РОЗДІЛ 1. ПРЕДМЕТ, МЕТОДИ, ЗАВДАННЯ ТА ІСТОРІЯ РОЗВИТКУ АГРОХІМІЇ

Видатний французький агрохімік Жан Батист Буссенго (1802–1887) піддав науковій критиці теорію Теєра про гумусове живлення рослин і висунув нову – азотну теорію живлення. Вирощуючи рослини в умовах ретельно контрольованого мінерального живлення, він з'ясував шляхи надходження азоту в них, установив, що бобові (горох, конюшина) збагачують прожарений пісок азотом, а пшениця до цього нездатна. Ж. Б. Буссенго встановив, що кількість азоту в ґрунті була і є чинником, що лімітує утворення рослинної продукції. Рослини здатні засвоювати нітрати краще, ніж амоній. Створивши вегетаційний метод досліджень, учений ініціював початок періоду бурхливої експериментальної перевірки теорії мінерального живлення рослин.

Лише 1804 р. швейцарський учений Ніколо Теодор Соссюр (1767–1845) довів, що джерелом мінеральних речовин для живлення рослин є ґрунт, а джерелом вуглецю – вуглекислий газ атмосфери. Німецький учений Карл Шпренгель (1787– 1849) у своїй книзі "Вчення про добрива" фактично "розгромив" гумусову теорію. Проте остаточного краху ця теорія зазнала після виходу в світ знаменитої книги Юстуса Лібіха (1803–1873) "Органічна хімія до агрокультури і фізіології" "Die orqanische Chemie in ihrer Anwedung auf Agricultur and Physioloqie" (1840), яка зробила переворот у науці та практиці. Вперше було сформульовано теорію мінерального живлення рослин, основне положення якої: рослини засвоюють лише неорганічні речовини, а гумус є джерелом вуглецю в ґрунті. Різні рослини засвоюють з ґрунту неоднакову кількість елементів живлення, тобто збіднюють ґрунт у різних напрямах. Тому сівозміна лише уповільнює процес збіднення, яке рано чи пізно настає, якщо не повертати в ґрунт елементи живлення, які вилучаються з урожаєм. Якщо господарство продає зерно, то в його землеробстві буде дефіцит фосфору. Солому і сіно використовують на корм худобі. Тому при внесенні лише гною ґрунт недоотримує ті елементи, які були вивезені за межі господарства, і це насамперед, фосфор. Ю. Лібіх запропонував виготовляти фосфорні добрива, обробляючи розмелені кістки тварин сірчаною кислотою. Він постійно рекомендував вносити в ґрунт насамперед ті елементи, яких у ньому найменше. За Лібіхом, приріст урожаю залежить від внесення елемента живлення, вміст якого в ґрунті мінімальний (пізніше це правило назвали законом мінімуму). Йому, першому, хто по-справжньому оцінив значення фосфору і калію в житті рослин, належать воістину крилаті слова:

"Без цих двох елементів не може бути родючості наших полів". На перший погляд, Лібіх більшого значення надавав калію. Це йому дорого коштувало, коли з'ясувалося, шо калійні добрива дають далеко не такий ефект, як він прогнозував. Ученого звинуватили в тому, що він таємний агент калійного синдикату і просто рекламує його товар. Ось до чого може довести велике відкриття! Проте якщо уважно прочитати книгу Лібіха, стає очевидним, що на перше місце він ставить фосфор, неначе передбачаючи нелегку агрономічну долю цього елемента.

В 1855 р. в книзі "55 тез" Ю. Лібіх зазначив незамінність елементів живлення для рослин: якщо в ґрунті мало фосфору, то внесення лише азоту і калію не створить оптимальних умов живлення.

Вчення про потребу повернення в ґрунт засвоєних із нього рослинами елементів живлення й надалі відчужених з урожаєм – одне з найбільших надбань науки, як би його не намагались принизити. Закон "повернення" кардинально вплинув на світогляд природознавців.

Ю. Лібіх надавав великого значення й іншим чинникам формування врожаю: місце знаходження поля, погоді (опади, температура), властивостям ґрунту. Про значення біологічної активності ґрунту в його працях не йдеться, бо лише через 40 років було відкрито ґрунтові мікроорганізми.

На жаль, Ю. Лібіх не проводив дослідів з рослинами, тому помилково вважав, що у повітрі для рослин достатньо аміаку та оксидів азоту. Недооцінював він і значення гною, оскільки вважав, що його можна спалювати, а попіл використовувати як добриво. Лише в 7-му виданні своєї книги (1862) на основі власних експериментів Ю. Лібіх визнав, що внесення азотних добрив в органічній або неорганічній формах може збільшувати врожай. Для збагачення ґрунту азотом він рекомендував вирощувати бобові рослини, але твердив, що саме бобові засвоюють листками аміак з повітря.

Теорія Лібіха про мінеральне живлення рослин мала велике значення для розвитку агрохімічних знань. У багатьох країнах розгорнулися агрохімічні дослідження, розпочалося будівництво заводів з виробництва мінеральних добрив та їх застосування.

У середині XIX ст. німецькі вчені Юлус Сакс (1832–1897) і Йоган Кноп (1817–1891), а також Сальм-Горстмар незалежно один від одного, вирощуючи рослини від насіння до насіння на прожареному піску з додаванням мінеральних елементів живлення, встановили необхідність окремих елементів для росту й метаболізму рослин, їх оптимальні концентрації і співвідношення. Було доведено потребу для розвитку рослин вуглецю, водню, кисню, азоту, фосфору, калію, кальцію, магнію, сірки і заліза. Оскільки вони містяться в рослинах у кількостях, вищих ніж 0,01 % у перерахунку на суху речовину, їх назвали макроелементами. Водночас вивчали вплив на рослини мангану, міді, цинку, але їх додавали у тих самих концентраціях, що й макроелементи, тому вони виявляли токсичну дію.

Значний внесок у науку про живлення рослин зробив німецький агрохімік Г. Гельригель (1831 – 1895). 1886 р. він опублікував свою працю про засвоєння азоту бобовими культурами з повітря.

Досліди з вирощування рослин на поживних середовищах, проведені в різних країнах світу, підтвердили необхідність для живлення рослин азоту, фосфору, калію, кальцію, магнію і сірки, було встановлено концентрації та співвідношення їх у розчинах. Пізніше було доведено потребу в мікроелементах, а також неможливість заміни одного елемента живлення на інший.

Значний внесок у розвиток агрохімічної науки зробили російські вчені. Велику увагу дослідженню органічних добрив, попелу, вапна та інших сполук приділяли у своїх працях М. В. Ломоносов, І. М. Комов, А. Т. Болотов.

М. В. Ломоносов (1711–1765) вперше пояснив походження ґрунтів, зокрема чорнозему, описав вплив рослинності на ґрунтотворний процес у праці "Про шари земні", надавав вирішального значення повітряному живленню рослин, але при цьому підкреслював роль ґрунту та органічних добрив.

А. Т. Болотов (1738–1833) опублікував з питань агрономії понад 300 праць. В одній із них "Про удобрення земель" (1770) він уперше висловив думку про мінеральне живлення рослин.

У дослідах з добривами А. Т. Болотов визначав рівень родючості ґрунту. Він разом з А. П. Пошманом (1792–1852) на початку XIX ст., задовго до Ю. Лібіха, наголошував на значенні для живлення рослин солей, які утворюються під час розкладання гною. А. П. Пошман рекомендував виготовляти компости з гною, вапна, сміття і золи.

Професор Московського університету М. Г. Павлов (1793–1840) у посібнику "Землеробська хімія" (1825) висвітлив низку питань про роль ґрунтових процесів у живленні рослин при внесенні добрив, великого значення надавав застосуванню зелених добрив, гною, вапна.

У другій половині XIX ст. розгорнулись широкі наукові дослідження з використання добрив і живлення рослин. Особливо важливі результати отримали О. М. Енгельгардт, Д. І. Менделєєв, П. А. Костичев, А. Є. Зайкевич, К. А. Тимірязєв.

Під керівництвом Д. І. Менделєєва (1834–1907) проводились дослідження впливу вапна, добрив і травосіяння на родючість ґрунту. Він дійшов висновку, що за допомогою добрив можна підвищити родючість будь-яких ґрунтів. Було встановлено географічну закономірність дії добрив. Зокрема доведено, що гній ефективний на всіх типах ґрунтів, дія фосфорних добрив ліпша на чорноземах, азотних добрив і вапна – на дерново-підзолистих, калію – при внесенні під бобові трави і коренеплоди.

Велика організаторська і наукова робота з вивчення взаємодії рослин, ґрунту і добрив у Росії пов'язана з діяльністю Д. М. Прянишникова (1865–1948). Він обґрунтував теорію аміачного і нітратного живлення рослин, розробив рекомендації щодо застосування аміачних добрив, провів класичні дослідження з азотного обміну рослин. Слід зазначити, що немає такого напряму в агрохімії,який би він залишив поза увагою.

Значний внесок у розвиток агрохімії зробили також О. Н. Лєбедянцев, Д. А. Сабінін, Ф. В. Турчин, О. К. Кедров-Зіхман, О. В. Петербурзький, Т. Н. Кулаковська, В. М. Клечковський, Я. В. Пейве, Н. С. Авдонін, А. В. Соколов, С. І. Вольфкович, 3. І. Журбицький та ін.