Олег Писаржевский - Прянишников

Но на практике искусственное азотное питание растений наталкивалось на множество трудностей и загадок. Различные минеральные соединения азота — аммиачные, в которых азот связан с водородом, или нитратные, в которых тот же азот связан с кислородом, — действуют совершенно по-разному на разные растения и даже на одни и те же растения, но в разном возрасте или на разной почве.

Вот эту-то реальную сложность взаимодействия растений и внешней среды и стремился раскрыть Прянишников. Поразительно современно звучат мысли, которыми он руководствовался при изучении проблемы азотного питания растения. Они непосредственно перекликаются с ведущей идеей советской биологической науки, снова и снова со всей силой подчеркнутой в недавних решениях партии и правительства.

Первая из этих «руководящих мыслей», которым Прянишников придавал «и более общее значение», касается «тесной взаимной связи между внешними условиями питания и внутренними процессами обмена веществ в растениях».

Прянишников неоднократно уточнял и развивал это положение и высказывал его с такой определенностью, что можно лишь удивляться тому, как часто оно впоследствии повторялось от имени других биологов без ссылки на первоисточник. Поэтому мы надеемся, что читатель не посетует на большую выдержку из высказываний на этот счет Прянишникова. Надо же хотя и с запозданием, но до конца выяснить давнее недоразумение. И здесь это сделать уместнее, чем где бы то ни было. Так вот его точные слова.

«Внутреннее состояние растения, направление и интенсивность процессов обмена веществ в нем, — писал Дмитрий Николаевич, — в значительной степени определяет его отношение к условиям внешней среды, способность растения использовать тот или другой источник питания, притекающий извне. С другой стороны, изменение условий внешней среды, например формы или интенсивности азотного питания, соотношения и концентрации других элементов, способно оказать глубокое влияние на характер обмена веществ внутри растения. Только на пути познания этой взаимной связи и обусловленности между внутренним состоянием организма и внешней средой мы можем получить правильное представление о значении условий питания для жизни растения и надежное теоретическое обоснование таких приемов воздействия на растение, которые имеют целью изменять не только высоту урожая, но и его химический состав».

Как часто впоследствии противники Прянишникова повторяли эту великолепную диалектическую формулу о взаимосвязи организма и среды. И беда не в том, что они ее повторяли, — истина нуждается в повторениях! Они вынули из нее живую душу, ее конкретное биохимическое содержание, ибо истина всегда конкретна, а утратив это драгоценное свойство предметности, она вырождается в хилую абстракцию.

В свете прянишниковских идей и многолетней работы исследователей его школы учение об азотном питании растений и животных приобрело большую цельность и законченность.

Вскоре после первых своих удач в этой области сам Дмитрий Николаевич Прянишников провел со своими учениками серию опытов с питанием растений азотнокислым аммонием, который теперь принято называть также аммиачной селитрой. При этом прояснилось исключительно важное обстоятельство, а именно то, что положительно заряженный ион — катион — аммония поступает в растение гораздо быстрее, чем отрицательно заряженный ион — анион — азотной кислоты (эти две составные части аммиачной селитры разделяются в растворе).

Этот вывод тоже полностью расходился с господствовавшими воззрениями. Химики относили азотнокислый аммоний к числу нейтральных солей; считалось, что обе его части — ион аммония и ион нитратный — поглощаются растениями в равной мере. При этом упустили самую малость: спросить само растение. А когда об этом позаботился Прянишников, неизменно выступавший во всех этих работах как настоящий агробиолог, оно ему немедленно ответило. Азотнокислый аммоний оказался физиологически кислой солью, поскольку растение поглощало ионы аммония быстрее, чем нитратные ионы. А присоединяя к себе ион водорода, которого в почве предостаточно, нитратный ион образует азотную кислоту, которая дополнительно подкисляет почвенный раствор.

Но, может быть, в этом повинны бактерии, которые нитрифицируют ион аммония, то есть превращают его в азотную кислоту.

И это возможное опровержение начальной догадки было проверено. Физиологическая кислотность азотнокислого аммония отчетливо проявлялась в столь короткое время, в течение которого биологическая нитрификация не могла успеть сыграть сколько-нибудь значительной роли. И уж вовсе была исключена возможность участия бактерий при проведении экспериментов в водных культурах.

Отсюда следовал важный вывод. Надо устранять физиологическую кислотность аммиачных солей в тех случаях, когда она может оказать вредное влияние на растения. Пусть нам читатель поверит на слово: сделать это совсем не трудно. И, наоборот, повышенная кислотность прикорневой почвенной среды может оказаться чрезвычайно полезной, если ею хитро воспользоваться для растворения нерастворимой при иных условиях и потому малопродуктивной, но зато дешевой и доступной фосфоритной муки.

Как тут не вспомнить Тимирязева с его пламенным похвальным словом Большой Науке. По мере того как раскрывался кладезь практических выводов из чисто, казалось бы, теоретических исследований Прянишникова, все новые и новые подтверждения получало старое больцмановское изречение: «Самое практичное — это хорошая теория».

Существовал еще один научный предрассудок, ниспровержение которого открывало возможности широчайшего и многостороннего использования в сельскохозяйственной практике наиболее дешевого азота именно в его аммиачной форме.

Опасения практиков, препятствовавшие широкому использованию аммиачных удобрений, имели под собой вполне реальные обоснования. Они опирались на действительные факты, которые, однако, были поверхностно, а потому и неверно истолкованы.

Чтобы понять, в чем тут дело, нужно вспомнить несколько элементарных сведений из школьных курсов химии и ботаники, а также напомнить более сложные наблюдения Прянишникова, связанные с превращениями аспарагина. Мы с ними в общих чертах уже знакомы. Известно, что белок образуется из аминокислот. В свою очередь, молекула каждой аминокислоты состоит из какой-нибудь кислоты и аммиака, а органические кислоты получаются при окислении углеводов, синтезируемых в зеленых частях растения из воды и углекислого газа под воздействием солнечной энергии.

Ясно, что если в растении недостает углеводов, то не сможет происходить и синтез органических кислот и белка. Поступающий из почвы через корни минеральный азот при этом не может быть использован. Он будет накопляться в клетках растений. Как мы уже знаем, он может поступать в растение в двух видах — в виде аммиака и нитратов. Если аммиачный азот, не перерабатываемый в аминокислоты, начнет накапливаться в начальный период развития растения, вскоре после появления всходов он может вызвать отравление растения. Накопление же нитратного азота до известных пределов не влечет за собой таких отрицательных последствий. Кроме того, в подобных условиях нитратный азот не переходит в аммиачный; превращение нитрата в аммиак осуществляется в растении лишь в меру потребности живого организма в аммиаке для синтетических процессов.