Опытами Зайкевича была установлена прежде всего потребность чернозема в минеральных удобрениях. Но как вносить удобрения? В Западной Европе в основном применялось разбросное внесение удобрений по всему по лю. Зайкевич решил применить местное удобрение, т. е. внесение удобрения вблизи рядка семян. Это позволяло экономить удобрения и повышало их эффективность. Зайкевич провел исключительно удачные опыты и доказал преимущество рядового удобрения, а затем разработал принципы конструкции комбинированной туковой сеялки.
А. Е. Зайкевич указывал на возможность внесения удобрений в жидком виде, а в 1900 г. Подольское общество сельского хозяйства провело испытания нескольких типов подкормочных машин.
А. Е. Зайкевич был пионером не только в области применения и техники внесения минеральных удобрений, но и во многих областях селекции, агротехники и вообще агрономии. Он был инициатором работ, получивших затем широкое развитие. На его опытных полях началось изучение различных сортов свеклы, картофеля, зерновых культур, исследование всего богатства местных форм сельскохозяйственных растений. Многие комплексные вопросы, например урожайность сортов в зависимости от вносимых удобрений, тоже впервые изучались на руководимых им опытных полях. В области агротехники он закладывал опыты по обработке парового поля, по изучению глубины вспашки, способов посадки и посева сельскохозяйственных культур.
Продолжателем дела Энгельгардта в Петербурге был Павел Андреевич Костычев (1845 – 1895).
П. А. Костычев организовал при Земледельческом Институте сельскохозяйственную химическую станцию для анализов почв и удобрений. В 1881 г. он защитил диссертацию на степень магистра агрономии на тему: «Нерастворимые фосфорнокислые соединения почв». В этой работе Костычев выяснил условия образования в почве двухкальциевого и трехкальциевого фосфата в зависимости от содержания карбонатов кальция. В конце жизни он оставил педагогическую деятельность и работал директором Департамента земледелия (1894) во вновь организованном Министерстве земледелия, во главе которого стоял известный агроном, тоже ученик Энгельгардта, А. С. Ермолов. Работая в Департаменте земледелия, Костычев составил план организации опытных станций в России и приступил к его осуществлению. Но на пятидесятом году жизни смерть оборвала кипучую деятельность Костычева.
В историю русской агрохимической науки Костычев вошел не только как блестящий педагог, популяризатор и организатор, но и как выдающийся исследователь и знаток черноземных почв России. К почве Костычев подходил как агрохимик. В своем курсе «Почвоведение», который он читал в 1886/87 учебном году и который был переиздан в 1940 г., Костычев почвоведением называл только «изучение свойств почв по их отношению к жизни растений». Большое значение Костычев придавал учению о происхождении и изменении почв, так как от генезиса почв зависят существенные для жизни растений свойства почвы; в свою очередь растения влияют на процессы почвообразования. Классическая работа Костычева «Почвы черноземной области России, их происхождение, состав и свойства» появилась в 1886 г. и была переиздана через 50 лет – в 1937 г. Если Докучаев дал географию черноземных почв, то Костычев развивал учение о факторах образования чернозема. Первый описывал и наблюдал, а второй экспериментировал и анализировал. Работы Докучаева как почвоведа-географа были связаны с оценкой почв, работы Костычева как агрохимика – с вопросами обработки и удобрения почвы.
Взгляды и опыты П. А. Костычева по вопросам разложения органического вещества почвы уже при его жизни вошли в русские и иностранные учебники агрономической химии и почвоведения и во многом сохранили свою ценность до сих пор. На учебниках Костычева выросло поколение русских агрономов, почвоведов и агрохимиков.
К достижениям Костычева относят не только изучение генезиса чернозема, но и исследование генезиса подзолистых почв, серых лесных суглинков, деградированных черноземов, а также изучение солонцов, песчаных почв и скелетных почв Крыма и Кавказа.
Большое значение имели работы Костычева по изучению фосфатного режима почв и применения фосфорных удобрений. В этих работах он был связан со своим учителем А. Н. Энгельгардтом. Работы Костычева по вопросам обработки и удобрения почв отличаются четким пониманием значения строения (структуры) почвы и роли удобрений.
Современные представления о роли поглощающего комплекса почвы, поглощенных оснований и почвенного раствора в создании структуры почвы вполне совпадают с воззрениями Костычева. Он точно сформулировал агрономическое значение структуры почвы: «Всего лучше, когда почва будет иметь зернистое мелкокомковатое строение, тогда вода проходит, не застаиваясь, в более глубокие слои, так что после дождя промокает на всю глубину, высыхание почвы в таком состоянии происходит медленно, так что растения долго не страдают от засух. В мелкокомковатой почве всегда есть достаточно воздуха для дыхания корней и прорастающих семян, но в то же время не бывает больших пустот, так что семена и корни всегда соприкасаются с землей... Необходимо, однако, чтобы почва не только обладала известным строением, но чтобы, кроме того, строение это было бы прочно, т. е. чтобы его нелегко было уничтожить».
Взгляды П. А. Костычева на то, что мобилизация естественных запасов почвы достигается путем регулирования водного режима и не требует особых специальных приемов обработки, получили свое подтверждение в опытах с паровой обработкой почвы.
Костычев является предшественником развития биологического направления в агрономической химии, получившего свое наибольшее выражение в работах П. С. Коссовича, Д. Н. Прянишникова и его школы. Костычев изучал микробиологические методы в Париже у Пастера. Работами Костычева установлено решающее значение низших организмов при разложении в почве органического вещества. Костычев был первым русским агромикробиологом.
3.3. Агрохимические исследования в России конца IX – начала Х в.
Развитие агрономической химии тесно связано с развитием других наук. Агрохимические работы, развернувшиеся после 90-х годов прошлого века, неразрывно связаны с теми глубокими изменениями, которые произошли в области почвоведения и микробиологии. Современником Менделеева, Энгельгардта, Костычева был основатель русской школы генетического почвоведения В. В. Докучаев; несколько позднее началась деятельность крупнейшего русского микробиолога С. Н. Виноградского.
Василий Васильевич Докучаев (1846 – 1903) окончил в 1872 г. Петербургский университет и был назначен хранителем минералогического кабинета университета. В 1878 г. Докучаев защитил магистерскую диссертацию на тему: «Способы образования речных долин Европейской России»; после этого занял кафедру минералогии Петербургского университета. Но общее признание Докучаев получил благодаря своим работам в области почвоведения. В 1877 – 1883 гг. по поручению Вольного экономического общества Докучаев проводил географическое обследование чернозема, в результате чего в 1883 г. появилась его монография «Русский чернозем» (Докучаев, 1936).
В 1888 – 1894 гг. он возглавлял почвенно-оценочные работы в Полтавской губернии.
Почвенные исследования дали возможность В. В. Докучаеву выработать основные положения генетического почвоведения и создать из своих сотрудников школу почвоведов, географов. Среди них выдающееся место занимал Николай Михайлович Сибирцев (1860 – 1900). В 1887 – 1892 гг. Сибирцев возглавлял новую серию почвенно-оценочных работ в Нижегородской губернии. В 1898 – 1899 гг. вышел из печати первый курс генетического почвоведения, написанный Сибирцевым.
Основной заслугой В. В. Докучаева и Н. М. Сибирцева являются создание генетической почвенной классификации и разработка методики почвенного картографирования для сельского хозяйства. Классификация почв Докучаева в отличие от предшествовавших классификаций была естественноисторической. В основу ее были положены не геологические, петрографические или минералогические свойства почв, а их признаки, связанные с происхождением и генезисом.
Под почвой Докучаев понимал поверхностный слой земли, измененный воздействием не только физических и физико-химических факторов, но и биологических – растений, животных и микроорганизмов. Из этих биологических факторов особое значение для генезиса почвы имело, конечно, влияние растений. Нормальные почвы, по Докучаеву, это такие почвы, образование которых связано с деятельностью растений. Отличительным признаком почвы является ее окраска гумусом; собственно почвенным слоем Докучаев считал гумусовый слой. Выделяя типы почвообразования, Докучаев устанавливал связь между характерными особенностями почвы и покрывающей ее растительностью. Накопление и разложение в почве органического вещества растений является основным моментом почвообразования.
Выделенные Докучаевым типы почв соответствовали типам растительности: лесной зоны, лесостепи, степи, полупустыни, болот, лугов, поймы. В некоторых случаях почвы выделялись по признакам, определявшим условия местообитания растений (например, песчаные засоленные почвы).
Таким образом, в понимании Докучаева почвоведение – это наука о результатах взаимодействия между растительностью и поверхностным слоем земли, являющимся жилищем основной массы корней растений. Эта основная особенность учения Докучаева и позволила ему браться за решение таких чисто агрономических задач, как оценка плодородия почвы.
Изучая почву, В. В. Докучаев и Н. М. Сибирцев останавливали свое внимание на таких ее особенностях, которые характеризовали жизнь растения на этой почве, как-то: содержание гумуса, глубина залегания гумусового слоя, механический состав, физические свойства, содержание питательных веществ и т. д. Понимание почвы было близко к агрономическому ее пониманию русскими земледельцами. Основные типы почв в классификации Докучаева и Сибирцева (подзолы, черноземы, серые почвы, луговые почвы, солонцы, песчаные почвы) были давно известны русским сельским хозяевам. Но Докучаев и Сибирцев уточнили эти понятия, дали описание признаков почв по горизонтам почвенного разреза («профилям почвы»), установили закономерности зонального распределения почв и выделили определенные их виды.