Теория минерального питания растений
Первые предположения о роли минеральных веществ в питании растений
Французский естествоиспытатель Б. Палисси еще в 1563 г. высказал мнение, что почва является источником минеральных веществ, необходимых растениям: «соль есть основа жизни и роста всех посевов», а навоз, вывозимый на поля, не имел бы никакого значения, если бы не содержал соль, остающуюся в нем от разложения сена и соломы. Если засевать поле несколько лет подряд, не внося навоз, то посевы извлекут из земли соль, необходимую им для роста; таким образом, земля обедняется солями и не дает урожаи. Эти представления о причинах истощения почвы и о необходимости возврата зольных веществ в виде удобрений получили научное подтверждение лишь 300 лет спустя.
В 1656 г. немецкий химик И.Р. Глаубер высказал предположение, что основным фактором урожайности является селитра, внесение которой в почву приводит к значительному росту урожая. Он связывал удобрительное действие навоза с образованием селитры. Однако взгляды Б. Палисси и И.Р. Глаубера не были оценены по достоинству — до открытия азота оставалось еще более 100 лет, а роль азота в жизни растений была установлена значительно позже.
В рукописях французского ученого Лавуазье, которые были опубликованы после его трагической смерти в 1794 г., высказаны основные положения минеральной теории питания растений, сформулированные на 50 лет раньше Либиха.
«Растения почерпают материалы, необходимые для своей организации, в воздухе, который их окружает, в воде, вообще в минеральном царстве».
Лавуазье
В области минерального питания растений некоторые взгляды были изложены в 1789 Рюккертом. Он отмечал, что каждое растение требует особого состава почвы, на которой оно удается лучше всего, и что некоторые растения при бессменных посевах без перерыва очень истощают поле. Возможность устранения такого истощения он видел в удобрениях, содержащих недостающее вщество. Рюккерт предложил теорию истощения почв, близкую к либиховской. Однако это верное положение не было убедительным для современников из-за недостаточного совершенства методик анализа почвы и растений.
Если теория корневого питания растений в XVIII в. еще не была обоснована, то роль атмосферы как источника углерода для растений была подтверждена работами Пристли (1775), Ингенгуза (1779) и Сенебье (1782), хотя для раскрытия механизма этого процесса и, в целом теории воздушного питания растений, потребовалось длительное время.
Более сложным путем развивалась теория корневого питания растений. Шведский химик Валериус, несмотря на известные работы Палисси, Глаубера и других ученых о значении минеральных солей в питании растений, в 1761 г. предположил, что растения питаются гумусом. Свои предположения он сделал из практического наблюдения о влиянии навоза и перегноя на плодородие почвы, ошибочно полагая, что растения прямым путем усваивают корнями гумус, а органические вещества почвы являются питанием для растений, тогда как остальные составные части носят вспомогательное значение, например, способствуют растворению жирных веществ гумуса (мела). Придерживался этой теории и активное её распространял крупнейший немецкий агроном А. Тэер (1752-1828).
А. Тэер считал, что плодородие почвы зависит от содержания гумуса и что, кроме воды, гумус является единственным веществом почвы, служащим пищей растениям. Минеральным веществам в рамках этой теории отводилась второстепенная роль, то есть как веществам, ускоряющим разложения гумуса и переводящим его в доступную форму. Поскольку Тэер пользовался большим авторитетом в то время, его взгляды и гумусовая теория питания растений получили широкое распространение.
Немецкий учёный Шпренгель — предшественник Либиха в своей книге «Учение об удобрениях» писал, что растения из неорганических веществ, получаемых из почвы и воздуха, образуют органические тела, используя свет, тепло, электричество и воду. Большое внимание он обращал на необходимость возврата утраченных почвой минеральных веществ, так как углерод, водород и кислород растения получают из воздуха, который в отличие от почвы остается одинаковым по составу. Шпренгель считал обязательным внесение в почву связанных форм азота, так как большинство растений не способны усваивать атмосферный азот. Таким образом, он создал учение о роли минеральных веществ для питания растений и необходимости их возврата в почву.
Отличие взглядов Шпренгеля и Либиха было в том, что первый считал главным источником углерода для растений углекислый газ воздуха, но не отрицал возможного использования перегноя почвы корнями. Не имея экспериментальных подтверждений, он не мог этого отрицать, поэтому в этой части его взгляды совпадали с гумусовой теорией питания растений.
Ю. Либих
Гумусовая теория питания растений была опровергнута после выхода в 1840 г. книги Юстуса Либиха (1803-1873) «Химия в приложении к земледелию и физиологии», имевшая огромное значение для понимания роли минерального питании растений.
Основным тезисом учения Либиха о питании растений является исключительно неорганическая природа веществ, поглощаемых растением. Перегной же служит источником углекислоты в почве, которая ускоряет выветривание силикатов и подготавливает минеральную пищу растениям.
Логическим продолжением минеральной теории питания растений Либиха стала теория удобрения и истощения почвы, обосновывающая необходимость севооборота. Либих полагал, что все растения истощают почву, но разные культуры истощают почву в неодинаково. Таким образом, чередование растений в севообороте только замедляет процесс истощения, но оно рано или поздно наступит, если не возвращать почве то, что было отчуждено культурами. Так как большая часть хозяйств вывозит зерно, значит, в первую очередь наступит дефицит фосфорных веществ, содержание которого в зерне выше, чем в соломе. В сою очередь, солома и сено идут на корм скоту и подстилку, попадая в конечном счет в виде навоза обратно в почву, в отличие от веществ, отчужденных с зерном.
Эти взгляды Либиха о необходимости внесения прежде всего фосфатов, впоследствии нашли подтверждение в опережающем использовании фосфатов в сравнению с другими минеральными удобрениями. Для выделения растворимых однокальциевых фосфатов он предлагал обрабатывать кости серной кислотой. Более интенсивное развитие производства фосфорных удобрений получила технология, в которой серной кислотой обрабатывали фосфориты. Впервые эта технология была предложена Лоозом в 1843 г. в Англии.
Либих настаивал на необходимости возврата в почву тех минеральных веществ, которыми она особенно истощена. Если эти минимумы не устранить, другие вещества окажутся бесполезными. Это положение получило название «либиховского закона минимума», хотя сам Либих этот термин не использовал, считая это положение относительным. В книге «55 тезисов» (1855) он отмечал:
«Элемент, полностью отсутствующий или не находящийся в нужном количестве, препятствует прочим питательным соединениям произвести их эффект или, по крайней мере, уменьшает их питательное действие».
Ю. Либих впервые сформулировал идею о сознательном регулировании обмена веществ между человеком и природой.
«Учение о необходимости возврата представляет, как бы ни пытались ограничить его значение, одно из важнейших приобретений науки».
К.А. Тимирязев
«…Всякая почва лишь в том случае может считаться вполне плодородной для того или иного вида растений, скажем для пшеницы, если каждая из частиц ее, соприкасающихся с корнями, содержит все необходимые питательные вещества и при том в такой форме, которая позволяет корням усваивать эти вещества на любом этапе развития растения, в должное время и в надлежащем их взаимном соотношении»
Ю. Либих, 1840.
Либих придавал значение многообразию совокупности факторов, влияющих на урожай, таким как географическая широта местности, положение её над уровнем моря, годовое количество осадков, распределение их по месяцам, средняя температура весны, лета и осени, максимальные и минимальные температуры в течение года, физические, химические и геологические свойства почв. Таким образом он подходил к оценке плодородия с учетом комплекса факторов. Ему не была известна роль биологических свойств почвы, так как лишь через 35-40 лет после смерти Либиха была установлена роль почвенных бактерий в образовании нитратов и других процессов.
Либих не ставил экспериментов с растениями, обосновывая свои положения из общих соображений о круговороте вещества в земледелии и химического анализа растений.
Ю. Либих из-за поспешности в практической реализации своих выводов, сделал несколько ошибочных предположений. Так он считал, что аммиака и окисленных форм азота в воздухе достаточно, чтобы обеспечить почву эти элементом и удовлетворить потребность растений. Обогащение бобовыми растениями почвы азотом он объяснял тем, что за долгий период роста они поглощают больше аммиака из воздуха и азота, поступающего с осадками. По этой причине ценность навоза он определял по содержанию зольных веществ — калия и фосфора.
Развитие теории минерального питания растений
Теория минерального питания получило развитие в опытах по выращиванию растений на бесплодных средах: воде и песке, при добавлении в них необходимых минеральных солей. В 1858 г. Кноп и Сакс смогли довести растения при выращивании на искусственных питательных средах с использованием минеральных веществ до полного созревания.
Значение азота в питании растений была изучена Ж.Б. Буссенго (1802-1887). С 1836 г., будучи профессором Лионского университета, он исследовал баланс прихода и расхода питательных веществ за севооборот и определил роль бобовых в обогащении почвы азотом. Ряд его работ по изучению круговорота веществ в земледелии стали основой создания новой науки — агрохимии. Совмещение либиховского положения о роли зольных элементов и утверждение Буссенго о значении азота позволили развить теорию корневого питания растений.
Буссенго свою азотную теорию удобрения противопоставил гумусовой теории Тэера. Истощение плодородия почв связывалось им с выносом азота с урожаем. Он установил, что некоторые культуры, например, клевер и люцерна, способны обогащать почву азотом, что было доказано им точными агрохимическими исследованиями в полевых экспериментах в севооборотах. Факт устранения азотного дефицита в севообороте за счет клевера и люцерны, был установлен им в 1836-1838 гг. Одновременно было показано, что количество углерода в урожае не зависит от его количества в навозе, а источником углерода для растений является диоксид углерода воздуха.
Буссенго проводил точные агрохимические и физиологические эксперименты, подчеркивая тем самым, что для проверки мнения ученого «нужно спрашивать мнение самого растения». Его по праву считают основателем агрохимии.
Буссенго кроме полевых опытов проводил исследования по азотному питанию растений в специальных сосудах, положив этим начало вегетационному методу. Им поставлен ряд экспериментов по ассимиляции углерода растениями, подтвердивших то, что углекислый газ атмосферы служит источником углеродного питания растений. Было изучено влияние внешних условий на ассимиляцию углерода листьями. Эти работы положили начало биохимическому направлению в агрохимии.
В 1886 г. была опубликована работа Гельригеля об усвоении азота бобовыми растениями. Клубеньки на их корнях были обнаружены М.С. Воронином ещё в 1865 г., но связь между ними и усвоением азота не была установлена. Гельригель, проведя серию опытов, сделал вывод, что бобовые, развиваясь на почве, содержащей определенные бактерии, заражаются ими и образуют на корнях клубеньки, после чего приобретают способность усваивать атмосферный азот. При этом бобовые накапливают в почве органическое вещество, но и одновременно с этим являются азотособирателями. После хорошего клеверного травостоя почва получает азота и органического вещества столько же, сколько от внесения 30-35 т/га навоза.
Развитие теории питания растений стало причиной применения в сельском хозяйстве минеральных удобрений. В середине XIX в. в сельском хозяйстве нашли применение два минеральных удобрения: чилийская селитра и суперфосфат. В 1865 г. в Стассфурте началась добыча калийных солей.
Развитие агрохимии в России до Революции 1917 года
Развитие агрохимии в России тесно связано с совершенствованием систем земледелия, формированием взглядов на питание растений, созданием научной методики химических и биологических исследований, введением количественных методов изучения превращения веществ. В XIV-XVI вв. в земледельческих хозяйствах широкое распространение приобретает парово-зерновая система с трехпольным севооборотом, вводится практика внесения навозом.
Огородная и садовая культура земледелия в дворянских поместьях и в городских купеческих владениях, приобретала все большее значение с XV-XVI вв., совершенствовала представления о природе в области ботаники и химии. Так, в наставлениях «Домостроя» во второй половине XVI в. даны указания для ведения огородничества: как копать гряды, удобрять навозом, разводить семена, бороться с вредителями растений и т.д.
Вторую половину XVIII в. благодаря становлению наук в России и работам многих ученых того времени над вопросами земледелия и удобрений можно считать периодом возникновения русской агрономической науки.
М.В. Ломоносов
Михаил Васильевич Ломоносов (1711-1765) — основоположник естествознания в России. В 1753 г. в своей работе «Слово о явлениях воздушных» он писал:
«Преизобильное ращение тучных дерев, которые на бесплодном песку корень свой утвердили, ясно изъявляет, что жирными листами жирный тук из воздуха впитывают».
Первым высказывал предположения о происхождении гумуса и чернозема. В книге «О слоях земных» он дал объяснение происхождению гумуса почвы:
«Нет сомнения, что чернозем не первообразная и не первозданная материя, но произошел от сожития животных и растущих тел со временем».
Ломоносов считал, что при образовании гумуса в естественных условиях происходят те же процессы, что и в культурных почвах при разложении навоза и образовании пахотных земель.
В 1765 г. было учреждено Вольное экономическое общество (ВЭО), сыгравшее в последующие 100 лет важную роль в развитии агрономической науки. В трудах общества регулярно публиковались работы по вопросам применения удобрений.
А.Т. Болотов
Андрей Тимофеевич Болотов (1738-1833) — выдающийся ученый- агроном, активно ратовал за развитие и широкое использование сельскохозяйственных знаний, автор важных статей по удобрению полей и плодородию почв. Посвятил много времени изучению удобрений — навоза, навозной жиже, золы и извести. Он писал, земли во многих местах без навоза не дают хороших урожаев, а навоза в хозяйствах мало, так как мало скота от недостатка кормов, поэтому чтобы иметь их больше, надо иметь удобрения.
А.Т. Болотов поднимал вопрос:
«…об употреблении в пользу скотского навоза в степных и таких местах, где земли оным унаваживать обыкновения нет».
Уже тогда он отмечал, что черноземы выпахиваются и нуждаются в удобрениях. В статье «О навозных солях» он писал об образовании доступных растениям питательных веществ из органических удобрений. А.Т. Болотов уделял внимание плодородию почв, отмечая, что первым предметом хлебопашества является качество земли, необходимо понимать, «к чему земля наиспособна». Плодородие почвы он связывал с биологическими особенностями растений, а качество (плодородие) рекомендовал определять путем проведения опытов с удобрениями.
И.М. Комов
Иван Михайлович Комов (1750-1792) в 1789 г. в своей книге «О земледелии» изложил научные основы земледелия. Он писал, что прежде чем «давать правила, как каждую землю удобрять и как какое растение сеять, надобно показать начала и источники, откуда оные правила истекают».
И.М. Комов детально описал свойства различных почв и дал указания по определению плодородия по морфологическим и геоботаническим признакам, по проведению химического и механического анализа почв, об определении содержания глины, песка, извести и гумуса.
«Узнавши, таким образом, свойства земли, главное земледельца дело состоит в том, чтобы худую землю удобрить и, удобрив, стараться, чтобы доброты не теряла».
Много внимания уделено им вопросам известкования почв, применения золы, торфа, навоза и других местных удобрений:
«Известь глинистую почву делает не только рыхлой, но и всякую кислоту, в глинистой по большей части земле находящуюся, истребляет».
Комов предлагал и считал полезным использовать земледельческий опыт Англии и других европейских стран.
А. Пошман
Антон Пошман в 1809 г. опубликовал книгу «Наставление о приготовлении сухих и влажных туков», в которой предложил использовать «сухие туки», представляющие в первую очередь золу от сжигания растений и органических отходов. Отмечая важность сочетания навоза и «сухих туков», он рекомендовал смешивать навоз с известью, мусором, золой, сухими туками, то есть готовить компосты.
«Свойство извести можно почитать за побудительную силу произрастания».
А. Пошман
Ему принадлежит идея приготовления искусственных минеральных удобрений — приготовление сухих туков из различных органических веществ. Пошман догадывался о значении азота в питании растений, но ошибочно полагал, что зола притягивает из воздуха азот и кислород, образуя селитру.
А. Пошман не являлся сторонником идеи универсальных, применимых к любым независимо от местных условиям, агрономических приемов.
М.И. Афонин
Матвей Иванович Афонин (1739-1810) — первый русский профессор, читавший курс агрономии, когда в 1770 г. в Московском университете началось ее преподавание. В том же году на торжественном собрании Московского университета он произнес речь о значении органического вещества почвы в земледелии.
М.Г. Павлов
Михаил Григорьевич Павлов (1793-1840) — профессор Московского университета, выдающийся деятель русской агрономической школы. В 1818 г. он был командирован в Европу, где изучал агрономию и работал у А. Тэера, создавшего гумусовую теорию питания растений.
М.Г. Павлов был редактором журнала «Русский земледелец», в котором уделял достаточно много внимания вопросам агрономической химии. В 1825 г. он опубликовал книгу «Земледельческая химия», а потом «Курс сельского хозяйства», в которых изложил взгляды на питание растений и на использование удобрений. М.Г. Павлов был сторонником гумусовой теории питания Тэера, поэтому современники его называли «русским Тэером».
«Удобрить землю — значит сделать ее более плодоносною, нежели каковою она находится».
М.Г. Павлов
«Землеудобрение» позволяет улучшить физические свойства, устранить кислоты, ускорить разрушение органических веществ почвы и повысить плодородие. Последнее, по мнению Павлова, заключается в умножении в почве питательных веществ или вознаграждения того, что похищается из земли возрастающими растениями, с помощью органических удобрений. М.Г. Павлов организовал и заведовал опытном полем и земледельческой школой, где реализовывал свои взгляды на сельское хозяйство, он стал первым организатором опытного дела в России.
М.Г. Павлов не высказывался относительно роли азота, фосфора, калия и минеральном питании, считая, что материалом для питания растений являются «чернозем» (гумус), вода и углекислота.
После выхода в 1840 году книги Ю. Либиха «Химия в приложении к земледелию и физиологии растений» гумусовая теория питания растений была опровергнута. На русском языке эта книга была опубликована в 1864 г. С созданием учения о химических элементах и химическом составе растений стало возможным развитие теории минерального питания растений до ее современного понимания. С 40-х годов XIX столетия началось экспериментальное агрохимическое изучение роли отдельных видов минеральных удобрений.
Д.И. Менделеев
Дмитрий Иванович Менделеев (1834-1907) — великий химик, но круг его научных интересов включал и сельское хозяйство, в том числе агрохимию. В 1869 г. на съезде естествоиспытателей в Москве он выступил с докладом об агрохимических опытах. Его взгляды на производство и применение удобрений, обработку почвы не потеряли актуальности до настоящего времени. В частности, следующие:
- О постановке опытов по изучению эффективности удобрений, применительно к различным зонам России.
В своем докладе «Об организации сельскохозяйственных опытов» на заседании 1-го отделения Вольного экономического общества (3. IV 1866) он изложил свои взгляды:
«Опыты… необходимы для нас как для того, чтобы ближе узнать условия русского земледелия, так и для того, чтобы избрать из научных выводов некоторые выгодные для сельского хозяйства. Такие опыты могут послужить немало и в самой науке, если будут ведены по строгим способам».
Д.И. Менделеев
Д.И. Менделеев поставил опыты в четырех пунктах Московской, Петербургской, Симбирской и Смоленской губерний, но это были полноценные агрохимические исследования с подробным изучением почвы, ее состава, влияния на удобрения, климата. Он говорил, что опыты должны быть научными, с программой и большой повторностью, а кое-как сделанные опыты скорее вредны. Будучи сторонником точной экспериментальной науки, он считал, что к земледелию необходимо прикладывать точные науки, проводит повторения полевых опытов и применять математическую обработку результатов.
- О необходимости широкого использования минеральных удобрений:
«Употребление искусственных удобрений дает возможность быстро исправлять недостатки почвы, заменить навоз разными отбросами, позволяет доводить культуру до высшего совершенства при всех недостатках почвы».
Д.И. Менделеев
Почвы истощаются и в них требуется вносить питательные вещества, но навоза мало, поэтому, надо найти иные источники питательных веществ для растений. Для этого ставились опыты Вольного экономического общества с минеральными удобрениями.
Д.И. Менделеев предлагал обратить внимание на фосфорные и на «щелочно-поташные», то есть калийные удобрения, а также изучение форм удобрений.
- О комплексном использовании приемов создания урожая. В агрономической науке Менделеев центральное место отводил агрохимии, считая, что научные начала в сельском хозяйстве распространились благодаря интересу химиков, а основные положения агрохимической науки — возврат питательных веществ, теория удобрения, теория питания — выведены из химических исследований.
Д.И. Менделеев полагал, что истощения почв бояться не следует, так как будущие поколения сумеют найти необходимые вещества для внесения в почву. Он был сторонником широкого использования в земледелии навоза, азотных удобрений и извести, которые в условиях Нечерноземной зоне давали хороший результат, но недооценивал фосфорные удобрения, которые в его опытах действовали менее эффективно.
В то же время Д.И. Менделеев был сторонником всестороннего подхода к повышению продуктивности земледелия:
«Я восстаю против тех, кто печатно и устно проповедует, что все дело в удобрении, что, хорошо удабривая, можно и кое-как пахать».
А.Н. Энгельгардт
Александр Николаевич Энгельгардт (1832-1893) — профессор химии Петербургского земледельческого института, крупнейший общественный деятель того времени. Оставил глубокий след в истории отечественной агрохимии, доказал эффективность фосфорных удобрений.
А.Н. Энгельгардт провел исследования по применению фосфоритов для производства удобрения, обследовал фосфоритные залежи в Курской, Смоленской, Орловской и Воронежской губерниях. Благодаря его деятельности и возросшего интереса к использованию минеральных удобрений в России началась разработка залежей фосфоритов. В 1868-1869 гг. начали работать первые туковые заводы по размолу фосфоритной муки.
«В фосфоритной муке мы имеем могущественное средство для разработки наших пустошей, составляющих в северной России главную массу угодий».
А.Н. Энгельгардт
Зону эффективного применения фосфоритной муки, в которой преобладают дерново-подзолистые почвы, Д.Н. Прянишников назвал «энгельгардтовской зоной применения фосфоритной муки».
А.Н. Энгельгардт первый рассмотрел вопрос о применении минеральных удобрений и травосеяния, сочетания фосфорных удобрений и сидерации для обогащения почвы азотом.
В книге «Химические основы земледелия» он отмечал необходимость возвращения питательных веществ в почву, вынесенных растениями с урожаем, указывая что с навозом в почву возвращается только часть питательных веществ, содержащихся в соломе и сене, остальные питательные вещества, находящиеся в зерне, скоте, молочных продуктах, обратно в почву не возвращаются. Он видел зависимость эффективности удобрений от наличия усвояемых питательных веществ в почве: чтобы растения росли и давали урожай, мало, чтобы в среде находились питательные элементы, но «эти элементы должны находиться в виде тех соединений, которые годны для питания растений».
А.Н. Энгельгардт стремился создать интеллигентных земледельцев. С его именем связано становление сельскохозяйственного опытного дела на севере Нечерноземной полосы России.
А.Е. Зайкевич
Анастасий Егорович Зайкевич (1842-1931), профессор Харьковского университета, первый показал, что черноземы, несмотря на высокое содержание гумуса, прекрасно отзываются на внесение минеральных удобрений.
А.Е. Зайкевич создал научные основы технологии внесения удобрений: механизированное местное, рядковое внесение. Он много внимания уделил организации опытного дела в России, ставил опыты с удобрениями, по агротехнике, изучая зависимость урожайности разных сортов растений от удобрений, обработке паров, глубины вспашки.
П.А. Костычев
Павел Андреевич Костычев (1845-1895) — педагог, исследовал черноземные почвы России. В труде «Почвы черноземной области России, их происхождение, состав и свойства» развил учение о факторах почвообразования чернозема. Уделил большое внимание изучению фосфатного режима почв и применению фосфорных удобрений. В труде «На каких почвах фосфоритная мука увеличивает урожаи. Исследование подзола и причины улучшения его фосфоритной мукой» он отмечал, что подзолистые почвы содержат большое количество органических фосфатов.
В 1884 г. вышла в свет книга П.А. Костычева «Учение об удобрении», в которой он критиковал «теорию полного возврата», предложенную Ю. Либихом. Он отмечал, плодородие почвы зависит не только от количества питательных веществ в ней, но и от структуры и других физических свойств, связывая их с накоплением перегноя.
Взгляды П.А. Костычева на минерализацию органического вещества в почвах, значение поглощающего комплекса почвы, поглощенных оснований и почвенного раствора, структурообразование почвы, мобилизацию естественных запасов минеральных веществ в основном совпадают с современными представлениями. Он отмечал, что мобилизация естественных питательных веществ почвы не позволяет обойтись без внесения удобрений.
«При возделывании сельскохозяйственных растений уже давно заметно было, что всякие почвы, с которых получаются урожаи в течение более или менее долгого ряда лет, истощаются, т.е. начинают приносить все меньшие и меньшие урожаи».
П.А. Костычев, 1908.
Костычев стал первым русским агромикробиологом, основополжником биологического направления в агрономической химии, в последствии получившем развитие в работах П.С. Коссовича и Д.Н. Прянишникова.
К.А. Тимирязев
Климент Аркадьевич Тимирязев (1843-1920) внес большой вклад в развитие не только физиологии растений, но и всей агрономической науки. Высоко оценивал вклад Либиха в обоснование идей рационального земледелия. Его положения о возврате в почву уносимых с урожаем питательных веществ и о зависимости урожая от питательного вещества, находящегося в минимуме, К.А. Тимирязев называл основным законом. Главные пути в повышения продуктивности земледелия он считал в клеверосеянии и применении минеральных удобрений.
К.А. Тимирязев придавал значение биологической фиксации азота бобовыми растениями, а возможность получения азотных удобрений от азота воздуха назвал поразительным результатом научного творчества, обещающим крутой поворот в земледелии. Он высказывался за подтверждение научных достижений в полевых опытах в хозяйствах, считая это лучшим средством подать крестьянину мысль повторить его в своем хозяйстве.
Задачи земледелия, сформулированные К.А. Тимирязевым, в полной мере относятся и к современной агрохимии. К основной научной задаче он относил изучение особенностей выращивания сельскохозяйственных растений, учет их требований к условиям внешней среды. Изучая вопросы физиологии растений и ведя работы по ассимиляции в области, граничащей с физикой, К.А. Тимирязев всегда подчеркивал близость агрономической химии и физиологии растений. Он боролся с узким практицизмом, мешающим глубине научного исследования.
Тимирязев был сторонником широкого использования вегетационного метода. Им был построен первый вегетационный домик в России в 1872 г. в Петровской земледельческой академии. На основе его работ впоследствии были разработаны методы изолированного питания растений (И.С. Шулов), метод текучих растворов (П.С. Коссович), метод стерильных культур в лаборатории Д.Н. Прянишникова (И.С. Шулов и Г.Г. Петров).
В книге «Земледелие и физиология растений» (1937), представляющей сборник избранных лекций, речей и переводов конца XIX — начала XX в. и посвященная учителю К.А. Тимирязева агрохимику Ж.Б. Буссенго, он писал:
«Живется хорошо растению — хорошо живется человеку; гибнет растение — неминуемое бедствие грозит и человеку».
Отсюда он делал важный вывод: для того чтобы накормить человека, необходимо накормить растение:
«… все задачи агрономии, если вникнуть в их сущность, сводятся к определению и возможно точному осуществлению условий правильного питания растений».
В понимании К.А. Тимирязева наука «агрохимия» не может быть изолирована от смежных отраслей естествознания, указывая на её неразрывную связь с физиологией растений и земледелием, называя физиологию растений дочерью агрохимии. Именно эти два направления определили прогресс земледелия в XIX в.
«Успехи агрономической химии, появление новых методов расширяют область науки, но только проверка непосредственно на растении сообщает полную достоверность ее объяснениям и выводам. Земледелие стало тем, что оно есть, только благодаря агрономической химии и физиологии растений; это очевидно и доказывается самой историей».
К.А. Тимирязев
Говоря о взаимосвязи и взаимозависимости наук, К.А. Тимирязев проводит аналогию: физиология животных — медицина, физиология растений (физиология питания) — агрономия:
«Подобно тому как физиология животных обязана своим началом медицинским школам, так физиология растений будет в значительной мере обязана своим развитием агрономическим школам, и в настоящее время сельскохозяйственные академии, опытные станции, кафедры агрономической химии едва ли не важнейшие центры, в которых развивается физиология растений, в особенности же физиология питания».
К.А. Тимирязев в XIX в. впервые в мире стал читать лекции по земледельческой химии.
«Она [агрономическая химия] имеет своим предметом изменения и превращения вещества, связанные с ростом и питанием растений».
К.А. Тимирязев
Само земледелие К.А. Тимирязев характеризовал:
«… нигде, быть может, ни в какой другой деятельности не требуется взвешивать столько разнообразных условий успеха, нигде не требуется таких многосторонних сведений, нигде увлечение односторонней точкой зрения не может привести к такой крупной неудаче, как в земледелии»
Поэтому земледелие должно быть научным и рациональным, а научным оно становится, когда в его основе лежит физиология растений и агрономическая химия. В философии К.А. Тимирязева знание как цель — это наука, знание как средство — это искусство.
«Искусство же земледелия, искусство, опирающееся на точные данные науки, состоит в том, чтобы освободить растение, а, следовательно, и земледельца от власти земли».
К.А. Тимирязев
«Узнать потребность растения — вот область теории; прибыльно… удовлетворить эти потребности — вот главная забота практики».
К.А. Тимирязев
Тимирязев заложил основу листовой диагностики минерального питания:
«Вы подумайте только, когда растение голодно, оно само звонит, чтобы его накормили.»
Он первым в России начал исследовать физиологическое и биохимическое значение микроэлементов в жизни растений, в частности, исследования влияния железа, никеля, марганца, кобальта и цинка на превращение филоксантина в хлорофиллин. Впоследствии эти и подобные исследования положили начало агрохимии микроэлементов.
Д.А. Сабинин
Дмитрий Анатольевич Сабинин (1889-1951) — детально изучил вопросы минерального питания растений и физиологии корневой системы, ее проницаемости и способности поглощать, выделять и перерабатывать минеральные и некоторые органические вещества, заложив тем самым направление по изучению минерального питания растений и утвердив представления о синтетической способности корневой системы.
Результаты научной деятельности Д.А. Сабинина изложены в его многочисленных научных трудах, особенно оцененной из которых является монография «Физиологические основы питания растений», изданная в 1955 г. после смерти ученого.
Д.А. Сабинин вел научно-педагогическую деятельность, особенно в период заведования лабораторией физиологии растений в ВПУА (1932-1941) и кафедрой физиологии растений в Московском государственном университете им. М.В. Ломоносова.
Идеи Д.А. Сабинина получили свое развитие в последующих исследованиях И.И. Колосова, Н.З. Станкова, И.В. Мосолова. Его ученики и последователи хорошо отзывались о своем учителе, характеризовали его как обаятельного душевного человека, смелого ученого-новатора, оригинального мыслителя и исследователя, талантливого педагога, которым по праву может гордится отечественная наука.
П.С. Коссович
Петр Самсонович Коссович (1862-1915) — исследователь и общественный деятель, отличался широтой и разнообразием изучавшихся им вопросов, их практической направленностью. Он подтвердил вывод Д.Н. Прянишникова о способности питания растений аммиачным азотом постановкой прямых опытов в стерильных условиях, исключающих возможность нитрификации аммонийного азота, что стало причиной развития производства и широкого применения аммиачных удобрений.
П.С. Коссович установил, что бобовые растения усваивают свободный азот корнями и, следовательно, вероятным местом синтеза азота в растениях являются корни, на которых находятся клубеньки. Изучая усвоение свободного азота, он доказал, что биологический синтез азота могут осуществлять также свободно живущие бактерии — азотобактер и клостридии.
П.С. Коссович показал различную способность растений усваивать фосфор труднорастворимых форм фосфатов, которая зависит от биологических особенностей растений, типа почвы и сопутствующих удобрений.
Изучая клевероутомление почвы, он вегетационными опытами установил основную причину — недостаток питательных веществ в почве, прежде всего фосфора и калия. Внесение минеральных удобрений, и особенно фосфорных, под клевер является мерой борьбы с клевероутомлением.
П.С. Коссовичу удалось экспериментально решить практический для сельского хозяйства вопрос: биологическая иммобилизация азота почвы при внесении соломы или свежего неперепревшего навоза. Для этого был поставлен опыт с овсом и викой. Внесение в почву соломы привело к уменьшению урожая овса, но не уменьшило урожай вики, которая обеспечивала его за счет азота воздуха. Таким образом, были научно обоснованы приемы хранения навоза и использование его на удобрение.
Большой вклад П.С. Коссович внес в организацию издания «Журнала опытной агрономии», ставшим на протяжении многих лет единственным периодическим научно-агрономическим журналом в России. Он был также одним из первых русских геохимиков. В частности, ему принадлежит работа о круговороте серы и хлора в природе, показал возрастающую зависимость количества серы, попадающего в почву из атмосферы, с увеличением количества заводов и фабрик.
К.К. Гедройц
Константин Каэтанович Гедройц (1872-1932) — ученик П.С. Коссовича. Разработал методики вегетационного опыта, изучал фосфоритование и известкование почвы, определил потребности клевера в фосфатах, разрабатывал учение о солонцеватости почв. Мировую известность К.К. Гедройцу принесли исследования по изучению почвенно-поглощающего комплекса и поглотительной способности почв, начатые им в 1910 г. и изложенные в трудах «Учение о почвенной поглотительной способности» и «Почвенный поглощающий комплекс и почвенные поглощенные катионы как основа генетической почвенной классификации».
Эти работы, а также «Химический анализ почв» сыграли важную роль в развитии почвоведения и агрохимии, в теоретическом обосновании известкования и химической мелиорации солонцов.
Он выдвинул положение о способности почв обменивать содержащиеся в поглощающем комплексе поглощенные катионы (металлы и водород), причем количество катионов, поглощенных почвой, эквивалентно количеству катионов, вытесненных из почвенного раствора, а скорость реакции обмена моментальная.
В.В. Докучаев
Василий Васильевич Докучаев (1846-1903) — выдающийся русский почвовед. Он писал, что улучшение сельскохозяйственной культуры может пойти правильным, надежным путем при всестороннем изучении почв. Главной задачей изучения почв он видел в управлении происходящих в них процессах, определяющих плодородие, устойчивость и высоту урожаев сельскохозяйственных культур.
В своих работах по классификации и оценке земель В.В. Докучаев учитывал процесс окультуривания почв от внесения навоза. В 1892 г. он написал книгу «Наши степи прежде и теперь», как отклик на сильную засуху 1891 г. в черноземной полосе России. В книге приведен анализ причин засухи и изложен план преобразования природы и реконструкции системы земледелия черноземной полосы для получения высоких и стабильных урожаев.
Система мероприятий, разработанная В.В. Докучаевым, направлена на регулирование водного хозяйства в степных районах. Вековой опыт местных жителей и научные исследования, проведенные в южной степи, показывают, что черноземная зона подвергается медленному прогрессирующему иссушению. Главными из предложенных мер были: регулирование рек, оврагов и балок; регулирование водного хозяйства в открытых степях, на водораздельных пространствах; нормирование соотношения посевных площадей пашни, лугов, лесов, водных объектов и совершенствование системы обработки почвы в степном зоне.
В.В. Докучаев добился организации специальной экспедиции, которую сам и возглавил, организовал сеть опытных станций, проверяя на практике эффективность своего плана и предложенных мер. Разработанный им комплекс мероприятий был применен с учетом местных условий на Каменностепной опытной станции, ныне НИИСХ Центрально-Черноземной зоны им. В.В. Докучаева, что позволило на протяжении многих лет получать в условиях черноземной степи высокие и стабильные урожаи зерновых и других культур.
В.В. Докучаев отмечал и важность подготовки квалифицированных специалистов-агрономов, для чего необходима организация высших учебно-агрономических институтов. Он впервые показал роль почвы в жизни природы и человека. В его учении она рассматривается как естественно-историческое тело, в котором, как в зеркале, отражаются вековые взаимодействия между мертвой и живой природой, включая деятельность человека. Поэтому отечественные и зарубежные ученые называют В.В. Докучаева одним из основателей учения о биосфере.
В.В. Докучаев поддерживал идею разработки и развития отечественной зональной агрономии и выступал против слепого следования и копирования достижений агрономии западноевропейских стран.
Советский период
Д.Н. Прянишников
Дмитрий Николаевич Прянишников (1865-1948) — основоположник советской агрохимии, обосновал теорию аммиачного и нитратного питания растений, привел исчерпывающие рекомендации по производству и применению аммиачных удобрений, провел работы по теории азотного обмена, обосновал условия эффективного применения фосфоритов на кислых почвах, заложил положения о возрастающем плодородии почв и использовании атмосферного азота биологическим путем в сочетании с внесением азотных удобрений.
В 1887 г. Дмитрий Николаевич поступил в Петровскую академию, в которой проработал всю жизнь. Здесь он получил магистерскую степень по агрономии (1890), профессорствовал (1895-1948), впервые в мире в 1896 году ввел в практику студентов постановку вегетационных опытов, замещал директора по учебной части в 1907-1913 гг., а с 1916 г. сам стал директором. До последних своих дней в «Петровке» возглавлял созданную им кафедру агрономической и биологической химии.
В агрохимии и практике химизации земледелия практически нет ни одного теоретического направления, в котором отсутствует влияния работ Д.Н. Прянишникова и его учеников.
Он активно пропагандировал внедрение и освоение всего нового, передового, выступал против ошибочных положений в науке и того, что мешало научно-техническому прогрессу в сельском хозяйстве, тормозило развитие производства минеральных удобрений в химической промышленности.
Применение агрохимических знаний на практике Д.Н. Прянишников рассматривал как средство повышения производительности труда. Зачем это было необходимо, если Россия, издавна считавшаяся аграрной страной, вывозила хлеб в другие страны? Ответ на этот вопрос в трудах Д.Н. Прянишникова: дело не в том, что Россия из года в год собирала высокие урожаи хлебов, а в том, что она была аграрной страной по составу населения, страной, в которой крестьяне питались по-вегетариански (описание благополучной деревни С. Есениным: «…по праздникам — мясо и квас…»). Другие страны, такие как Германия, покупали русский хлеб на корм скотине, получая при этом 1 фунт мяса из 4-5 фунтов зерна. Средний урожай пшеницы в 1908-1912 гг. в России составлял 45 пудов, тогда как в Германии — 140 пудов.
Д.Н. Прянишников отмечал: «Россия должна избегнуть противоречия между улучшением питания населения и экспортом», для чего необходимо «создать действительные избытки хлеба» при помощи средств обработки почвы, механизации или «химификации», как в то время называли использование минеральных удобрений. Отдавая должное первым двум способам, он выбрал химификацию. Впоследствии стало ясно, что применение удобрений обеспечивает как минимум половину прибавки урожаев от интенсивных приемов.
Д.Н. Прянишников призывал не бездействовать и не ждать, когда будут построены заводы по связыванию атмосферного азота или когда суперфосфат станет общедоступным, а действовать и знать, что каждый куст люпина есть, в сущности, миниатюрный завод по утилизации азота воздуха, работающий даром за счет солнечной энергии.
В первые годы советской власти Прянишников призывал к максимальному использованию местных удобрений — золы в качестве источника калия, кальция и других зольных элементов; уделял внимание правильному хранению навоза, компостированию его с торфом, об использованию извести на кислых почвах.
В связи с разработкой Соликамских калийных залежей Д.Н. Прянишников и его ученики провели ряд исследований по использованию калийных солей для питания растений. Много времени посвятил изучению роли биологического азота в земледелии, подчеркивал важность использования органических удобрений, организовал работы по изучению действия микроэлементов на растения, доказал равноценность аммонийных солей в азотном питании растений нитратам. Он определил условия, при которых аммонийные соли не приводят к нежелательным вторичным эффектам.
Превращение азотистых веществ в растениях Д.Н. Прянишников начал с изучения распада белковых веществ и дальнейших превращений продуктов распада. Было известно, что семена, богатые белковыми веществами при прорастании образуют большое количество аспарагина. Прянишников доказал, что распад белков сопровождается образованием аминокислот, от которых в дальнейшем отщепляется аммиак. При прорастании образующийся аммиак связывается в аспарагин и переводится в неядовитое соединение, а аспарагин может вновь использоваться в процессах биосинтеза. Д.Н. Прянишников назвал аспарагин «обезвреженным аммиаком». В этих работах были показаны тесные связи между азотным и углеводным обменом. Аммиачную селитру, включающую аммонийный и нитратный ионы, он назвал «удобрением будущего».
Много труда Д.Н. Прянишников затратил на определение оптимальных сроков, доз и способов внесения удобрений, размещения их в севооборотах и удобрения отдельных культур.
Он принимал активное участие в организации Географической сети опытов с удобрениями и отстаивал необходимость увеличения доли посевов бобовых культур, характерных для плодосменных севооборотов, существенно улучшающих азотный и гумусовый баланс почв. Выступал против скептиков, недооценивавших эффективность минеральных удобрений на малоплодородных землях, критиков сторонников травополья — противников развития химизации земледелия в России. В 1937 г. Д.Н. Прянишников писал:
«Что касается авторов, которые считают… что знают какой-то секрет получения высоких урожаев без внесения соответствующих количеств удобрений (и без знания агрохимии), то об этих авторах можно только сказать, что они напрасно считают себя материалистами».
Он призывал не путать понятия «травополье» и «культура бобовых трав на полях», отстаивая расширение посевов бобовых, особенно в условиях достаточного увлажнения, а зернобобовых — во всех земледельческих районах страны.
Д.Н. Прянишников первым в стране начал подготовку агрономов-агрохимиков. Стал автором фундаментального руководства «Агрохимия», собравшим многолетний мировой опыт применения удобрений, сформулирован теоретические основы агрохимии в связи с биохимией и физиологией растений.
Прянишников уделял постоянное внимание агрохимическому образование, никогда не противопоставлял учебное образование и научную работу, часто цитируя высказывание Пирогова о том, что «научное и светит и греет», а «учебное без научного — только блестит». Он строил учебный процесс так, чтобы самостоятельные исследования студентов занимали в обучении видное место. Его девиз научно-педагогической деятельности: «Исследуя — учим».
Как и большинство выдающихся ученых, Д.Н. Прянишников мог по праву гордиться большой армией своих учеников: практически все отечественные специалисты-агрономы и агрохимики, в той или иной степени учились у него. В частности академик Н.И. Вавилов — великий сеятель, агроном, растениевод, географ, эколог, историк, этнограф, генетик, селекционер, его труды в области происхождения, изменчивости, иммунитета и экологии растений признаны во всем мире.
Под редакцией Д.Н. Прянишникова издано 17 томов сборника «Из результатов вегетационных опытов и лабораторных работ». Благодаря его активному участию организованы Научный институт по удобрениям при ВСНХ, Всесоюзный институт удобрений, агротехники и агропочвоведения, Центральный научно-исследовательский институт сахарной промышленности. Его фундаментальные труды, в том числе «Агрохимия» и «Азот в жизни растений и земледелии СССР», до сих пор используются для подготовки специалистов.
Д.Н. Прянишников любил цитировать Герцена — «без науки научной не было бы науки прикладной». Сельскохозяйственное производство не возникло благодаря развитию научных знаний. Этот вывод позволил появиться ряду умозрительных, догматических натурфилософских концепций и представлений, далеких от науки.
«Представители таких концепций, не опирающихся ни на строгую естественнонаучную теорию, ни на тщательный эксперимент, щедры на посулы, они любят похвалиться своей связью с практикой, но мало заботятся о том, что за отсутствием действительно научной теории им нечего связывать с практикой».
Д.Н. Прянишников.
Г.Г. Петров
Г.Г. Петров развил теорию азотного питания растений, результаты его исследований были опубликованы в 1917 г. в книге «Усвоение азота высшими растениями на свету и в темноте», в которой подробно показан путь превращения азота в растении от момента поглощения до превращения в белковое вещество.
И.С. Шулов
Иван Семенович Шулов (1874-1940) подробно исследовал вопросы влияния нитрата аммония на усвоение высшими растениями труднорастворимых форм фосфатов, которое объясняется выделениями корнями органических кислот. Результаты его экспериментов были опубликованы в 1913 г. в книге «Исследования в области физиологии питания высших растений при помощи методов изолированного питания и стерильных культур».
Им изучались: развитие и морфологические признаки корневой системы и надземных органов в условиях разного азотного питания; усвоение высшими растениями азота аспарагина, поглощение фосфорсодержащих органических соединений, вопросы органических корневых выделениях, использование растениями сульфата аммония (NH4)2SO4.
И.Г. Дикусар
Иван Георгиевич Дикусар (1897-1973) — ученый-агрохимик, ученик и последователь Д.Н. Прянишникова. Свои исследования он проводил в ВИУА и на станции питания растений Московской сельскохозяйственной академии им. К.А. Тимирязева. Внес вклад в развитие теории азотного питания растений, результаты исследований которого были представлены в докторской диссертации «Азотное питание растений и урожай» в 1945 г. Эта работа была оценена Д.Н. Прянишниковым, Д.А. Сабининым, А.И. Опариным и др., отметившими эту работу как «незаурядное явление в нашей научной литературе». Научные положения, изложенные в работе И.Г. Дикусара, были проверены и подтверждены точным экспериментом.
«Агрохимик должен заниматься не только научными проблемами, но и воспитанием других агрохимиков, которые продолжат дело своих учителей. Нужно, чтобы наши дети и внуки полюбили агрохимию, за агрохимией будущее».
И.Г. Дикусар
А.В. Владимиров
А.В. Владимиров (1904-1952) внес большой вклад в развитие теории питания растений. Итоги его научно-исследовательских работ, выполненных им и сотрудниками с 1926 по 1946 гг., опубликованы в монографии «Физиологические основы применения азотистых и калийных удобрений» (1948).
В книге А.В. Владимиров показал:
- Условия, влияющие на поступление аммиачного и нитратного азота в растение: воздействие различных катионов и анионов; особенности биохимических процессов у отдельных растений, реакции среды, аэрации питательного раствора и др.;
- Влияние различных форм калийных солей на обмен веществ в растениях, на трансформацию углеводов и накопление сахаров в корнеплодах сахарной свеклы, влияния анионов на процесс сахаронакопления;
- Роль аммиачного и нитратного азота, калия и других элементов в обмене веществ, в образовании и накоплении окисленных и восстановленных органических соединений в растениях.
Разработанные А.В. Владимировым теоретические положения правильного сочетания аммиачного и нитратного азота с другими минеральными питательными веществами позволяют в влиять на урожайность культур и качество продукции.
Ф.В. Турчин
Федор Васильевич Турчин (1902-1965) — ученый-агроном, внесший существенный вклад в развитие теории азотного питания и практику применения удобрений.
Наиболее важные результаты его исследований:
- Жидкие азотные удобрения, например, водный раствор аммиака и аммиакатов, дают такой же эффект, как и твердые азотные удобрения, при заделке их на глубину 10-12 см они адсорбируются почвенными коллоидами без потерь азота.
- Аммонизация суперфосфата жидкими азотными удобрениями дает продукт, обладающий высокой удобрительной ценностью с хорошими физическими свойствами.
- Показал, что недостаток калия в условиях аммиачного питания приводит к обильному накоплению аммиака в растениях, приводящее к аммиачному отравлению и полной гибели растений. При этом содержание редуцирующих сахаров в растении не только не уменьшается, а значительно возрастает. Действие калия на усвоение аммиака Ф.В. Турчин объясняет его влиянием на химическую активность углеводов, в результате чего при недостатке калия скорость синтеза аминокислот и обновления белков замедляется.
- Ф.В. Турчин инициировал использование в агрохимических исследованиях изотопного и спектроскопического методов анализа.
- Открыл закономерности синтеза и обмена белков и хлорофилла в растениях, показав, что синтез белков начинается с образования конституционных белков протоплазмы. Запасные белки образуются при превращении конституционных белков, которые включаются в общий обмен веществ в растении и непрерывно обновляются.
- Используя хроматографический метод, установил последовательность синтеза отдельных аминокислот от поступившего в растения аммиака: сначала синтезируется аланин, далее аспарагиновая и глутаминовая кислоты, и последние основные и ароматические аминокислоты.
- Представил схему фиксации атмосферного азота в клубеньках бобовых растений.
А.Н. Лебедянцев
Александр Никандрович Лебедянцев (1878-1941). Важные достижения в развитии агрохимии:
- Совместно с Д.Н. Прянишниковым участвовал в организации Географической сети полевых опытов, благодаря которой установлена географическая закономерность действия минеральных удобрений, определена их потребность в различных регионах страны, что послужило развитию производства минеральных удобрений.
- А.Н. Лебедянцев обстоятельно изучил и впервые показал возможность успешного использования фосфоритной муки на деградированных, выщелоченных и мощных черноземах, что позволило резко повысить урожайность сельскохозяйственных культур на этих почвах. Д.Н. Прянишников дал название новой зоне применения фосфоритной муки «лебедянцевской зоной», ранее зону распространения дерново-подзолистых почв, в которые вносили фосфоритную муку он назвал «энгельгардтовской зоной».
- А.Н. Лебедянцев уделил много внимания нитрификации как фактору усиления зольного питания растений.
- А.Н. Лебедянцев провел исследования по определению роли высыхания почвы в повышении ее плодородия, сделав вывод, что в естественных условиях процесс высушивания почвы имеет значение во всех процессах повышения плодородия, которого достигают приёмами обработки почвы.
Ф.В. Чириков
Федор Васильевич Чириков (1883-1964) внес значительный вклад в исследование фосфатного режима почв и повышение эффективности фосфорных удобрений.
Определяя содержание в золе растений CaO и P2O5, проанализировав соотношение CaO:P2O5 и сопоставив эти результаты с отзывчивостью разных растений на фосфор фосфоритов, он пришел к выводу, что если соотношение CaO:P2O5 менее 1,3, например, у злаков, то растения не реагируют на фосфорит как на удобрение; при соотношении больше 1,3, например, гречиха, горох, горчица, люпин, растения усваивают P2O5 фосфорита.
Изучая усвоение растениями P2O5 почвенных фосфоритов, он выделил пять групп в зависимости от растворимости. Эта методика была использована для обоснования дифференцированного применения фосфорнокислых удобрений на разных типах почв и при изучении фосфорного режима почв, особенностей превращения фосфатов в почве при длительном внесении фосфорных удобрений.
Ф.В. Чириков исследовал процессы превращения фосфатов в почве при использовании гранулированного суперфосфата и действие фосфорных удобрений в севообороте.
А.В. Соколов
Андрей Васильевич Соколов (1898-1980) — выдающийся ученый-агрохимик, организатор науки и практики химизации сельского хозяйства.
В своей книге «Агрохимия фосфора» (1950) он изложил свои взгляды и результаты агрохимических исследований.
«Человек не может двигаться, питаться, размножаться, дышать и мыслить без того, чтобы в его организме не происходили многочисленные процессы, в которых активно участвует фосфор».
В.А. Соколов
А.В. Соколов указывал на взаимосвязь азотного и фосфорного питания растений, эти элементы входят в состав одних и тех же соединений и взаимосвязаны в обмене веществ.
Он уделял внимание практическим вопросам применения фосфорных удобрений, например, показал зависимость содержания сахара в свекле и крахмала — в картофеле от обеспеченности фосфором, ускорение развития огурцов и томатов. Увеличение доли бобовых в травосмесях способствует повышению качества сена по содержанию белка.
Изучал роль фосфатов в условиях засухи, в которых растения плохо используют фосфаты почвы, и поэтому в большей степени нуждаются в фосфорных удобрениях, способствующих росту корневой системы и ускорению развития растений.
А.В. Соколов исследовал взаимосвязь фосфорного питания растений с известкованием дерново-подзолистых почв, отмечая, что растения при известковании почв в течение длительного периода используют намного больше фосфатов, чем без извести, объясняя это лучшей усвояемостью фосфатов кальция, чем фосфатов полуторных оксидов. Известкование резко уменьшает количество подвижных форм алюминия и железа, способствует разложению органических фосфатов и гидролизу фосфаты полуторных оксидов, переводя их в кальциевые фосфаты.
А.В. Соколов рассмотрел причины эффективности гранулированных фосфорных удобрений при локальном внесении, объясняя это лучшей обеспеченностью молодых растений питательными веществами за счет приближения удобрений к корням, уменьшением ретроградации фосфатов почвы и биологического связывания фосфатов микробами почвы.
В работах «Очерки из истории агрономической химии в СССР» (1958) и «Географические закономерности эффективности удобрений» (1968) он приводит результаты изучения географии действия удобрений на различных типах почв.
О.К. Кедров-Зихман
Оскар Карлович Кедров-Зихман (1885-1964) внес значительный вклад в решение проблемы известкования кислых почв. В монографии «Отзывчивость сельскохозяйственных растений на известкование в связи с почвенной кислотностью и степенью насыщенности почв основаниями» (1934) благодаря проведенным исследованиям им сделан вывод о возможности широкого использования магнийсодержащих пород для известкования кислых почв, а также показаны реакции культур на почвенную кислотность и состав поглощенных катионов после известкования.
Применение доломитизированных известняков и доломитов для известкования вдвое расширило запасы известкового сырья. На тему применения магния для известковании им опубликованы работы: «Значение магния в известковых удобрениях» (1940), «Магний и бор как факторы повышения эффективности известкования» (1940), «Влияние известкования почвы на величину и качество урожая в зависимости от содержания магния в известковом удобрении и применения бора» (1948).
Особое внимание О.К. Кедров-Зихман уделил изучению действия микроэлементов на растения в условиях известкования кислых дерново-подзолистых почв. Согласно полученным результатам, борные удобрения усиливают положительное действие извести, бор и магний при известковании увеличивают содержание крахмала в клубнях картофеля, сахара — в корнеплодах свеклы, жира — в семенах, улучшают их качество. Было установлено положительное действие кобальта в условиях известкования на урожайность большинства культур, повышение подвижности молибдена при внесении извести, что позволяет уменьшить необходимость применения молибденовых удобрений, известкование уменьшает подвижность и доступность растениям соединений цинка, бора, кобальта, марганца.
Изучению роли микроэлементов на рост и развитие растений, биохимических процессов и условий эффективности применения микроудобрений в различных почвенно-климатических зонах страны были посвящены работы Я.В. Пейве, М.Я. Школьника, Е.В. Бобко, О.К. Кедрова-Зихмана, А.В. Соколова, П.А. Власюка, М.В. Каталымова и других ученых. В частности, были изучено действие борных удобрений в условиях известкования, установлена высокая эффективность медных удобрений на торфяных почвах, марганцевых удобрений в свекловичных хозяйствах, цинковых удобрений на карбонатных черноземах, молибдена — под бобовые культуры.
И.П. Мамченков
Иван Прохорович Мамченков (1896-1980) со времени открытия ВПУА в 1931 г. в течение 40 лет возглавлял лабораторию органических удобрений.
Наиболее важные результата его исследований по органическим удобрениям:
- Изучены различные способы хранения навоза; установлено, что при аэробном способе хранения для уменьшения потерь азота необходимо компостировать навоз с суперфосфатом и фосфоритной мукой, разработаны наиболее рациональные способы хранения.
- Саморазогревание торфа и торфонавозных компостов до 60-70° С повышается содержание в них аммонийного и легкогидролизуемого азота.
- Компостирование навоза с фосфоритной мукой увеличивается скорость его гумификации, уменьшает потери азота навоза, повышается коэффициент использования фосфора фосфоритной муки.
- Изучены различные виды подстилок; экономически наиболее целесообразно использовать для этих целей солому и торф, так как азота торфа мобилизуется при компостировании его с навозом, навозной жижей, с отходами сельского и коммунального хозяйства.
- Изучена возможность использования осадков сточных вод в качестве удобрения.
- Доказана целесообразность совместного применения органических и минеральных удобрений в севообороте.
Важные работы по хранению и применению навоза проводились также Ф.Т. Перигуриным, М.А. Егоровым, И.Ф. Ромашкевичем и др.
Вопросами применения зеленого удобрения активно занимались Е.К. Алексеев, С.П. Кулжинский, В.Н. Прокошев, Ф.Ф. Юхимчук и др.
Я.В. Пейве
Ян Вольдемарович Пейве (1906-1976) — основоположник учения о микроэлементах в отечественной агрохимии. Наиболее значимые научные разработки:
- Разработал в 1933-1934 гг. методику определения подвижного калия в почвах.
- В научных работах «Микроэлементы и ферменты» (1960), «Биохимия почв» (1961), «Руководство по применению микроудобрений» (1963) приведен анализ результатов сотен полевых и производственных опытов с микроэлементам.
- Возглавлял научную работу лаборатории биохимии микроэлементов, организованной им в 1962 г. в составе Института физиологии растений им. К.А. Тимирязева АН СССР, где выполнил исследования по металлоферментам, относящиеся к азотному обмену растений, металлосодержащим белкам, участвующим в процессах симбиотической азотфиксации в клубеньках бобовых растений, выявил новые звенья процесса биологического связывания азота, что позволило влиять на скорость процесса азотфиксации за счет регулирования минерального питания растений.
- Для различных почвенно-климатических условий было изучено влияние реакции среды почвы, окислительно-восстановительных свойств, содержания органического вещества, известкования, внесения органических и минеральных удобрений на усвояемость микроэлементов.
- Ян Вольдемарович исследовал роль микроэлементов в биохимических процессах растений и в почве.
- Под руководством Я.В. Пейве разработаны методы определения содержания в почве различных форм микроэлементов, методы количественного определения микроэлементов почв.
Н.П. Карпинский
Н.П. Карпинский на основании результатов опытов с удобрениями на разных типах почвах установил зависимость действия удобрений от генезиса и степени окультуренности почвы.
Аналогичные зависимости определены А.Ф. Тюлиным, П.И. Андриановым, Е.Н. Районом при изучении почвенных коллоидов, физических и физико-химических свойств почв, а также установлены механизмы поглощения почвой катионов и анионов солей при различной степени увлажнения и высушивания почв.
Н.П. Карпинским и В.П. Замятиным установлена связь между концентрацией фосфат-ионов в солевой вытяжке (0,03 н. K2SO4) и доступностью фосфора для растений.
В.А. Францесон
Владимир Андреевич Францесон (1902-1961) провел большую работу по изучению плодородия целинных и залежных земель и способам воздействия на него в первые годы после распашки.
С 1937 г. руководил лабораторией по изучению плодородия почв черноземной зоны, изучал водные свойства в процессе высушивания и смачивания черноземных почв. Обобщенные результаты этих исследований были представлены в докторской диссертации «Изменение агрономически важных свойств чернозема под влиянием высушивания и смачивания» (1948). В этой работе были подтверждены выводы А.Н. Лебедянцева об увеличении подвижности питательных веществ под влиянием высушивания и смачивания почвы, показана связь этих явлений с разрушением почвенных агрегатов.
В 1948-1949 гг. В.А. Францесон возглавил экспедицию по изучению водно-физических свойств почв Центрально-Черноземной зоны, результаты которой были опубликованы в работе «Черноземные почвы, их генезис и свойства».
Благодаря научным и практическим результатам его деятельности, были выведены следующие положения:
- Окультуренность и окультуривание почв является новым этапом развития агрономического почвоведения, которое должно изучать не только типы почв, но и почвы, созданные человеком, то есть изучать генезис различных культурных почв и их свойства. В.А. Францесон обобщил экспериментальный материал почвенно-агрохимических обследований черноземной зоны, установил ряд закономерностей в отношении эффективности минеральных удобрений в зависимости от свойств и окультуренности почв.
- Изучение водно-физических свойств черноземных почв показало важность мероприятий по сохранению влаги и преодолению засухи, как важнейшей меры получения высоких урожаев и высокой эффективности удобрений в неорошаемых районах. Рациональное использование влаги возможно при условии правильного применения удобрений, так как оптимальное соотношение азота, фосфора и калия сильно влияет на расходования почвенной влаги. По этой причине важно установить эффективные дозы, соотношение и технику внесения удобрений.
- По мере перехода от обыкновенных черноземов к мощным, выщелоченным и оподзоленным черноземам лесостепи уменьшается способность почв к накоплению нитратов, соответственно, эффективность действия азотных удобрений в этом ряду увеличивалась.
- На почвах, бедных подвижным фосфором, эффективность фосфорных удобрений может снижаться, если не обеспечены достаточным количеством подвижного азота.
- Низкая эффективность фосфоритной муки на почвах с высокой насыщенностью основаниями требует разработку специальных мероприятий по повышению усвояемости фосфорной кислоты фосфорита, например, внесение фосфоритной муки с физиологически кислыми удобрениями; её компостирование с навозом; внесение фосфоритной муки под культуры, обладающие повышенной способностью к усвоению фосфатов из нее.
По эффективности действия фосфоритной муки В.А. Францесон выделил в Черноземной зоне группы районов:
- районы сплошного или преобладающего распространения почв, на которых применение удобрений наиболее эффективно. К ним относятся районы выщелоченных и оподзоленных черноземов;
- районы частичного распространения почв, на которых применение фосфоритной муки наиболее эффективно. К ним относятся районы с преобладанием мощных и тучных черноземов, а также районы с выщелоченными и оподзоленными черноземами с повышенной насыщенностью основаниями;
- районы, где внесение фосфоритной муки эффективно при условии обеспеченности азотом, например, в посевах бобовых культур, при внесении азотных минеральных удобрений;
- районы, где требуется применение специальных мер по повышению подвижности P2O5 фосфоритной муки. К ним относятся территории распространения обыкновенных черноземов с очень высокой насыщенностью основаниями (более 93-95%).
А.Т. Кирсанов
Александр Трофимович Кирсанов (1880-1941) внес большой вклад в разработку и внедрение новых методов в экспериментальную агрохимию. Отличался широким кругозором, его научно-методические разработки и положения имеют и в настоящее время широкое практическое значение. Многие гостированные методики агрохимического анализа почв связаны с именем А.Т. Кирсанова.
Он много внимания уделил разработке методов определения подвижных фосфатов, что позволило уже в 1931 г. выпустить первые картограммы содержания подвижных фосфатов в различных почвах.
А.Т. Кирсанова внес вклад в теорию и практику известкования кислых почв, в объяснение природы кислотности почвы, связывая приемы регулирования почвенной кислотности с урожайностью, с физическими, физико-химическими свойствами почвы, с биологическими процессами, такими как нитрификация, аммонификация, биологическое поглощение питательных веществ почвенными организмами.
Во втором издании книги «Известкование как фактор урожайности» (1930) А.Т. Кирсанов подробно рассмотрел опыт известкования почв в зарубежных странах и методические подходы определения необходимости известкования.
Он изучал и проблему использования калийных и взаимовлиянию калийных и азотных удобрений. Результаты этих исследований были опубликованы в работах:
- «Химическое определение потребности почв в калийных удобрениях» (1933),
- «Действие K на различных почвах при различных концентрациях H, Ca и N» (1934),
- «Взаимная зависимость действия калийных и азотных удобрений» (1935),
- «Изменение содержания N, P2O5, K в урожае ячменя под влиянием почв и удобрений» (1938) и др.
Изучая взаимодействие разных видов удобрений, он в 1934 г. сделал вывод: «при сильном недостатке калия азотные удобрения не только не повышают урожай, но даже губят его».
Действие удобрений он полагал связанным с наличием доступных форм питательных веществ в почве, соотношением ионов в почвенном растворе, влажностью и уровнем плодородия, высотой урожаев в предыдущих годах, особенностями агротехники и с другими факторами.
В.М. Клечковский
Всеволод Маврикиевич Клечковский (1900-1972) — ведущий исследователь в области агрохимии и радиоэкологии, занимался разработкой методологии и применения метода меченых атомов в агрохимии и биохимии. В его исследованиях особое место занимает создание и развитие радиоэкологии и агрохимии радиоактивных продуктов деления, результаты этих исследований получили мировое признание.
В 1947 г. В.М. Клечковский организовал лабораторию биофизики в Московской сельскохозяйственной академии имени К.А. Тимирязева, в которой в последствии работали такие ученые, как А.Г. Шестаков, И.В. Гулякин, Е.В. Юдинцева и др. В течение пяти первых лет работы лаборатории были открыты основные закономерности поведения радионуклидов в почве, величина переноса их из почвы в растения и количественное накопление в различных частях растений.
В дальнейшем были проведены большие исследования по определению условий поступления радионуклидов в растения и факторов, снижающих накопление в урожае культур. Эти результаты остаются актуальными по сей день, особенно при возделывании растений на сельскохозяйственных угодьях, подвергшихся радиоактивному загрязнению. Одним из приемов снижения содержания радионуклидов в почве является внесение минеральных и органических удобрений.
В.М. Клечковский (1900-1972) также занимался вопросами фосфатного питания растений, количественных закономерностей действия удобрений и оптимального соотношения элементов питания в растениях.
В.М. Клечковский подчеркивал, что в своем развитии агрохимия опирается и будет опираться на понимание механизмов обмена веществ и энергии до самых глубоких уровней: субмолекулярного, молекулярного, субклеточного, клеточного.
В.М. Клечковский и А.В. Владимиров занимались проблемой применения шлаков. В результате исследований было показано, что во взаимодействии фосфатов с почвой происходят процессы обменного поглощения и химического осаждения. Поглощение фосфат-ионов в почвах, насыщенных основаниями, объясняется образованием фосфатов кальция. Однако сорбция меченого 32Р была одинакова даже, когда в почве в поглощенном состоянии находился не кальций, а калий. Применение меченых атомов позволило изучить влияние размеров гранул, их глубины и частоты заделки на поступление 32Р в растения. Было показано, что распределение 32Р по органам растения при некорневом внесении фосфора происходит медленно и неравномерно. Метод меченых атомов показал, что коэффициент использования по разности неточен, так как при внесении фосфора в рядки может эффективнее использоваться фосфор почвы благодаря лучшему развитию растений. Тогда как в присутствии легкодоступных форм фосфор почвы может тоже уменьшиться.
В.М. Клечковский был учеником Д.Н. Прянишников. Он придавал большое значение химизации:
«Химизация — это могучий рычаг технического прогресса в сельском хозяйстве, …было бы большим заблуждением надеяться, что химизация может успешно развиваться без одновременного, и не только одновременного, но и опережающего развития своей научной основы — агрохимии. В химизацию вкладываются громадные средства. Первый долг ученых — эффективное научное обоснование мероприятий по химизации».
В.М. Клечковский
Д.Н. Прянишников на вопрос — кто такой агрохимик? — отвечал: «Агрохимик — это лучший агроном среди химиков и лучший химик среди агрономов». В.М. Клечковский подчеркивал, что агрохимику необходимо обладать высоким уровнем фундаментальных знаний в химии, физике, математике. Выражая слова благодарности своим учителям, он говорил, что они воспитывали своим примером готовность к отстаиванию научной правды, научных позиций и непримиримость к догматизму, начетничеству и верхоглядству. Ибо нет более опасного для авторитета науки, чем облаченное в наукообразную форму невежество.
Н.С. Авдонин
Николай Сергеевич Авдонин (1903-1979) разработал важнейшие научно-практические положения в агрохимии, под его руководством на кафедре агрохимии МГУ имени М.В. Ломоносова проводились многоплановые фундаментальные и прикладные исследования.
В начале 50-х гг. Н.С. Авдонин выполнил исследования по обоснованию эффективности гранулированного суперфосфата по сравнению с порошковидным. Снижение ретроградации фосфорной кислоты гранулированного суперфосфата в почве объяснялось активизацией микробиологических процессов в сфере вокруг гранул, что приводит к уменьшению химической иммобилизацию фосфора. Результаты этих исследований были обобщены и опубликованы в книгах: «Гранулированные удобрения» и «Применение гранулированного суперфосфата».
Под руководством Н.С. Авдонина были поставлены исследования по изучению взаимосвязи между свойствами почвы, использованием удобрений и стойкостью зимующих культурных растений к неблагоприятным условиям в зимне-весенний период. Исследование биохимических реакций, протекающий в зимующих растениях на примерах превращений углеводов, азотистых веществ, зольных элементов, активности инвертазы, каталазы, пероксидазы и протеолитических ферментов, показали, что гибель растений в зимний период на дерново-подзолистых почвах происходит по причине негативного воздействия неблагоприятных свойств почвы и условий зимовки. Результаты этих работ были опубликованы в монографии «Вопросы земледелия на кислых почвах».
На кафедре агрохимии МГУ под руководством Н.С. Авдонина было изучено влияние свойств почвы и удобрений на качество растительной продукции. Результаты показали зависимость качества от окультуренности почвы, которое оценивалось по содержанию белковых веществ, незаменимых аминокислот, различных углеводов (глюкозы, сахарозы, крахмала), витаминов, каротинов, составу зольных веществ. После обобщения эти данные были опубликованы в книге «Почвы, удобрения и качество растениеводческой продукции».
Н.И. Вавилов
Николай Иванович Вавилов (1887-1943) — выдающийся агроном-растениевод, генетик, селекционер, географ, педагог и организатор сельскохозяйственной науки, основоположник учения о биологических основах селекции.
Н.И. Вавилов на основе серии полевых и вегетационных опытов по изучению влияния азотных и калийных удобрений на иммунную систему растений пришел к выводу, что иммунитет сложным образом зависит от условий окружающей среды. Он подтвердил это заключение при изучении влияния на иммунитет растений макро- и микроэлементов новых сортов пшеницы и овса, различающихся устойчивостью к бурой и желтой ржавчине. К числу факторов, способных влиять на иммунитет, он отнес кислотность почвы.
Н.И. Вавилов всегда следовал учению Д.Н. Прянишникова об агрохимии как системе растение — почва — удобрение, подчеркивая важное значение минеральных удобрений для земледелия. Поэтому с удовлетворением воспринял открытие запасов залежей калийных и фосфорнокислых солей в Соликамске и Хибинах. Об этом он писал, что это по-новому поставило проблему химизации земледелия — от академического изучения производства минеральных удобрений в промышленных масштабах, при фактическом его отсутствии, страна приступила к широкому их использованию. По его мнению, расширение производства минеральных удобрений — одно из условий дальнейшего развития сельского хозяйства.
На основе результатов исследования по изучению эффективности минеральных и органических удобрений, а также известкования почв в колхозах и совхозах Ленинградской области им были выделены районы наиболее эффективного применения удобрений в севооборотах в комплексе с приемами агротехники. В статье «Проблемы северного земледелия» (1931) Н.И. Вавилов писал, что главным условием при этом является химическая мелиорация и применение органических и минеральных удобрений, обратив при этом внимание на недооцененность навоза.
Н.И. Вавилов призывал к дифференцированному подходу в применении удобрений, предостерегал от шаблонного применения любых мероприятий.
Он отмечал, что химизация земледелия в России требует проведения планомерной исследовательской, совместность с учеными других направлений, работы.
С.И. Вольфкович
Семен Исаакович Вольфкович (1896-1980) — выдающийся ученый-химик, внесший большой вклад в разработку и совершенствование технологий производства минеральных удобрений. Он возглавлял исследования по переработке хибинских апатитонефелиновых руд на концентрированные удобрения, фтористые соли и соединения редкоземельных металлов; участвовал в запуске первого цеха синтеза аммиака, в разработке технологии получения и кондиционирования аммиачной селитры.
С.И. Вольфкович инициировал исследований технологии производства карбамида и был активным сторонником его применения. Позже он совместно с сотрудниками предложил способ производства фосфатов и полифосфатов мочевины, то есть тройного удобрения — карбоаммофоски.
После открытия крупнейшего Верхнекамского месторождения калийных солей он с сотрудниками предложил технологию переработки сильвинитов и карналлитов с получением калийно-азотного и магнезиального удобрений.
Обширные теоретические и производственные исследования С.И. Вольфковича, его учеников и сотрудников стали основой создания и развития производства обесфторенных фосфатов, аммонийных и натриевых фосфатов, моно- и дикальцийфосфатов, получивших распространение в качестве кормовых добавок для животноводства.
Еще в 1962 г. С.И. Вольфкович призывал к увеличению темпов производства минеральных удобрений и микроудобрений, определил направления расширения их ассортимента и повышении качества за счет повышения концентрации питательных элементов в удобрениях и выпуска комплексных смесевых удобрений, включающих макро- и микроэлементы, выпуска азотных и комплексных удобрений в жидком виде; призывал к выпуску бесхлорных калийных удобрений, к производству медленно растворимых азотных и комплексных удобрений на основе продуктов полимеризации мочевины.
В.А. Ковда
Виктор Абрамович Ковда (1904-1991) — профессор Московского университета, оказавший существенное влияние на развитие экологического направления исследований в агрохимии. В работах, связанных с агрохимией и геохимией, было создано новое направление агрогеохимических исследований.
В работе «Основы учения о почвах» (1973) он Ковда писал, что культурные (искусственные) биогеоценозы, направляемые разумом и трудом человека, производят органическую продукцию пищевого и производственного значения. Получение максимально устойчивой биологической продукции от биогеоценозов возможно тогда, когда человек правильно воздействует на звенья этой сложной системы… Эффективность управлять культурными экосистемами удается тогда, когда понят механизм, сущность и история взаимоотношений почвы, организмов и условий среды.
Плодородие почвы — одно из важнейших условий жизни человека на Земле. Оптимизация химического состава почв агрохимическими средствами не только повышает плодородие почв, но и предотвращает возникновение некоторых эндемических заболеваний человека и животных.
Всеобщим и важным результатом биологического круговорота веществ и биогенной трансформации горных пород, образования и минерализации органических веществ стало повсеместное зарождение на суше гумусового горизонта. Эта тонкая оболочка энергетически и биологически наиболее активной части почвенного покрова определяет уровень и потенциальные возможности плодородия.
В.А. Ковда обращает внимание на необходимость применения комплекса мер по сохранению и воспроизводству гумуса в почве:
- систематическое применение органических удобрений;
- система севооборотов;
- включение в севообороты бобовых или бобово-злаковых травосмесей;
- периодическое применение зеленых удобрений;
- известкование.
Естественное плодородие почв без внесения минеральных и органических удобрений даже на хороших почвах не может обеспечить стабильное получение урожаев зерновых выше 25-30 ц/га. На подзолистых, серых лесных, осушенных болотных почвах без применения удобрений урожаи не превышают 8-12 ц/га; на орошаемых сероземах, черноземах или каштановых почвах — 25-30, но чаще 15-20 ц/га. Для обеспечения урожайности на уровне 50-60 и тем более 70-100 ц/га необходимо создание и поддержание благоприятного биохимического фона почвы, высокая энергетическая обеспеченность почвы с содержанием гумуса 5-6%, достаточным увлажнением, элементами питания и углекислым газом.
Успехи будущего земледелия В.А. Ковда связывал с применением минеральных удобрений, полагая, что промышленные удобрения остаются и будут оставаться в обозримом будущем одним из основных способов повышения продуктивности сельскохозяйственного производства.
«Одной из задач современной агрохимии является всемерное повышение эффективности минеральных удобрений и одновременное изучение экологических последствий интенсивной химизации сельского хозяйства… В развитых странах, где высокопродуктивное сельскохозяйственное производство основано на интенсивном применении удобрений, последние становятся экологическим фактором, усиливающим через почвенно-грунтовые воды, растения и почвенные микроорганизмы круговорот биофильных элементов».
В.А. Ковда
П.Г. Найдин
П.Г. Найдин (1893-1969) стал инициатор создания и руководителем Всесоюзной географической сети опытов с удобрениями ВИУА, автор свыше 150 научных и научно-популярных работ по использованию удобрений в различных регионах России, методике опытного дела, построению системы удобрения в севооборотах.
Ученые агрохимики стран СНГ
Пётр Антипович Власюк (1905-1980) — Заслуженный деятель науки УССР, академик ВАСХНИЛ и АН УССР. Занимался исследования в области физиологии питания растений, почвоведения и геохимии. Многие работы посвящены влиянию органических веществ, биогенных макро- и микроэлементов, физиологически активных веществ на рост и развитие растений.
При исследовании питания растений он впервые на Украине использовал метод меченых атомов, что позволило определить физиологические особенности участия соединений фосфора в синтезе углеводов в различных органах сахарной свеклы и роль серы в биосинтезе аминокислот и белков.
П.А. Власюк уделил много внимания изучению биологической роли марганца, молибдена, бора и цинка в жизнедеятельности растений, в различных аспектах: в качестве биогенных элементов питания, компонентов ферментных систем, активаторов и ингибиторов (в зависимости от концентраций) процессов роста и развития растений.
Александр Иванович Душечкин (1874-1956) — Заслуженный деятель науки УССР, основатель научной агрохимической школы Украины. Много внимания уделял исследованию динамики изменения азота в почве в зависимости от удобрений и иных факторов; формам и динамике трансформации фосфора в почве и способах повышения эффективности фосфорных удобрений, поступлению питательных веществ в растения, рациональным приемам внесения удобрений, применению местных удобрений.
Иван Георгиевич Рождественский (1901-1977). Внес вклад в развитие агрохимической науки и разработку систем удобрения в свекловичных севооборотах. Обосновал условия эффективного использования калийных солей, различных форм азотных и фосфорных удобрений в зависимости от почвенно-климатических условий, целесообразность комплексного внесения хлорида и сульфата калия, натрия, магния и кальция под сахарную свеклу, а также концентрированных удобрений и тукосмесей.
Николай Константинович Крупский (Украина) — много внимания уделял развитию фундаментальных агрохимических исследований. Под его руководством проводились исследования по установлению природы почвенной кислотности, что позволило разработать новое направление в известковании почв. Впервые предложил применять электрометрические методы определения ионов в почвах. Под его руководством выполнены фундаментальные исследования агрохимических показателей плодородия почв Украины и их динамику под действием удобрений и агротехники.
Юрий Константинович Кудзин (1907-1978). Основным направлением его исследований являлась разработка агрохимических основ системы удобрения культур севооборота при длительном их использовании. Он установил, что длительное систематическое применение снижает эффективность суперфосфата, увеличивает положительное действие азотных и калийных удобрений, возникает потребность в цинке. Впервые изучил действие длительного применения удобрений на биологические процессы черноземов.
Тамара Никандровна Кулаковская (1919-1986) — академик ВАСХНИЛ, член-корреспондент АН БССР, занимала должность директора института почвоведения и агрохимии. Провела исследования по совершенствованию методологии развития фундаментальных положений агрохимии и практики применения органических и минеральных удобрений. Много внимания уделяла комплексной оценке состояния плодородия почв, изучению динамики баланса питательных веществ почв Белоруссии, совершенствованию методов прогнозирования урожайности культур.
Исследования по прогнозированию урожайности культур и свойств почвы привело к разработке оптимальных показателей плодородия земель в агроэкосистемах. Дифференциация доз удобрений, учитывающих биологические потребности культур, плодородия почв и приемов агротехники позволило Т.Н. Кулаковской обосновать и разработать методы расчета норм внесения удобрений под планируемый урожай.
З.И. Журбицкий (1896-1986) изучал проблемы теории питания растений и методики постановки вегетационных опытов. Им были выполнены исследования по дифференцированному питанию растений и специфики питания отдельных сельскохозяйственных культур.
Сергей Нестерович Иванова — член-корреспондента АН БССР. Развивая учение К.К. Гедройца о почвенном поглощающем комплексе, он исследовал зависимость поглотительной способности почв от реакции среды, вида и концентрации катионов. Много внимания уделил совершенствованию агрохимических методов исследований. Под его руководством разработаны методы изучения калийного питания растений с помощью 86Rb и 85Rb в качестве метки калия, что позволило изучить процессы питания растений на более высоком теоретическом уровне.
Роберт Тенисович Вильдфлуш (1906-1972) (Белоруссия). Занимался исследованиями в области известкования почв, использования магнийсодержащих известковых удобрений, биохимии питания растений, влияния соотношения Ca и Mg на азотный обмен в растениях. Под его руководством впервые в Белоруссии были развернуты фундаментальные исследования по разработке физиологических основ и практических аспектов локального и иных приемов внесения удобрений и микроудобрений.
Александр Арсеньевич Калининский (1915-1993) — возглавлял кафедру агрохимии Белорусской сельскохозяйственной академии с 1973 по 1991 гг. Занимался исследованиями эффективности локального внесения удобрений. На дерново-подзолистых почвах разного гранулометрического состава и степени окультуренности он установил, что лучший эффект локального внесения достигается на суглинистых почвах, напротив, на песчаных — менее эффективно. Результаты этих исследований были обобщены им в докторской диссертации. По инициативе А.А. Калининского были заложены стационарное опыты по изучению способов внесения удобрений в полевых и кормовых севооборотах в зависимости от уровня плодородия дерново-подзолистых почв.
Кенжес Имангазиевич Имангазиев (Казахстан) — установил ряд закономерностей в действии удобрений на разных типах почв, например, возрастание эффективности фосфорных удобрений на почвах от сероземов до горно-каштановых, и наоборот, азотных — от каштановых к сероземам. На луговых почвах установлена слабая отзывчивость сахарной свеклы на азотные удобрения. Эффективность минеральных удобрений для этой культуры выше в условиях орошения. При возделывании сахарной свеклы после трав потребность в фосфорных и калийных удобрениях возрастает, а азотных — уменьшается. Высокая эффективность установлена от действия пожнивных зеленых удобрений. На основе результатов экспериментов он предложил систему удобрения в свекловичном севообороте.
Анна Терентьевна Пономарева (Казахстан) занималась исследованиями повышения эффективности удобрений с учетом биологических особенностей культур и плодородия почвы, в частности содержания в почве подвижных форм азота, фосфора и калия.
Занималась изучением фосфатного режима почв южного Казахстана, по результатам которых был сделан вывод о сложной связи между урожайностью культур, уровнем плодородия и дозой удобрений, отмечена корреляция между эффективностью фосфорных удобрений и содержанием подвижного фосфора в почве. На основе этих исследований были предложены дозы фосфорных удобрений под основные культуры, определен баланс фосфора земель Казахстана и потребность республики в фосфорных удобрениях.
Баяна Сапаргалиевича Басибекова (Казахстан) — занимался агрохимическими исследованиями в условиях орошаемого земледелия Южного Казахстана. Исследования, выполненные в длительных стационарных опытах, показали, что внесение полного (NPK) минерального удобрения в севообороте повышает потенциальное и эффективное плодородие орошаемых светло-каштановых почв, обеспечивая в свою очередь высокие и устойчивые урожаи культур свекловичного севооборота: сена люцерны, корнеплодов сахарной свеклы, зерна озимой пшеницы.
Им для условий Южного Казахстана при орошении светло-каштановых почв для получения высоких урожаев, хорошего качества и сохранения бездефицитного баланса гумуса и фосфора был рассчитан вынос азота за ротацию севооборота, который должен возмещаться на 60%, фосфора в зависимости от обеспеченности почвы подвижным фосфором: при низкой — 120%, средней — 100%, высокой — 60%. При высокой обеспеченности почв калием, вынос урожаем возмещать на 25%.
Среди ученых-агрохимиков Казахстана можно назвать Р.Е. Елешева, В.Е. Черненока, С.Б. Рамазанова, А.С. Сатарова, С.З. Елюбаева.
Петр Андрианович Курчатов (1898-1955) (Молдова) — разработал теоретические положения и практические приемы управления плодородием почв, повышения урожайности культур и качества продукции.
Константин Лукьянович Загорча (Молдова) — исследовал питание растений и роль удобрений в получении высоких урожаев и качества продукции, занимался разработкой методов повышения плодородия, улучшения физико-химических, физических и биологических свойств черноземных почв.
Степан Григорьевич Бондаренко (Молдова) занимался разработкой и использование в агрохимии и виноградарстве математических методов и компьютерной техники, системного подхода и методики расчетов энергоемкости технологий производства винограда.
Михаил Александрович Цуркан (Молдова) занимался разработкой систем удобрения, изучал агрохимические и технологические вопросы применения органических удобрений, их действие на воспроизводство плодородия почв, продуктивность культур, улучшение качества продукции, решал экологические проблемы.
Ученые-агрохимики Молдавии — Симон Иванович Тома, Серафим Васильевич Андриеш, Петр Васильевич Кордуняну, Порфирий Николаевич Кордуняну.
Ученые-агрохимики Прибалтийских республик:
- Литва: К.И. Плесявичюс, П.К. Васинаускас, А.И. Залине, Я.Б. Адомавичуте;
- Латвия: П.Д. Барбанис, Г.Я. Ринькис, В.Ф. Ноллендорф;
- Эстония: О.Г. Халлик, Х.А. Кярблане, Р.И. Тоомре.
Закавказских республик:
- Республика Азербайджан:
- академик Д.А. Алиев занимался развитием теории питания растений, фотосинтеза, метаболизма и формирования высокой продуктивности культурных растений.
- З.Р. Мовсумов — агрохимией азота, совершенствовал методы исследования фосфатного режима почв, изучал эффективность фосфорных удобрений.
- Р.К. Гусейнов;
- М.И. Джафаров;
- Т.А. Алиев и Х.О. Гюльахмедов занимались вопросами применения калийных удобрений и калийного режима почв;
- А.Н. Гюльахмедов, Н.А. Агаев, Б.К. Шакури — режимом микроэлементов почв и эффективностью микроудобрений;
- Ф.Г. Ахундов и П.Б. Заманов — систем удобрения хлопчатника и овощных культур.
- Армении:
- Г.Ш. Асланян,
- Б.Н. Аствацатрян,
- Н.О. Авакян,
- Я.С. Арутюнян,
- Г.Б. Бабаян.
- Грузии:
- Ш.Р. Цинцадзе,
- Г.Н. Урушадзе,
- И.Д. Гамкрелидзе,
- И.А. Накаидзе,
- М.Л. Базиава,
- О.Г. Ониани,
- И.Ф. Саришнили,
- О.Ю. Зардалишнили,
- В.П. Цанава,
- Г.Н. Маргвелашвили.
Ученые-агрохимики республик Средней Азии:
- Узбекистана: И.И. Мадраимов, Б.И. Мачигин, Н.Н. Зеленин, Г.И. Яровенко, П.В. Протасов, Б.М. Исаев, Т.П. Кирахунов, Д.С. Саттаров.
- Таджикистана: И.Н. Антипов-Каратаев, И.М. Липкинд, А.М. Мещеряков, Х.Д. Джуманкулов.
- Туркмении: К.И. Семергей, А.С. Ибрагимов, Г.А. Дюжев.
- Киргизии — Н.Г. Корнев.
Литература
Агрохимия. Учебник/В.Г. Минеев, В.Г. Сычев, Г.П. Гамзиков и др.; под ред. В.Г. Минеева. — М.: Изд-во ВНИИА им. Д.Н. Прянишникова, 2017. — 854 с.
Ягодин Б.А., Жуков Ю.П., Кобзаренко В.И. Агрохимия/Под ред. Б.А. Ягодина. — М.: Колос, 2002. — 584 с.: ил.
