Оказалось, что распределение почв зависит от факторов, определяющих развитие растительности, т. е. от климата, рельефа и материнской породы. Степень выраженности признаков различных почвообразовательных процессов зависит от времени воздействия растений и других факторов на поверхностный слой земли, т. е. от возраста почвы. Типичные для данных климатических условий почвы были названы зональными.
Сергей Николаевич Виноградский (1856 – 1953) является редким образцом ученого, который дважды привлек внимание всего ученого мира к своим работам: в 1889 – 1895 гг. исследованиями по нитрификации и усвоению свободного азота микроорганизмами и 30 лет спустя, в 1924 г., работами по прямому изучению микробов в почве и по экологии почвенных микроорганизмов. Научная деятельность Виноградского началась с 1878 г. и продолжалась до 1912 г. Затем наступил перерыв до 1922 г., в течение которого Виноградский, уже будучи ученым с мировым именем, не занимался научной работой. После десятилетнего перерыва Виноградский уже в возрасте 66 лет возвратился к научной деятельности и создал работы, которые вновь привлекли к нему общее внимание микробиологов, почвоведов, агрохимиков и агрономов.
Сообщение о нитрофицирующих микроорганизмах было опубликовано Виноградским в 1890 и 1891 гг., а уже через четыре года после этого появилась его работа об азотфиксирующих бактериях.
Ближайшим учеником и преемником Виноградского был Владимир Леонидович Омелянский (1867 – 1928).
Ученик Виноградского Омелянский вместе с ним работал над изучением влияния органических веществ на ход нитрификации. Первая научная работа Омелянского называлась «К вопросу о влиянии разбавления на скорость химических реакций» (1892). Затем, следуя Виноградскому, он начал изучать микроорганизмы, рассматривая их как «химические реактивы». Так же как для Виноградского, для Омелянского работа микробиолога не кончается выделением чистых микроорганизмов и их описанием. Он выясняет, какую реакцию, в каких условиях, с какими выходами веществ выполняет тот или иной найденный им микроорганизм. Омелянский открыл микробы, разлагающие клетчатку, и не только открыл их, но и изучил химизм превращения клетчатки под влиянием микробов.
3.4. Создание русской школы агрохимии
А. Н. Энгельгардт, Д. И. Менделеев, П. А. Костычев, А. Е. Зайкевич – вот имена, с которыми связано зарождение в России самостоятельных научных исследований по агрономической химии. Но только в конце XIX в., когда начались работы К. А. Тимирязева, Д. Н. Прянишникова, П. С. Коссовича и К. К. Гедройца, а также агрохимиков сельскохозяйственных опытных станций, в России развернулась систематическая исследовательская работа по агрохимии.
Климентий Аркадьевич Тимирязев (1843 – 1920) был ученым-экспериментатором, он применял к физиологии растений точные методы физики и химии. Исследовательские работы он вел только в одной определенной области – физиологии растений. Влияние трудов Тимирязева сказалось на развитии не только физиологии растений, но и на всей агрономической науке.
К. А. Тимирязев считал, что наблюдения, сделанные в поле, могут быть вполне объяснены только лабораторными опытами. Но с другой стороны, научные достижения следует проверять на полях; отсюда необходимость широкой постановки полевых опытов в хозяйствах. Основным методом в научно-исследовательской работе он считал вегетационный метод искусственных культур, «который один только дает вполне определенные, недвусмысленные ответы на основные вопросы: какие вещества следует признавать за необходимые питательные начала, в какой форме и в каких количествах их всего выгоднее доставлять растению».
Первый вегетационный домик для постановки опытов в сосудах был построен в России К. А. Тимирязевым в 1872 г. в Петровской земледельческой академии.
Он много работал для популяризации приемов научного земледелия. Основные пути поднятия производительности земледелия в России К. А. Тимирязев видел в введении клеверосеяния и в применении минеральных удобрений.
В широких агрономических кругах большую популярность получила статья К. А. Тимирязева «Источники азота для растений», написанная им в 1893 г., в период после открытия клубеньковых бактерий (1886) и до открытия возможности промышленного синтеза азотных удобрений за счет азота воздуха (1898). В этой статье он показал исключительное значение открытия наукой биологического синтеза азота бобовыми. К. А. Тимирязеву мы обязаны также правильным пониманием всего огромного значения промышленного синтеза азота, которое он высказал в лекции 1898 г. и в статье «Новая победа науки над природой», написанной в 1906 г.
В конце XIX в. началась научная деятельность основателя школы советских агрохимиков Дмитрия Николаевича Прянишникова (1865 – 1948). Первые большие исследования Д. Н. Прянишникова были посвящены вопросам обмена азотистых веществ в растении. Работы русских ученых по вопросу азотного обмена и азотного питания растений внесли много нового в мировую науку.
Д. Н. Прянишников обосновал теорию аммиачного и нитратного питания растений, ставшую вскоре общепризнанной, и еще до возникновения современной промышленности по синтезу аммиака дал исчерпывающие рекомендации по использованию аммиачных удобрений. Ему же принадлежит заслуга глубокого обоснования условий применения фосфоритов в качестве удобрения и разрешения многих других актуальных вопросов агрохимии. Спустя 57 лет после первых опытов с удобрениями, проведенных Д. И. Менделеевым, под руководством Д. Н. Прянишникова было поставлено свыше 3800 полевых опытов с удобрениями в более чем 300 пунктах России. Итоги их показали, что минеральные удобрения действуют здесь так же эффективно, как и на Западе, вопреки некоторым скептикам из среды бывшей земской агрономии. Они полагали, что в России, подобно Западной Европе, надо сначала пройти почти столетнюю практику плодосмена, прежде чем почвы будут окультурены и минеральные удобрения станут высокоэффективными. Географической сетью опытов, руководимых Д. Н. Прянишниковым, убедительно доказана большая отзывчивость всех культур на удобрения.
Вместе с тем Д. Н Прянишников энергично отстаивал необходимость расширения посевов азотособирателей, т. е. бобовых культур (характерных для плодосменных севооборотов), в особенности клевера и люцерны, чтобы мобилизовать больше азота из атмосферы биологическим путем в дополнение к азоту техническому (синтез аммиака).
Д. Н. Прянишников первым в СССР начал готовить кадры агрономов-агрохимиков и написал фундаментальное руководство "Агрохимия", выдержавшее много изданий и переведенное на иностранные языки. В этой книге обобщен мировой опыт применения удобрений и сформулированы теоретические основы агрономической химии в тесной связи с биохимией и физиологией растений. Д. Н. Прянишников беспощадно боролся с реакционными течениями в науке. В публицистической статье «Мальтус и Россия» (1927) Д. Н. Прянишников, опираясь на данные отечественной агрономической науки, установил, что даже если страна будет удваивать свое население каждые 50 лет, источники продовольствия будут расти еще быстрее при использовании в сельском хозяйстве достижений агрохимии, земледелия и растениеводства.
Д. Н. Прянишникову был чужд консерватизм в науке, всю жизнь он стремился к единению теории и практики и учил этому своих учеников. Первым среди агрохимиков он учил не упускать из виду значения взаимосвязи внутренних (свойства растений) и внешних (свойства почвы) условий питания растений при использовании удобрений. Знание, считал он, не есть нечто застывшее и закристаллизовавшееся: оно постоянно развивается и совершенствуется. «Наука, – читаем мы в одном из последних крупных трудов Д. Н. Прянишникова, – ничего не принимает на веру: детализируя исследование, она постоянно вновь и вновь контролирует свои положения, уточняет и углубляет их смысл – и только поэтому она постоянно идет вперед».
Одновременно с ним работали два крупных почвоведа-агрохимика – Петр Самсонович Коссович (1862 – 1915) и его ученик Константин Каэтанович Гедройц (1872 – 1932). П. С. Коссович (1897) доказал в стерильных культурах способность высших растений усваивать аммиачный азот без перехода его в нитратный, что усиливало значение теории Д. Н. Прянишникова.
Кроме того, П. С. Коссовичу принадлежат не потерявшие и до настоящего времени значения исследования круговорота в природе и хозяйстве серы и хлора, а также доказательство положения, что клубеньковые бактерии связывают азот атмосферы, поступивший через корни, а не через листья бобовых растений. Он с успехом изучал и корневые выделения культур, особенно выделение углекислого газа, связывая его с усвояющей способностью корней.
К. К. Гедройц направил свою творческую деятельность на исследование поглотительной способности почвы, установил виды ее и закономерности, ею управляющие. Он открыл (1911) потенциальную кислотность почвы и этим дал теоретическое обоснование известкованию почв. Ему же принадлежат классические работы по химической мелиорации солонцов путем их гипсования для вытеснения натрия кальцием из поглощенного состояния.
Работы Прянишникова, Коссовича и Гедройца получили мировое признание. Гедройц был избран президентом Международного общества почвоведов, а Прянишников – президентом секции плодородия почвы этого Общества.
3.5. Развитие идей Д. Н. Прянишникова в агрохимической