Минеральная теория питания растений Ю. Либиха.
В 1840 г. появилась работа Либиха «Органическая химия в приложении к земледелию и физиологии». В этой книге Либих подверг уничтожающей критике гумусовую теорию, выставив некоторые положения ее на осмеяние. Сарказм Либиха сделал то, чего не могла сделать логика его ученых современников – Соссюра и Буссенго. Либих окончательно разбил гумусовую теорию плодородия почв. Идя дальше, Либих отвергал всякую возможность усвоения готовых органических веществ корнями и ставил в основу учения о питании растений положение, что только неорганические соединения почвы и углекислый газ воздуха составляют пищу растений. Если растения берут из почвы только минеральные вещества, необходимые для их роста и развития, то каждый урожай должен уносить из почвы запасы необходимых для развития растений питательных солей.
На необходимости возврата почве минеральных солей Либих настаивал с удивительной настойчивостью и подлинным красноречием. Несоблюдение этого правила он считал даже гибельным историческим фактором: «Причина возникновения и падения нации лежит в одном и том же. Расхищение плодородия почвы обусловливает гибель государств и наций, поддержка плодородия почв – их жизнь, богатство и могущество». В качестве примера Либих приводил судьбу великих государств древнего мира – Греции и Рима.
Либих особенно настаивал на возврате в почву тех минеральных веществ, которых в ней явно недостаточно: внесение всех прочих веществ будет совершенно бесполезно, пока не будет восполнено содержание в почве того вещества, которое находится в ней в минимальном и недостаточном количестве (либиховский закон минимума).
Лимитирующим является тот ресурс, которого более всего недостает.
На рост и развитие организма наибольшее влияние оказывает тот ресурс, доля обеспеченности которым минимальна.
Особое внимание Либих обращал на истощение почвы в отношении солей фосфорной кислоты. Большая часть хозяйств продает в город зерно, а солома вместе с навозом вывозится обратно на поле. Но с навозом почве возвращается далеко не все, что было у нее взято: зерно содержит много солей фосфорной кислоты, и эта потеря остается невозмещенной. Поэтому в почву необходимо вносить фосфаты, особенно в зерновом хозяйстве.
Отмечая значительную роль Либиха в разработке вопроса о минеральном питании растений, следует указать и на некоторые ошибки, допущенные им. Слабой стороной его учения была недостаточная экспериментальная проверка теоретических положений.
Значение работ Прянишникова
Классическими исследованиями, проведенными Д.Н. Прянишниковым и его учениками (B.C. Буткевич, СП. Костычев, И.Г. Дикусар, А.В. Владимиров, А.Г. Шестаков, B.C. Иванова, Ф.В. Турчин и др.), теоретически и практически доказана более высокая физиологическая ценность аммиачного (аммонийного) азота для растений по сравнению с нитратным. В 1892 г. Дмитрий Николаевич начал свои работы по азоту с решения сугубо физиологической проблемы - о распаде белковых веществ при прорастании семян растений, которая со временем в его исследованиях переросла в важную народнохозяйственную проблему - использование аммиака в качестве удобрений. Работая в 90-х годах у Шульца в Цюрихе, Дмитрий Николаевич пришел к выводу, что аминокислоты в растениях распадаются, как и в животных организмах, до свободного аммиака. В то время это было важнейшим открытием, так как полагал, что в растениях белок распадается до аспрагина, который является транспортной формой к растущим частям растений. Самому Дмитрию Николаевичу не удалось обнаружить аммиак при распаде белка (это сделал B.C. Буткевич в 1904г.), но он не сомневался, что аммиак, образовавшийся при регрессивном метаморфозе, растения используют для нового синтеза. Молодой ученный совершил открытие общебиологического значения, установив единство растительного и животного организмов еще в одной области - распаде белковых веществ. Д.Н. Прянишников установил также, что аммиак почвы может служить источником питания растений непосредственно, без предварительной нитрификации. Исследования Д. Н. Прянишникова по распаду белка в растениях вскоре распространились на проблемы азотистого питания сельскохозяйственных культур, причем результаты этих работ имели настолько большое значение для теории и практики применения азотных (по Прянишникову — азотистых) удобрений, что на них необходимо остановиться особо. Следует ника азота для сельскохозяйственных культур без предварительного перевода микроорганизмами аммиачных солей в селитру решительно отрицалось. Еще в начале XX века Д. Н. Прянишников показал, что азотнокислый аммоний не нейтральная (как можно было ожидать, если бы обе ее части поглощались растениями в равном количестве), а физиологически кислая соль. Эта физиологическая кислотность выявилась потом со всей определенностью и в полевых опытах. Ее можно объяснить главным образом более энергичным усвоением растениями аммиака, нежели нитратов. Дальнейшие исследования Дмитрия Николаевича привели его к заключению, что вообще в растении синтез органических азотистых веществ возможен только за счет аммиака. Если же в растительные клетки поступают нитраты, то они непременно должны восстановиться до аммиака, на что потребуется дополнительная затрата энергии. Выходило, следовательно, что аммиак не только доступен сельскохозяйственным культурам, но и что для них он является более экономичным источником азота, чем нитраты. Итак, работы Д. Н. Прянишникова показали, что с аммиака начинается в растениях синтез азотистых органических соединений, до белка включительно, и аммиаком заканчивается распад этих же веществ. Дмитрий Николаевич кратко выразил это в своей знаменитой формуле: аммиак—альфа и омега (начало и конец) обмена азотистых веществ в растениях. Это нашло потом подтверждение в работах С. П. Костычева, В. С. Буткевича, А. И. Смирнова, А. В. Владимирова, Ф. В. Турчина и др.