50. История развития учения о минеральном питании.

Представления о почвенном питании растений начали складываться в связи с развитием растениеводства. Уже в VI —V тысячелетии до новой эры зола, ил и навоз использовались как средства, повышающие плодородие почвы.

Первый физиологический эксперимент с целью изучения пи­тания растений был проведен голландским естествоиспытате­лем Я.Б. ван Гельмонтом в 1629 г. Он посадил в глиняный сосуд, содержащий 91 кг сухой почвы, ивовую ветвь массой 2,25 кг и регулярно поливал почву дождевой водой. Через 5 лет растение и почва были взвешены отдельно. Оказалось, что ива весила 77 кг (прибавка около 75 кг), а масса сухой по­чвы уменьшилась всего на 56,6 г. Таким образом, масса расте­ния увеличилась в 33 раза, не считая ежегодно опадавших листьев. Ван Гельмонт сделал вывод, что вся растительная масса была создана за счет воды, вносившейся в сосуд при по­ливе. Этот опыт послужил основой для «водной теории» пита­ния растений, которая довольно долго держалась в ботанике.

Значительно раньше Аристотелем (384 — 322 гг. до н. э.) бы­ло выдвинуто представление о том, что растения поглощают пищу из почвы в виде сложных веществ. Это представление в конце XVIII — начале XIX в. было развито немецким агроно­мом А. Тэером, который разработал «гумусовую теорию» пи­тания растений. Давно уже было известно, что чем темнее по­чва, тем она плодороднее. Темный цвет почвы зависит от содержания в ней гуму­са (перегноя). Согласно гумусовой теории, растения питаются водой и гумусом.

Однако постепенно накапливались данные о роли мине­ральных элементов в питании растений. Один из основополож­ников отечественной агрономии А. Т. Болотов наметил ос­новные принципы минерального питания растений. В 1770 г. вышла его книга «Об удобрении земель» — первая русская мо­нография по агрохимии. В ней он писал, что пища растений в почве «состоит в воде и некоторых особлевых земляных или паче минеральных частичках...». Болотов разработал приемы удобрений в почву и в одной из статей перечислил 53 вида удобрений, пригодных для применения в сельском хозяй­стве.

Швейцарский естествоиспытатель Н. Т. Соссюр установил, что почва снабжает растения азотом и мине­ральными элементами. В своем труде «Химические исследования растений» (1804) он обратил внимание на то, что различные соли поглощаются корнями из водного раствора с неодинаковой скоростью. Французский агрохимик Ж. Б. Буссенго (1837) показал, что растения можно выращивать и на чистом песке, если вносить в него минеральные соли (золу и селитру).

Немецкий химик Ю. Либих — один из основателей агрохи­мии, возражая.против гумусовой теории, в 1840 г. опубликовал книгу «Химия в приложении к земледелию и физиологии», где обосновал теорию минерального питания растений. По этой теории основой плодородия являются минеральные вещества почвы. Либих считал, что перегной нужен лишь для образова­ния СО₂, который ускоряет выветривание материнской горной породы и увеличивает культурный слой почвы. Он первым предложил вносить в качестве удобрений чистые минеральные вещества. Либих в то же время считал, что рас­тения поглощают азот из воздуха в виде аммиака. Позд­нее, в 1856 г., он вынужден был признать, что источником азота для минераль­ного питания растений могут быть нитраты. Неверным в тео­рии Либиха было также отрицание роли органических веществ почвы для развития растения.

Либих сформулировал «закон минимума», согласно которо­му внесение любого количества минеральных веществ не даст прироста урожая, пока не будет ликвидирован недостаток ве­ществ, содержащихся в минимальном количестве, а также «за­кон возврата», указывающий на необходимость возврата в по­чву питательных веществ, поглощенных растениями. Он утверждал, что несоблюдение принципа полного возврата дол­жно привести к истощению почвы и падению ее плодородия. Некоторые последователи Либиха вывели из этих положений «закон убывающего плодородия почв». Практика современного земледелия показала полную несостоя­тельность этого псевдозакона.

Окончательно опровергли «гумусовую теорию» опыты И. Кнопа и Ю. Сакса (1859), которые показали, что вполне воз­можно вырастить нормальное растение на воде до полного со­зревания при его обеспечении лишь семью элементами: азотом, фосфором, серой, калием, кальцием, магнием и железом. Эти опыты окончательно утвердили теорию минерального пи­тания и создали основу для использования вегетационного ме­тода, в том числе водных и песчаных культур. Питательный раствор, разработанный Кнопом, применяется до сих пор.

Буссенго, используя метод вегетационных сосудов, показал, что высшие растения, как правило, не могут связывать атмосферный азот. Этой способ­ностью обладают бобовые растения. Не­мецкий ботаник и микробиолог Г. Гельригель в 1880 г. пока­зал, что бобовые растения осуществляют азотфиксацию в симбиозе с клубеньковыми бактериями. Сами бактерии в клубеньках бобовых впервые были обнаружены русским бо­таником М. С. Ворониным в 1866 г.

Обширные исследования биологических процессов, происхо­дящих в почве, провел С. Н. Виноградский, который по праву считается основателем почвенной микробиологии.

Кроме бактерий, деятельность которых связана с трансфор­мацией форм азота, в почве имеются бактерии, разлагающие целлюлозу, перерабатывающие различные соединения серы и фосфора, силикатные бактерии, участвующие в освобождении калия из силикатов почв, и др. Некоторые микроорганизмы снабжают растения витаминами, аминокислотами, поэтому роль микроорганизмов почв значительно шире и сложнее, чем просто участие в обмене минеральных веществ.

Русские ученые П. А. Костычев и В. В. Докучаев разработа­ли основы научного почвоведения. Советский агрохимик К. К. Гедройц обосновал учение о почвенном поглощающем комплексе. Вещества, в том числе и минеральные, удерживают­ся в почве различными способами: механическим путем, физи­ческими взаимодействиями, химическим и биологическим связыванием веществ. Особое значение Гедройц придавал фи­зико-химической, или обменной, адсорбции почвы.

Все эти исследования привели к ясному пониманию того, что плодородие почв связано как со специфическими особенно­стями материнской горной породы (минеральный состав и структурное состояние почвы), так и с деятельностью по­чвенных микроорганизмов, которые минерализуют органиче­ские остатки.