Коллектив авторов - История биологии с древнейших времен до начала XX века

По мнению Либиха, наибольшее внимание следует уделять фосфорным удобрениям, которые потребляются растением для образования семян. После уборки урожая почва теряет значительное количество фосфатов, и оно не восстанавливается при внесении навоза. Поэтому Либих рекомендовал пользоваться, особенно в зерновых хозяйствах, фосфатными удобрениями, например, в форме молотых костей скота. Предложение Либиха явилось толчком к развитию суперфосфатной промышленности на базе ископаемых фосфоритов.

Либих разработал способ заводского получения смеси удобрений, которая, по его мнению, должна была содержать все необходимые для растений вещества. Для того чтобы легкорастворимые калиевые соли не вымывались из почвы дождем, он включил в эту смесь труднорастворимый сплав углекислого калия с углекислым кальцием. По этой причине, а также из-за того, что он не учитывал, в какой форме необходим водород, патентованное Либихом удобрение оказалось неэффективным. В связи с этим его учение о минеральных удобрениях было поставлено под сомнение. Физиологи растений, в частности Буссенго, указали Либиху на ряд его ошибок, связанных с недооценкой роли органического азота. Между ними разгорелся спор.

Успешному разрешению спора способствовали экспериментальные исследования, проведенные в 40-х годах. В 1842 г. Вигман и Польсторф, возродившие количественный метод Соссюра в изучении питания растений, дали ответ на конкурсный вопрос, выдвинутый Геттингентской Академией в 1836 г. Пользуясь методикой водных культур, они еще раз показали, как хорошо развиваются растения на питательных растворах, содержащих, минеральные соли, и насколько сильно отстает рост и развитие тех из них, которые выращиваются на дистиллированной воде. Анализ последних показал, что содержание в их золе минеральных веществ сводится к минимуму. Из своих опытов Вигман и Польсторф сделали следующие выводы: 1) растения, которые могут некоторое время развиваться за счет неорганических элементов семени, перестают расти, когда этот запас становится минимальным; 2) неорганические элементы растения не являются продуктами жизни растений или производными неизвестных элементов органических соединений и 3) количество минеральных веществ в растении не увеличивается в процессе внутренней жизнедеятельности растений; все то количество, которое повышает его содержание в семени, приобретается из внешней среды.

Предметом изучения стал также процесс поступления веществ из почвы в растение. Итальянец Тринчинетти (1843) подтвердил, что растение поглощает определенное, а не любое количество веществ, находящихся в растворе. Он установил также, что растения различных видов, произрастающие на одних и тех же почвах, поглощают минеральные вещества не в одинаковой степени. Таким образом, представления Соссюра о поглощении минеральных веществ были проверены экспериментально лишь через 40 лет.

К середине XIX в. было установлено, что растениям необходимы в значительных количествах такие зольные элементы, как калий, кальций, магний и железо, а также азот, сера, хлор и фосфор. Выявить же те элементы, которые не нужны растению, оказалось делом более трудным и долгим. В немалой степени наука обязана этим К. Шпренгелю, который, несмотря на ограниченные средства, в 30-х годах в небольшой сельскохозяйственной академии Регенвальда близ Штеттина провел серию опытов по минеральному питанию растений, показав, что не все зольные элементы, находящиеся в растениях, являются питательными веществами и что необходимые минеральные питательные вещества не могут быть заменены никакими другими родственными элементами.

Не менее существенные сдвиги произошли в 40-х годах и в представлениях об азотном питании растений. Еще из опытов Соссюра было известно, что растения неспособны усваивать свободный азот воздуха, поэтому большинство ученых, в том числе и Либих, считали, что растения поглощают азот из растительных и животных экстрактов и из аммиака воздуха. Однако несостоятельность последнего предположения становилась все более очевидной, так как расчеты показывали, что количество аммиака и других азотных соединений в воздухе очень невелико, и оно не может удовлетворить потребность растений в азоте.

Жан Батист Буссенго. 1802–1887.

Решение этого запутанного вопроса наметил французский агрохимик Ж. Буссенго с помощью точных экспериментов. Во время службы в Южной Америке его внимание привлекло удивительное плодородие перуанских и чилийских почв на песчаном, казалось бы, совсем бесплодном побережье Тихого океана. Он отметил особенно высокие урожаи кукурузы и других культур на тех участках, которые посыпались порошкообразной массой гуано. Химический анализ этого удобрения показал, что оно почти полностью состояло из аммиачных солей. Способность гуано сильно повышать урожайность различных культур скоро получила широкую известность, особенно в Англии. Первое судно, груженное этим удобрением, прибыло в Лондон в 1840 г. С тех пор для Перу, особенно богатой этим удобрением, торговля гуано стала важнейшей статьей национального дохода.

Установка Буссенго для изучения усвоения растениями азота.

Возвратившись на родину, Буссенго создал в 1836 г. в своем небольшом имении Бехельброн в Эльзасе агрономическую станцию и с увлечением стал проверять то, что наблюдал в природе. Для изучения отношения растений к свободному атмосферному азоту он разработал метод песчаных культур. Пшеница, овес и подсолнечник выращивались на промытых в серной кислоте и предварительно прокаленных песке, кварце и грубо размолотой пемзе. Опыты велись в сосудах, лишенных малейших примесей аммиака. Питательная смесь состояла из воды, золы и навоза. В нее помещались зерна, тщательно промытые дистиллированной водой. При таких условиях выращивания пшеница, овес и подсолнечник не давали никакого прироста азота. Буссенго отметил также, что и бобовые растения не давали прироста азота, если выращивались в искусственной атмосфере при отсутствии доступа естественного воздуха. Прирост отмечался лишь тогда, когда в питательную смесь добавлялись азотсодержащие удобрения. Наилучшим из них Буссенго считал селитру, наихудшими — аммиачные соли.

На основании этих опытов Буссенго пришел к выводу, что растения неспособны усваивать свободный азот воздуха, а потребляют его из азотсодержащих соединений почвы или воздуха и притом не в готовом виде, а только после предварительного разложения.