонстрации. В связи с этим царское правительство закрыло академию. С 1890 г. прием студентов был прекращен, а в 1894 г. академия была ликвидирована.

Под влиянием же общественного мнения невозможно было ликвидировать высшее сельскохозяйственное образование, и вместо академии был открыт Московский сельскохозяйственный институт. Профессорско-преподавательский состав был полностью обновлен. Из учебного плана были исключены такие предметы, как физиология растений и агрономическая химия как самостоятельные дисциплины. Поэтому Д.Н. Прянишников, вернувшись в 1894 г. на родину, подготовленный к научной и педагогической работе в области агрономической химии и физиологии растений, в новом институте не мог найти применения своим знаниям. Тем не менее, по совету П.А. Костычева, К.А. Тимирязева и И.А. Стебута, в 1895 г. он принял предложение занять место профессора частного земледелия Московского сельскохозяйственного института с курсом луговодства.

В этом же году В.Р. Вильямс получил в новом институте кафедру общего земледелия с курсом учения об удобрении. Молодые профессора обменялись курсами: Д.Н. Прянишников начал читать курс «Учение об удобрении», а В.Р. Вильямс - курс луговодства.

Д.Н. Прянишников не оставлял надежды в дальнейшем вос­становить упраздненную кафедру агрохимии. Поэтому, заведуя ка­федрой частного земледелия, с первых лет работы в новом институте Дмитрий Николаевич начал с большим успехом проводить исследо­вания в области питания растений. Масштабы его агрохимических исследований в лаборатории кафедры и в вегетационном домике настолько расширились, что на их основе удалось создать опытную станцию питания растений. При кафедре частного земледелия он организует свою, ставшую знаменитой агрохимическую лабораторию. В конце концов, надежда Д.Н. Прянишникова осуществилась, и через тридцать три года кафедра агрономической химии была открыта вновь, уже в Тимирязевской сельскохозяйственной академии.

Будучи учеником К.А. Тимирязева и развивая физиологическое направление в агрохимии, Д.Н. Прянишников с самого начала своей работы в Московском сельскохозяйственном институте развернул изучение основных вопросов питания растений. В то же время Дмитрий Николаевич был тесно связан с Московским университетом, где в 1896 г. защитил магистерскую диссертацию на тему «О распадении белковых веществ при прорастании». Через четыре года в 1900 г. он защитил диссертацию на тему «Белковые вещества и их распадение в связи с дыханием и ассимиляцией», за которую ему была присуждена ученая степень доктора агрономии. При защите обеих диссертаций одним из официальных оппонентов был К.А. Ти­мирязев, который назвал работу Д.Н. Прянишникова классической и предложил, чтобы картина прорастания, вскрытая ученым, вошла в учебники. Эти работы послужили началом большой серии блестящих исследований Дмитрия Николаевича и его учеников по изучению азотного обмена и питания растений азотом.

Д.Н. Прянишников в начале 1891/92 учебного года прочел свою первую лекцию в Московском университете «О значении искус­ственного подбора растительных форм в земледелии». Вскоре ему был поручен приват-доцентский курс «Агрономическая химия», который он читал в течение 35 лет. В 1894 г. в университете он первым в России начал читать лекции по химии растений и вел этот курс до 1931 г. Дмитрий Николаевич приложил много усилий для ' организации подготовки агрохимиков с университетским образова­нием, а с 1944 по 1948 г., до последних дней своей жизни, он заведовал кафедрой агрохимии Московского университета, совмещая эту работу с активной научно-педагогической деятельностью в Мос­ковской сельскохозяйственной академии им. К.А. Тимирязева.

Научная деятельность Дмитрия Николаевича была очень мно­гогранна, но более всего он уделял внимание вопросам питания расте­ний азотом и применения азотных удобрений. «Азот в жизни расте­ний и в земледелии СССР» - так называется монография Дмитрия Николаевича, опубликованная им в 1945 г. и вобравшая в себя все основные исследования по этому вопросу, проведенные им и его учениками на протяжении более полувека.

Вопрос об источниках питания растений азотом до работ Д.Н. Прянишникова был крайне запутан. Для того чтобы стала ясной логика исследований Дмитрия Николаевича в области питания растений азотом и применения азотных удобрений, необходимо знать историю этого вопроса, решение которого является ярким примером значения метода в прогрессе научных воззрений в раскрытии тайн природы. Появление новой отрасли знаний - микробиологии и ее методов открыло новые возможности для исследования и разрешения многих вопросов питания растений азотом, для чего в свою очередь появились новые методы в агрохимии (например, метод стерильных культур, текучих растворов, изолированного питания и др.).

В настоящее время известно, что растения используют связан­ный азот в виде аммиака и нитратов и свободный азот атмосферы с помощью клубеньковых бактерий. Как к этому подошли? В истории существуют три периода во взглядах на источники питания растений связанным азотом:

1. — растениям нужен только аммиак',

2. - растениям доступны только нитраты',

3. — растения могут использовать азот аммиака и нитратов.

Ж.Б. Буссенго, создатель теории азотного питания растений, до середины прошлого века считал азот аммония единственной формой, доступной растениям. Эти взгляды у него сложились во время пре­бывания в Южной Америке под впечатлением наблюдений на по­бережье Перу, где на бесплодных песках под влиянием гуано получа­ли прекрасный урожай. Анализ гуано показал, что в нем содержатся готовые аммиачные соли (щавелевокислый аммоний) и вещества, освобождающиеся при разложении аммиака (мочевая кислота).

Ю. Либих также считал аммиак источником азота для растений. При очень жесткой необходимости возвращать с удобрениями в почву все зольные элементы, взятые из нее растениями, он полагал, что азот можно не возвращать, считая, что растениям достаточно углекислого аммония воздуха. Ю. Либих знал, что в воздухе его мало, но думал, что при большой подвижности воздушных масс не­большого количества аммиака достаточно растениям.

Представление об аммиаке как источнике питания растений азотом было практически бесспорным. Когда же селитра проникла в практику сельского хозяйства, то Кюльман, современник Либиха и Буссенго, объяснил действие селитры тем, что в почве под влияни­ем органических веществ происходит восстановление селитры до аммиака.

В 1846 г. Сальм-Горстмар обнаружил, что растения могут питаться нитратным азотом: он пытался создать нормальную пита­тельную смесь и эмпирически перешел от ЫН₄Н0₃ к ЫаЫОз, и оказалось, что растения могут обойтись без аммиака.

В 50-х годах Ж.Б. Буссенго обнаружил противоречие между данными Сальм-Горстмара и объяснениями Кюльмана, и это натолк­нуло его на мысль поставить опыты в прокаленном песке с воз­растающими дозами селитры. Результаты этих опытов стали доказа­тельством возможности питания растений селитрой.

В конце 50-х - начале 60-х годов источником азота для питания растений стали признавать только нитраты. Причин тому было несколько, но в основе всех лежало одно и то же обстоятельство: правильно наблюдаемые факты получали неверные объяснения.

1. С появлением водных культур в конце 50-х годов обнару­жили, что при использовании хлористого и сернокислого аммония в водных культурах неизменно происходила гибель растений. Понятия о физиологической реакции солей еще не было, и сделали вывод, что аммоний не годится для питания растений, им нужны только нитраты. Хотя надо отметить, что уже тогда (в 1863 г.) Раутенберг пред­положил, что растения погибают от остаточных кислот, но вывода о физиологической реакции соли не сделал.

2. В историю науки вошла так называемая логическая ошибка Бейера. В 1867 г. он поставил опыты в водных культурах, где источником азота был углекислый аммоний - (МН₄)₂СОз. Растения сильно страдали. Но когда появились нитраты, растения ожили, и Бейер заключил, что это является доказательством необходимости нитратов для растений. В действительности же причина заключалась в другом - в смягчении щелочности раствора благодаря улету­чиванию части аммиака при продувании среды, а затем и благодаря наступившей нитрификации.

3. Распространению мнения о том, что нитраты - единственный источник питания растений азотом, способствовал открытый в ту же пору агрохимиками Шлезингом и Мюнцем - учениками Ж.Б. Бус- сенго - биологический процесс нитрификации. Они изучили влияние температуры, кислорода воздуха на развитие нитрифицирующих бактерий. Все это, казалось, подтверждало догму о недоступности растениям аммиака и необходимости его предварительной нитри­фикации.

В связи с этим были широко развернуты исследования процесса нитрификации, которые показали, например, что в болотных и лесных почвах нитрификация либо отсутствует, либо протекает в ничтожно малых количествах, а растения при этом нормально растут и раз­виваются.

В этой связи Мюнц провел в 1885 - 1888 гг. довольно тонкий опыт в условиях, где не было нитратов и они не могли образоваться (нитраты были вымыты водой, а процесс нитрификации предот­вращен посредством полустерилизации почвы - сосуды с почвой нагревали до 100°С, и тем самым устраняли нитрификаторов). Процесс же аммонификации продолжался, и аммоний накапливался, т.к. бактерии-аммонификаторы более стойки к высоким темпера­турам. Растения развивались в камерах, к которым поступал воздух, лишенный бактерий. Мюнц наблюдал в этих условиях хорошее развитие растений и энергичное усвоение азота, что позволило ему предположить, что аммиак все же усваивается растениями.

Однако преобладающее большинство исследователей не об­ладали способностью к такому глубокому анализу, как Ж.Б. Буссенго и его ученики Шлезинг и Мюнц.

В 1888 г. Меркер в полевых опытах обнаружил положительное влияние извести в случае применения на удобрение сернокислого аммония. В 1892 г. Павел Вагнер в вегетационных опытах показал, что на почвах, бедных кальцием, коэффициент действия сернокислого аммония существенно повышается от внесения СаСОз. Правда, Меркер и Вагнер объяснили эффект от СаС0₃ его положительным действием на процесс нитрификации, хотя опыты велись в нестериль­ных условиях, и в них нельзя было выявить эффект от действия

СаСОз на процесс нитрификации или на усиление прямого питания растений аммиачной формой азота.

В таком противоречивом состоянии находился вопрос об источниках азота для питания растений в тот период, когда началась научная деятельность Д.Н. Прянишникова. Все его научные исследо­вания вытекали из анализа существующего положения в науке, отлич­ного знания литературы, тщательного и критического анализа ме­тодов, которыми авторы пользовались при проведении исследований.

Когда в 1892 г. Дмитрий Николаевич начал свои работы по распадению белковых веществ при прорастании семян растений, вряд ли он предполагал, что решение сугубо физиологической проблемы перерастет в его работах в решение проблемы планетарного значения

• использования синтетического аммиака в качестве удобрений, позволивших в 5-10 раз увеличить урожаи зерновых культур в развитых странах уже при его жизни. У Дмитрия Николаевича было право выбора страны и руководителя для своей стажировки на Западе, и он остановился на скромном агрохимике Шульце из Цюриха, предпочел его широко известному в то время фитофизиологу Пфеф- феру. Выбор не был случайным. Дмитрий Николаевич считал, что агрохимик ближе физиолога стоит к решению насущных задач сельского хозяйства.

Д.Н. Прянишников приступил к исследованиям в пору, когда в науке господствовало представление о неодинаковых путях распада белковых веществ в растительном и животном организмах. Распро­странению этого мнения во многом способствовал весьма авторитет­ный в то время физиолог Пфеффер, который полагал, что в растениях аспарагин является конечным продуктом распада белка и служит, по его мнению, транспортной формой азотистых веществ, способной легко диффундировать из семядолей в растущие органы. Пфеффер¹ утверждал, что распад белковых веществ в растениях идет по совершенно иным законам, нежели в организме животных.

Д.Н. Прянишников вскрыл черты параллелизма в азотистом обмене растений и животных. Он доказал, что аспарагин у растений можно считать аналогом мочевины у животных. Оба вещества не являются первичным продуктом распада белка, а синтезируются организмами для обезвреживания аммиака, появляющегося при конечном распаде. Причем, в отличие от животных, растения используют аспарагин для нового синтеза белковых веществ.

Исследования Д.Н. Прянишникова по распаду белковых веществ в растениях оказали большое влияние на развитие теории и практики применения азотных удобрений.

Впервые теория исключительного нитратного питания расте­ний была поколеблена П.С. Коссовичем. В 1897 г. в стерильных условиях он провел опыт, в котором устранил кислотность, возникающую при поглощении растениями аммиака в большем количестве, нежели кислотного остатка при применении сульфата аммония. Нейтрализация раствора проведена добавлением извести. Одновременно с работами П.С. Коссовича Д.Н. Прянишников, исходя из положения, что растения могут использовать для синтеза аспарагина аммиак, получившийся при распаде белка, пришел к выводу, что синтетические процессы возможны и за счет аммиака, поступившего в растения извне. Многочисленные опыты Д.Н. Пря­нишникова подтвердили это. В последующих работах В.С. Буткевича, А.И. Смирнова, А.В. Владимирова, Ф.В. Турчина и др. была много­кратно показана возможность синтеза азотистых соединений в растениях при непосредственном использовании аммиака. Причем методом меченых атомов было доказано, что процесс синтеза аминокислот за счет аммиачного азота идет в течение 15-20 мин. после введения (КН₄)₂80₄ (меченого ¹⁵ТЧ) в раствор.

Открытие Дмитрия Николаевича явилось началом, с одной стороны, его глубоких теоретических работ по вопросам питания растений азотом, а с другой - основанием для применения аммиачных азотных удобрений в сельском хозяйстве. Благодаря полувековым исследованиям Дмитрия Николаевича и его учеников стали известны судьба азота аммиака и нитратов в растении, условия для наилучшего усвоения определенной формы, а, следовательно, и пути для эф­фективного использования аммиачных и нитратных форм азотных удобрений. Изучение Дмитрием Николаевичем азотной проблемы и его труды по этому вопросу ценны еще и как школа творчества для исследователей.

Вопрос о превращении аммиака, поступившего извне в расте­ния, Дмитрий Николаевич начал с рассмотрения условий образования аспарагина в растениях и обнаружил, что он не образуется при анестезии (в парах толуола) и в этиолированных проростках, лишен­ных углеводов. Отсюда последовала следующая серия работ по выяснению роли углеводов в образовании аспарагина. В этих, казалось бы, сугубо физиологических опытах он уже приближался к решению в будущем важнейших практических задач. Были испытаны три разные группы растений, различающиеся по отношению угле­водов к белкам в семенах: злаки, бобовые («типа гороха») и люпин. Оказалось, что аспарагин образуется непосредственно при питании аммиаком только у злаков, имеющих очень широкое отношение углеводов к белкам (6:1); при более узком отношении у бобовых типа гороха (2:1) аспарагин образуется после введения в питательный раствор СаСОз, а у люпина (отношение углеводов к белку 0,6:1) - при питании его карбамидом.

Опыты по условиям образования аспарагина затем были рас­ширены. Дмитрий Николаевич широко использовал этиолированные проростки разного возраста, благодаря чему ему удавалось получать ячмень «типа люпина» (ростки долго выдерживал в темноте) и, наоборот, люпин «типа ячменя», накапливая в нем на свету углеводы или вводя глюкозу в проростки. Эти исследования завершились еще одним важнейшим открытием в физиологии растений: не свет (как полагали в ту пору многие ученые), а углеводы играют решающую роль в образовании аспарагина.

Следующая серия работ Дмитрия Николаевича - опять яркое свидетельство блестящего соединения тонких физиологических опытов с потребностью решения практических задач питания расте­ний в природной обстановке. Поскольку у бобовых («типа гороха») аспарагин образовывался только после нейтрализации физиологи­ческой кислотности аммонийных солей как источников питания растений азотом, была проведена серия работ по влиянию кислот и щелочей на образование аспарагина, установившая, что с увеличе­нием концентрации кислоты и щелочи уменьшается количество образовавшегося за счет аммиака аспарагина.

Какова же судьба нитратов в растениях? Уже в 20-е гг. Дмитрий Николаевич начал серию работ по синтезу органических азотистых соединений за счет нитратов и нитритов. Ему экспери­ментально удалось доказать, что поступающие в растения нитраты восстанавливаются до аммиака, который связывается безазотистым углеродным соединением (различными органическими кислотами, для образования которых необходимы углеводы). Применив раз­личные оригинальные методические подходы (уменьшая количество углеводов в растениях; изменяя реакцию среды в сторону подкисле- ния; применяя анестезирующие средства), ему удалось обнаружить аммиак как промежуточный продукт на пути от азота нитратов к азоту аспарагина.

Дмитрий Николаевич понимал, что решение вопроса о путях усвоения растениями азота аммиака и нитратов еще не позволяет оценить соли азотной кислоты и аммония в качестве удобрений. Но ведь минеральных азотных удобрений не было в России, в 20-е гг. их не было и в Советском Союзе, поэтому Дмитрий Николаевич провел критический анализ имеющихся литературных данных. Обнаружив противоречивые данные у Коссовича (он получил лучшие результаты для сернокислого аммония, чем для нитрата натрия) и Эренберга (в его опытах лучшим оказался нитрат натрия), Дмитрий Николаевич детально проанализировал условия проведения опытов обоими ис­следователями. Он обнаружил различия в концентрации питательных веществ, в реакции среды и составе сопутствующих катионов.

С 1924 г. под руководством Дмитрия Николаевича начались исследования в двух сериях опытов с целью отыскания оптимальных условий для использования растениями аммиака и нитратов. Оказалось, что оптимум для нитратной серии при рН примерно 5,5 и урожай не падает резко в случае отступления от оптимальной точки. Для аммиачной серии оптимальный рН приблизительно 7,0, и обнаружилось резкое падение урожая при отступлении от оптимума в ту или иную сторону. Отступление от оптимальной концентрации в случае аммиака опаснее, чем для нитратов; при аммонийном питании содержание кальция в питательном растворе должно быть больше, чем при нитратном.

Работы с азотнокислым аммонием служат убедительным примером научного предвидения Д.Н. Прянишникова. Дмитрий Николаевич начал их в конце прошлого века, когда синтетического аммиака было немного, а азотнокислый аммоний стоил дорого. Немецкие ученые Нернст и Габер, предложившие лишь принцип синтеза аммиака из азота воздуха в начале XX века, во время первой мировой войны усовершенствовали этот процесс настолько, что после ее окончания Германия развернула туковую промышленность и стала основным поставщиком азотных минеральных удобрений на мировом рынке. Уже много десятилетий азотнокислый аммоний - одно из самых распространенных азотных удобрений и у нас в стране.

Что натолкнуло Д.Н. Прянишникова на изучение условий пре­имущественного поступления аммония или нитратов из одной соли - азотнокислого аммония? Ведь в этой соли и катион, и анион усваи­ваются растениями. В конце прошлого века в опытах по изучению способности растений непосредственно усваивать фосфор фосфо­ритов Дмитрий Николаевич использовал азотнокислый аммоний как физиологически нейтральную соль, не способствующую растворению фосфоритов. Оказалось, что в песчаной культуре в присутствии азот­нокислого аммония различные растения одинаково хорошо усваивали фосфор фосфорита. Это противоречило уже имеющимся фактам о неспособности большинства сельскохозяйственных культур непо­средственно усваивать фосфор фосфорита. Дмитрий Николаевич вспоминал, что в первый год проведения опытов он «грешил» на студентов. Было это в 1896 г., когда впервые студенты были до­пущены для самостоятельного ведения опытов, и Дмитрий Никола­евич предположил, что эксперименты были проведены недостаточно чисто. Однако это предположение рассеялось в следующем году, когда при тщательном эксперименте все испытуемые растения в песке в присутствии азотнокислого аммония прекрасно развивались, не имея никакого другого источника фосфорного питания, кроме фосфорита. Вот тут-то у Дмитрия Николаевича и возник вопрос: а не является ли азотнокислый аммоний физиологически кислой солью из- за более быстрого поглощения растениями азота аммония?

Экспериментальная проверка этого предположения являет собой пример глубоко логичного мышления Дмитрия Николаевича и умения экспериментально подтвердить предположение. Он считал возможными четыре причины, по которым азотнокислый аммоний способствует усвоению фосфора фосфоритов:

1. азотнокислый аммоний подвергается частичной нитрификации, благодаря чему может создаваться кислая реакция среды даже в том случае, если бы эта соль была физиологически щелочной. Но это предположение было отвергнуто, так как в 1898 г. в опытах П.С. Кос- совича установлено прямое усвоение азота аммония. Следовательно, азотнокислый аммоний - соль физиологически не щелочная;

2. азотнокислый аммоний - соль физиологически нейтральная, по­этому не мешает растворяющему воздействию корневых выделений на фосфорит, в отличие от натриевой и кальциевой селитр. Для решения этого вопроса были поставлены опыты с изолированными культурами, когда фосфорит находился в одном сосуде, а азотно­кислый аммоний - в другом. Оказалось, что только при непосредст­венном соприкосновении азотнокислою аммония с фосфоритом корни используют его фосфор;

3. азотнокислый аммоний оказывает прямое растворяющее действие на фосфорит, не зависящее от усвояющей деятельности корней. Опыт не подтвердил это предположение;

4. азотнокислый аммоний, вопреки ожиданиям, может являться солью физиологически кислой, но не со столь резко выраженной кислот­ностью, как сернокислый аммоний. Все опыты с азотнокислым ам­монием были краткосрочными, чтобы избежать влияния других факторов. Оказалось, что аммиак растения потребляют быстрее, чем анион азотной кислоты. Освобождением азотной кислоты и объясня­ется растворяющее действие азотнокислого аммония на фосфорит.

Д.Н. Прянишников на протяжении всей своей жизни не остав­лял без внимания вопросы азотного питания растений, и можно привести тому два ярких примера. В 1922 г. Дмитрий Николаевич узнал о работе итальянского исследователя Пантанелли (работа была опубликована в 1915 г., но во время войны в Россию зарубежная литература не поступала), в которой сообщалось, что проростки бобовых, развивающиеся на свету, из раствора азотнокислого аммония поглощали больше кислоты, чем основания. Это стояло в противоречии с данными Прянишникова.

Анализируя данные Пантанелли, Дмитрий Николаевич вы­сказал предположение, что растения в опытах Пантанелли страдали от кислой реакции растворов при недостатке углеводов. Этим и было вызвано их аномальное отношение к азотнокислому аммонию. Экспериментальной проверкой высказанных догадок Дмитрий Ни­колаевич демонстрирует пример широты и глубины мысли исследо­вателя, позволившей в ходе опытов не только подтвердить правиль­ность прежних открытий, но и совершить новые.

Дмитрий Николаевич ставит серию опытов со злаковыми и бобовыми культурами на свету и в темноте, в которых изучил, как целый ряд факторов сказывается на отношении растений к азоту аммиака и нитратов в азотнокислом аммонии. В этиолированных проростках разного возраста, а следовательно, разной степени ис­тощения углеводами, исследуется значение их запасов на поглощение аммиака и нитратов. И вот тут-то и обнаружилось, что «явление Пантанелли» можно наблюдать только на ростках, обедненных угле­водами: 5-дневные этиолированные проростки, помещенные в рас­твор азотнокислого аммония, поглощали из него преимущественно азот аммония, а 15-дневные - преимущественно азот нитратов. Это явление казалось парадоксальным: обедненные углеводами растения должны были бы предпочитать аммиак, а не нитраты, на восстанов­ление которых до аммиака нужна еще добавочная энергия. Оказалось, что недостаток углеводов раньше подавляет синтез амидов, чем редукцию нитратов. Повышенная концентрация азотнокислого аммо­ния в экспериментах Дмитрия Николаевича способствовала большему поглощению растениями азота нитратов, чем аммиака; такое же явление обнаружилось и в условиях кислой реакции среды.

Уже в 30-е гг. появились работы американских исследователей 0Майе1, 1931; 81аЫ, §Ьа\у, 1935), из которых следовало, что в первый период развития растения поглощают преимущественно аммиак, а в более позднее время - нитраты. Д.Н. Прянишников усмотрел в этом не только теоретический интерес, но и практическое значение: если это действительно так, то появляется возможность выбора наилучших форм азотных удобрений для поздних подкормок растений.

Дмитрий Николаевич не принял это на веру и считал необ­ходимым провести эксперименты. Он уже знал, что явление слабого поглощения аммония наблюдалось у этиолированных проростков, обедненных углеводами. Но как понять такой переход в опытах Сталя и Шайва с ассимилирующими растениями (овес и гречиха), которые будто бы до цветения предпочитают аммиак, а после - нитраты? Д.Н. Прянишников проанализировал постановку опытов американ­цами и обнаружил невероятно высокую дозировку азота в их опытах. Это позволило ему предположить, что при таком невероятном перекорме растений азотом в виде азотнокислого аммония кроме прямого поступления аммиака из этой соли имело место еще образо­вание аммиака за счет редукции нитратов. Благодаря избытку аммиак не мог быть весь потреблен в процессах синтеза, и получалась видимость лучшего поглощения нитратов, чем аммиака. Этот процесс должен сильнее сказаться после цветения, чем до него, так как к этому времени растения, уже построившие главную массу своих органов, снижают потребность в азоте, и наступает период преоб­ладания перемещения азотистых веществ из листьев к завязи над их поступлением извне. В этом случае влияние возраста может быть косвенное и дело не в изменении отношения растений к источнику азота, а в снижении общей потребности в нем.

Исследования были проведены по такой программе, которая еще раз может поразить тщательностью постановки эксперимента Дмитрием Николаевичем. Он не только повторил опыты амери­канцев, но при этом изменил концентрацию азотнокислого аммония, как в меньшую, так и в большую сторону по сравнению с той, что была. Кроме этого, он исследовал, не выделяют ли аммиак растения при повышенных концентрациях не только азотнокислого аммония, но и нитрата натрия.

Проведенные опыты подтвердили предположения Дмитрия Николаевича: не возраст, а концентрация раствора явилась фактором, вызывающим аномальное отношение растений к азоту аммиака и нитратов. Растения выделяли наружу аммиак при их «перекорме» и нитратным азотом.

История агрохимии не знает ни одной крупной проблемы, которая бы так полно и так всесторонне разрабатывалась, как вопрос усвоения растениями различных форм азота, изученный Д.Н. Пря­нишниковым. В ходе этих исследований не только были совершены открытия непреходящего значения, но и появились новые методы вегетационного опыта: текучих культур, стерильных культур, изо­лированного питания растений. Эти методы позволили агрохимикам разгадать многие тайны питания растений фосфором трудно­растворимых соединений и выявить у растений способности выделять через корневую систему минеральные и органические соединения.

В первый период своей научной деятельности, до революции, когда в нашей стране не было азотной промышленности, Д.Н. Пря­нишников решал проблему азота в питании растений как проблему физиологическую и биохимическую. Когда стало ясно, что в стране можно будет создать туковую промышленность, он исследует пробле­му азота как агрономическую народнохозяйственную. Он по праву - основоположник азотной промышленности у нас в стране. Еще в 20-е гг. широко было распространено мнение об отсутствии действия азотных удобрений на наших почвах. Дмитрий Николаевич в 1927 году в газете «Сельскохозяйственная жизнь» (№ 4. с. 14 - 17) выступа­ет со статьей «Хроническая погрешность в оценке действия мине­ральных удобрений», где обращает внимание на причины отсутствия положительного действия азотных удобрений. Дело оказалось в том, что даже в опытах испытывали очень низкие дозы азотных удобрений из-за крайней их дороговизны (пуд чилийской селитры в России стоил в три раза дороже пуда ржи). И после революции не отпускали средств на испытание достаточных доз азотных удобрений по этой же причине. Дмитрий Николаевич обратил особое внимание на то, каким опасным для жизни последствием может обернуться смешивание сиюминутных экономических проблем с необходимостью решения научных проблем. Так и случилось с азотными удобрениями. Когда в 20-х гг. возникла проблема, как территориально разместить заводы по синтезу аммиака и производству азотных удобрений, в стране не оказалось достаточно научных данных, позволяющих ответить на этот вопрос. Ответить на этот вопрос позволила серия опытов, организованная и проведенная во второй половине 20-х годов Д.Н. Прянишниковым и А.Н. Лебедянцевым.

Понимая всю значимость минерального азота в земледелии, Дмитрий Николаевич придавал исключительно большое значение биологическому азоту. Прошло более полувека со времени опублико­вания его монографии, но как актуальны его заключения и сегодня: «Во всех странах Запада и теперь продолжают идти комплексным путем и используют два пути связывания азота воздуха, а именно: путь технический, осуществимый при помощи дорогой аппаратуры только в определенных пунктах, где сосредоточены источники энергии (залежи угля, водопады), и путь биологический, возможный везде, потому что при нем используется солнечная энергия и не нужно никакой аппаратуры, ее заменяют клевер, люцерна и другие азотособиратели, фиксирующие азот воздуха за счет того же источни­ка энергии, при помощи которого они фиксируют и углерод. Оба пути разрешения азотного вопроса имеют свои положительные стороны и свои трудности, они взаимно друг друга дополняют, но друг друга совсем заменить не могут» (Прянишников, Избр. соч., М., 1955, Т. 4,

С. 73),

	СССР (1937г.)		Г ермания	Дания	США
	млн. т	%	%	%	%
Вынос азота урожаями Возвращение:	4,9	100	100	100	100
навоз и отбросы	1,1	22,4	42,2	55,5	56,5
Промышленность	0,2	4,1	22,5	10,0	6,5
Клеверища	0,2	4,1	14,5	25,6	19,6
Всего возвращалось	1,5	30,6	79,2	91,1	82,6
Дефицит	3,4	69,4	20,8	8,9	17,4

К биологическому азоту Дмитрий Николаевич относил и азот органических удобрений (навоз и отбросы). Страстно призывая к широкому использованию биологического азота в земледелии нашей страны, он делает сравнительный анализ баланса азота для разных стран, в том числе Германии и Дании, «...прошедших путь поднятия урожаев от средневекового уровня (7 ц/га) до современного (22 - 28 ц/га)».

Прянишников, Избр. соч., М., 1955, Т. 4, С. 77.

Рассматривая структуру азотного баланса, Дмитрий Никола­евич приходит к выводу, что необходимо увеличить приход азота как по линии азотной промышленности, так и сильно расширяя посевы азотособирателей.

В довольно не простой обстановке приходилось Дмитрию Ни­колаевичу вести борьбу за улучшение баланса азота в земледелии нашей страны. В статье «Травополье и агрохимия» он с горечью от­мечает: «...в одном из докладов, представленных на июньскую сессию Сельскохозяйственной академии им. Ленина, автор, идя вразрез с пожеланиями всех заинтересованных в поднятии наших урожаев, вдруг мечтает о том, чтобы во главу угла третьего пятилетия было поставлено «не усиление удобрения почв Союза, а приведение их в структурное состояние путем введения... травопольных севообо­ротов». На деле же травопольные севообороты, отличающиеся сильным участием злаковых, потребовали бы еще больше удобрений (прежде всего азотистых), чем плодосменные, для которых характер­но участие не азотопотребителей, а азотособирателей» (Прянишни­ков, Избр. соч., М, 1955, Т. 4,С. 222).

«...В травопольной системе некоторые видят какую-то панацею от всех зол, незаменимую «во все времена и для всех народов», забывая, что не может существовать одной системы, одинаково при­годной повсюду, как для малонаселенных, так и для густонаселен­ных районов, например, и для животноводческих хозяйств Заволжья и Казахстана, и для свеклосеющих хозяйств Северной Украины: если в первом случае уместно экстенсивное травополье, то во втором случае нужны интенсивные плодосменные севообороты. Следует говорить о географическом размещении разных систем и связанных с ними севооборотов в соответствии с общегосударственными интересами и учетом местных естественноисторических и хозяйственных условий и оставить мечту о каком-то «философском камне» универсального значения, о каких-то путях реформирования сельского хозяйства вне времени и пространства» (там же. С. 223).

В поисках источников и путей повышения плодородия почв и урожайности культур Дмитрий Николаевич придавал существенное значение фосфоритам как непосредственному источнику питания растений. Данные же по эффективности фосфоритной муки были весьма противоречивы.

Впервые в середине XIX века во Франции начали добывать фосфориты и успешно их использовать для коренного улучшения вересковых пустошей в Бретани. Тогда же и в России были открыты месторождения фосфоритов (подольские, курские и др.). А.Н. Энгель- гардт в 80-х гг. XIX века установил исключительно высокое положи­тельное действие фосфоритной муки на урожай растений в Смолен­ской области. В Курской же области, где добывали фосфориты, они не действовали. Попытки разгадать столь противоречивые данные не увенчались успехом. Полагали, что причины различного поведения фосфоритов кроются в их свойствах и в количестве осадков, вы­падающих в разных регионах. Однако этим не удалось объяснить противоречия в оценке фосфоритов.

Д.Н. Прянишников своими исследованиями внес полную ясность и в этот вопрос, разрешение которого позволяет до сих пор эффективно применять фосфоритную муку как непосредственное удобрение.

Недостаточно развитые в те времена химия почвы, учение о поглотительной способности почвы, физиология корневого питания растений не позволяли дать сколько-нибудь достоверного объяснения причин действия фосфоритов. После неудачного применения фос­форитов в черноземной зоне появилась даже гипотеза, будто недо­статок влаги мешает здесь усвоению растениями фосфора из фосфо­ритной муки, в то время как в зоне подзолистых почв хорошая увлажненность якобы имеет для этого решающее значение.

Таково было состояние вопроса, когда Д.Н. Прянишников начал заниматься им в 1898 г. Уже первые опыты показали, что толь­ко подзолистые и торфянистые почвы делают фосфор фосфоритов доступным и злакам; черноземы же не обнаружили этой способности; невелика она оказалась и у хорошо унавоживаемых окультуренных почв.

Необходимо заметить, что об этом же писал еще А.Н. Энгель- гардт, излагая результаты опытов в 1885 - 1886 гг.: «...Причиной слабого действия фосфоритной муки на яровые в нынешнем году главным образом было то, что фосфоритная мука была употреблена на хороших почвах, постоянно находившихся в культуре и хорошо удобрявшихся навозом» (Энгельгардт, Избр. соч., 1959, с. 405).

Об эффективности фосфоритной муки на разных почвах писал и П.А. Костычев. «Так как подзолистые почвы имеют кислую реак­цию, то на них, - отмечал он, - должны с успехом применяться сырые лишь размолотые фосфориты, фосфорная кислота которых на других нейтральных почвах не может быть доступною для растений» (Костычев, Избр. соч., 1949, с. 201).

Следовательно, уже с самого начала исследований Д.Н. Пря­нишникова не подтверждалось высказывавшееся ранее предположе­ние, будто действие фосфоритов зависит от климата, точнее от увлажненности района, ибо поставленные в одинаково благоприятные условия черноземные и подзолистые почвы вели себя совершенно по- разному в отношении к фосфоритам.

В те годы теория почвенной кислотности не была еще раз­работана, поэтому настоящее объяснение причин неодинакового от­ношения подзолистых почв и черноземов к фосфоритам лаборатория Дмитрия Николаевича смогла дать лишь десять лет спустя, уже после того, как выдающийся почвовед-агрохимик К.К. Гедройц обосновал свою теорию о ненасыщенности почв основаниями, т.е. о наличии в них в поглощенном состоянии ионов водорода, что и обуславливает потенциальную кислотность почв.

Уже в 1896 г. Дмитрий Николаевич приступил к изучению питания растений фосфором фосфоритной муки. Для решения во­проса он разделил его на четыре самостоятельные задачи: как от­носятся растения сами по себе к фосфоритам; какова роль почвы как посредника между удобрением и растением; какую роль играет при­рода фосфорита; каково значение сопутствующих удобрений. Ему удалось обнаружить, что природа растений имеет существенное значение: хлебные злаки не используют фосфор из фосфоритов, а люпин, гречиха, горох и отчасти горчица - хорошо усваивают. Это открытие было сделано при исследованиях в чистом кварцевом песке, промытом кислотой и водой для удаления следов Р2О5.

Почти параллельно в 1898 г. аналогичные результаты получил П.С. Коссович: растения, усваивающие Р2О5 из фосфорита, извлекали из него от 50 до 100 мг Р2О5 на сосуд, а злаковые в тех же условиях содержали Р₂0₅ немного более того, что было в семенах.

Установив существование различий между отдельными рас­тениями, Дмитрий Николаевич в ту пору не рассматривал, с чем эти различия связаны, и лишь спустя более десяти лет в его лаборатории начали исследования по этому вопросу.

Еще в 1864 г. Дитрих провел первые опыты по сравнению растворяющей способности корней по отношению к минеральному субстрату. Ему удалось обнаружить большое различие между отдель­ными растениями, но опыты Дитриха были несовершенны, так как он не давал своим культурам азота, и бобовые могли быть в более выгодном положении, чем все остальные растения. В 1896 г. Чапек пытался выяснить, содержат ли корневые выделения органические кислоты, но ему это сделать не удалось. Обнаружили яблочную кис­лоту в корневых выделениях растений почти одновременно Мазэ (во Франции в 1911 г.) и Шулов — в лаборатории Дмитрия Николаевича в 1912 г., где с этого времени начались очень интересные работы, связанные с поиском причин различной способности растений ис­пользовать фосфор из фосфоритов. В этих работах были сделаны открытия общебиологического значения, так как до них ничего не было известно о качественном составе корневых выделений.

М.К. Домонтович и А.Г. Шестаков обнаружили, что в при­сутствии люпина фосфор из фосфорита может быть использован и овсом. Применив метод периодического переливания жидкости из сосуда с люпином, получавшим фосфорит, в сосуд с овсом и обратно, было установлено, что люпин не только разлагает фосфорит, но еще и выделяет фосфор через корневую систему.

В настоящее время известно, что через корни растения могут выделять значительные количества органических и минеральных соединений, играющих исключительно важную роль для функциони­рования почвенной биоты.

Оказалось, что и природа самой почвы влияет на усвоение фос­фора фосфорита. Когда различные почвы были помещены в одина­ковые климатические условия (влажности, освещенности, темпера­туры), выяснилось, что на подзолистых почвах фосфориты эффектив­ны, а на черноземах - нет. Впоследствии К.К. Г едройц объяснил положительное действие фосфоритной муки на почвах подзолистого типа наличием в них обменной кислотности. В своих опытах Дмитрий Николаевич установил, что аморфные фосфориты эффективнее кристаллических и физиологически кислые минеральные удобрения способствуют усвоению растениями фосфора фосфоритной муки.

В дальнейшем исследования условий эффективности фос­форитной муки, используемой в качестве фосфорного удобрения, проводились учениками Д.Н. Прянишникова.

Так, А.Н. Лебедянцев в многолетних опытах на Шатиловской опытной станции (Орловская область) убедительно доказал, что фосфоритная мука может действовать не хуже суперфосфата и на деградированных черноземах, что объясняется наличием в них заметной потенциальной кислотности. Опыты показали также, что фосфоритная мука может быть с успехом применена на выщелочен­ных черноземах Курской, Воронежской, Белгородской и других областей России и на значительных площадях, занимаемых черно­земными почвами в лесостепной части Украины.

Другой ученик Д.Н. Прянишникова, профессор Б.А. Голубев, разработал простой и довольно надежный способ прогноза действия фосфоритов. Он определял в изучаемой почве наличие запаса легко­доступного растениям фосфора, поглотительную способность почвы и ее потенциальную кислотность. Если почва богата усвояемым фос­фором, то дальнейшие анализы нет смысла проводить: в нее не нужно вносить ни фосфорит, ни суперфосфат. Можно ограничиться рядко­вым внесением небольших доз суперфосфата при посеве культуры. Если усвояемого фосфора мало, проводят все перечисленные выше анализы почвы.

В первые годы XX века в России, по словам Дмитрия Николаевича, планомерной исследовательской работы в области агрохимии уделялось мало внимания, в то время как в Западной Европе и Америке агрономическая химия уже в XIX в. была представлена многочисленными кафедрами в вузах и большим числом опытных станций.

Дмитрий Николаевич Прянишников вместе с профессором Я.В. Самойловым принимает активное участие в организации первого Научного института по удобрениям (НИУ), который был открыт в 1919 г. в Москве в ведении Высшего совета народного хозяйства (ВСНХ). Дмитрий Николаевич заведовал агрохимическим отделом этого института с 1919 по 1929 г., и в первое время (до окончания строительства института) работы этого отдела производились в его лаборатории при Тимирязевской академии, где были составлен м сводки полевых опытов с удобрениями, проведенных ранее в стране. Под руководством Д.Н. Прянишникова и А.И. Лебедянцева впервые п 20-х гг. была организована широкая сеть географических полевых опытов, результаты которых стали основой плановых мероприятий по производству и применению минеральных удобрений в различных почвенно-климатических зонах Советского Союза.

Опыты географической сети Института удобрений, проводив­шиеся сотнями станций с разными культурами в различных районах страны выявили высокую эффективность минеральных удобрений, особенно в нечерноземной зоне (см. табл.) (Петербургский, 1962).