История формирования агрохимической науки и применения удобрений в России

Современные методы работы на земле во многом опираются на правила, сформулированные на заре развития агрохимии. Обширные просторы с разнообразным почвенным покровом всегда требовали от отечественных исследователей глубокого понимания законов питания растений. Зарубежные специалисты еще в 1910 году признавали, что благодаря российским ученым почвоведение превратилось в глобальную науку. Сегодняшнему практику важно помнить эти основы, так как базовые принципы сохранения плодородия не изменились.

Как зарождались основы минерального питания растений

Становление отечественной агрономической науки началось во второй половине XVIII века, когда в 1770 году в университете начали читать лекции по земледелию и домоводству. В этот же период ученые начали активно исследовать свойства почв и действие удобрений. В научных трудах того времени, созданных в 1738–1833 годах, были впервые описаны принципы питания растений, опередившие многие зарубежные теории. Эти исследования легли в основу современного понимания того, как растения взаимодействуют с почвенным раствором.

• Начало преподавания агрономии — 1770 год
• Работы одного автора по удобрениям — более 20
• Ключевые условия для роста культур — 2

В фундаментальном труде «Об удобрении земель» (1770 год) ученые детально описали механизм потребления питательных элементов. Они пришли к выводу, что развитие культур напрямую зависит от наличия в земле определенных частиц. Для получения стабильного урожая на конкретном поле необходимо соблюдать два базовых правила.

1. Обеспечить достаточное количество питательных веществ в почве, помня, что их дефицит или избыток одинаково вредны для культур.
2. Поддерживать такое состояние почвы, при котором эти питательные вещества переходят в доступную для усвоения растениями форму.

Уже во второй половине XVIII и начале XIX веков все применяемые удобрения разделили на обыкновенные (навоз, перегной) и искусственные (зола, известь). Исследователи опровергли мнение, что плодородие повышает жидкий навозный сок сам по себе. Они доказали, что действующим веществом органики является содержащаяся в ней минеральная соль. Для сохранения ценности удобрений были разработаны правила, которые актуальны и сейчас.

Химические свойства почв и сохранение плодородия

Изучение химических свойств пашни первый в стране профессор земледелия (период жизни — 1739–1810 годы) считал самой важной задачей. В своей работе о черноземах он описал процесс образования гумуса из растительных остатков под действием воды, воздуха и живых организмов. Эти выводы помогают современным специалистам понимать процессы накопления органического вещества в почве. Тогда же зародилась идея о необходимости составления «паспорта» для каждого поля с точки зрения его природных свойств.

При изучении черноземов ученые впервые выделили участки с повышенной кислотностью. В качестве хорошего удобрения для таких кислых почв они предложили использовать золу сожженного торфа. Этот опыт показывает, что индивидуальный подход к каждому контуру поля закладывался еще на этапе зарождения агрономии. Современное точное земледелие продолжает развивать эти исторические принципы.

Комов Иван Михайлович (1750–1792) был горячим сторонником изучения питания растений, механического и химического анализов почв, дал первые рекомендации по применению органических удобрений и сыромолотого известняка. Важнейшей задачей земледелия он считал восстановление и поддержание почвы: "главное земледельца дело состоит в том, чтобы худую землю удобрить и, удобрив, стараться, чтобы доброты не теряла". В своей книге "О земледелии" (1788) И.М. Комов следующим образом определяет сущность земледелия: "... земледелие есть мать всякого ремесла и промысла.... Земледелец же и с высокими науками тесный союз имеет, каковым суть история естественная, наука лечебная, химия, механика и почти вся физика, и само оно ни что есть иное, как часть физики опытной, только всех полезнейшая". Здесь он подробно излагал значение отдельных сельскохозяйственных культур, говорит о необходимости удобрения "худой" земли, подчеркивает значение навоза не только как удобрения, но и его роль в сохранении влаги в почве, в улучшении ее структуры. И.М. Комов подробно описывает приготовление фекальных компостов. Куриный помет он предлагает вносить под озимь во время сева вместе с семенами, либо весной, когда сойдет снег, в подкормку. Навоз ученый рекомендует вывозить на поле свежим, а не сгоревшим или сгнившим, так как при этом "сила питания" исчезает. После вывозки в поле навоз должен немедленно заделываться в почву. И.М. Комов отмечал также важную роль извести для повышения урожаев сельскохозяйственных культур. Много внимания он уделял известкованию кислых почв, применению золы, торфа и других местных удобрений: "Известь глинистую почву делает не только рыхлой, но и всякую кислоту, в глинистой по большей части земле находящуюся, истребляет".

Пошман Антон Павлович (1792–1852) в 1809 г. опубликовал книгу "Наставление о приготовлении сухих и влажных туков, служащих к удобрению пашен". Этот труд является результатом самостоятельных исканий автора в области применения удобрений в земледелии. А.П. Пошман пишет: "Земледельцу ничто столько в удобрении пашни его не препятствует, как недостаток потребного к тому тука. Кому не известно, что и лучшая пашня, дабы не лишена была доброго ее свойства, должна быть по временам унавоживаемая, тем паче нужно исправлять и насыщать тощую и дурную почву, дабы приносила добрые плоды и награждала тяжкий труд земледельца". Навоз он подразделяет на обыкновенный и сухой. Первый получается от скота, а второй – путем сжигания растений. По существу, А.П. Пошман одним из первых высказал мысль о наибольшей эффективности применения органо-минеральной системы удобрения. Он четко сформулировал и задачи, стоящие перед наукой об удобрении полей: "Смотреть больше нужно на свойство почвы или мало оная требует навоза. Все лишнее в натуре не только не полезно, но и вредно". "Многие хозяева, – пишет далее, – думают, что изобильное унавоживание пашни весьма полезно; но опыт показывает противное. Хлеб вырастает на весьма унавоженной пашне слишком в солому, а зерен мало приносит". А.П. Пошман указывал, что "щелочно-соляные вещества" являются пищей растений и содержатся в навозе и золе от сжигания растений. Таким образом, за много лет до опубликования Ю. Либихом теории минерального питания А.П. Пошман писал о значении минеральных солей в питании растений. Известь он считал "за побудительную силу произрастания" и рекомендовал применять ее на тяжелых холодных почвах. А.П. Пошман впервые в науке предложил приготовление сухих туков. С этой целью ученый предложил переносную печь. Он сжигал различные вещества: мох, вереск, папоротник, торф, шишки, листья, ботву, камыш и тростник. К сжигаемому органическому веществу для приготовления сухих туков А.П. Пошман добавлял мергель и глину.

Павлов Михаил Григорьевич (1793–1840) профессор Московского государственного университета по кафедре "физика, минералогия и сельское хозяйство". Он читал попеременно курсы физики, минералогии, технологии лесоводства и сельского хозяйства. В лекциях М.Г. Павлова, впервые для России, курс сельского хозяйства излагался как самостоятельная научная дисциплина. "Сельскому хозяйству, – говорил он, – надо учить, как науке". "Кто без сведений о природе хочет быть агрономом, тот только агроман… Сельское хозяйство сознательное (рациональное), предпринимаемое с разумением дела, начинается с опытов. Все в сельском хозяйстве есть извлечение из случаев частных, из производств особенных, из обстоятельств местных. Разум, исследуя частности, особенности местности, дивною силою отвлечения превращает их в понятия или сведения, соподчиняя их одни другим, частные – общим, низшие – высшим, наконец, до начал, которыми все стяженное им таким образом связывается в стройное целое, образуя систему ведения – науку…" "Учить сельскохозяйственной науке, значит знакомить с вековою опытностью предшественников", – писал М.Г. Павлов в журнале "Русский земледелец" в 1838 г. М.В. Павлов впервые в России увязал химию с агрономией и издал книгу "Земледельческая химия с предварительным изложением к сей части, и ко всей науке сельского хозяйства – приготовительных сведений из известных наук с показанием разных способов землеудобрения и с начертанием правил пахания" (1825). Здесь он писал, что "земледельческая химия есть наука о веществе тех исключительно предметов, которые имеют отношение к земледелию и знание вещества коих может руководствовать к выгоднейшему устройству производства сего искусства".

В вопросах плодородия почвы и питания растений М.Г. Павлов первоначально исходил из теории А.Д. Тэера о гумусовом питании растений. Впоследствии ученый отходит от нее. В уже упомянутой книге "Земледельческая химия...", он писал: "Главный материал питания растений есть чернозем; с ним в непосредственном соприкосновении находится корень; следовательно, чернозем переходит в растение посредством корня; но, разрезывая корень, мы не находима в нем чернозема. И самое строение сего органа в состоянии уверить, что он твердых веществ поглощать не может". В другом месте того же труда он писал: "Чернозем не поглощается корнем в настоящем своем виде, но в измененном, а именно – в виде слизи, растворенной водою". Под черноземом М.Г. Павлов, в соответствии с учением М.В. Ломоносова, понимал "черного цвета оземленелый остаток согнивших растений и животных". Позже, в "Курсе сельского хозяйства", ученый еще более отходит от теории А.Д. Тэера и развивает свою, близкую к действительности, концепцию питания растений с использованием ими минеральных соединений почвы и некоторых элементов воздуха. Он отмечает, что "растения возникают не всегда из чернозема"; многие, особенно низшие, "возникают и там, где только при благорастворимом воздухе и теплоте достаточно влажности. Здесь, следовательно, силою произрастания в органическое вещество превращается неорганическое. Растения, возникшие не из чернозема, разрушаясь, превращаются в чернозем. Растущие на черноземе также не одним им питаются, но особенно широколиственные, много пищи поглощают и из атмосферы; следовательно, разрушаясь, земле возвращают чернозема более, нежели сколько из нее поглощают его: таким образом тучность земли усиливают". Взаимовлияние почвы и растения постоянны. Почва – "среда растительного пищеварения", "магазин условий произрастания". "Пища растений прежде, нежели поглощается корнем, перерабатывается еще в почве. А поэтому весьма справедливо почву сравнивают с желудком животных". Почву М.Г. Павлов понимает в развитии. Изложенные концепции ученого о питании растений, о взаимовлиянии растения и почвы, о динамичности почвенного процесса образны и близки к нашим современным представлениям.

Удобрять почву, по М.Г. Павлову, значит сделать ее более плодородной. "Землеудобрение" может быть осуществлено с целью улучшения физических свойств, или устранения кислот, или повышения плодородия. Целью последнего, по его мнению, "является умножение в почве питательных веществ или, по крайней мере, вознаграждение того, что похищается из земли возрастающими на ней растениями с помощью органических удобрений". М.Г. Павлов пропагандировал прогрессивную систему севооборота, указывая на необходимость замены существовавшей в России трехпольной системы, вносил предложения по коренному улучшению обработки почвы, в частности, сам сконструировал особой системы плуг, получивший название "плужок Павлова"; организовал сельскохозяйственную школу для обучения детей крепостных крестьян. В организованном им учебном хозяйстве на заболоченной прежде почве, он добивался высоких урожаев, применяя осушение, известкование, углубление вспашки, навоз и костную муку, гипсование, зеленое удобрение (смесь вики и гречихи). До настоящего времени сохранили свое значение его рекомендации по применению полуперепревшего навоза. Главной задачей применения удобрений он считал "…исправление недостатков почв, не имеющих всех качеств земли плодоносной".

Линовский Ярослав Альбертович (1818–1846) был сторонником широкого внедрения травосеяния и применения удобрений. Менее чем за три года своей работы в Московском университете издал две крупные уникальные работы: "Беседы о сельском хозяйстве" (1845) и "Критический разбор мнений ученых об условиях плодородия земли с применением общего выхода к земледелию" (1846). В этих работах вопрос об условиях плодородия земли он называет "существеннейшим предметом" сельскохозяйственной науки и практики. Я.А. Линовский дает критический разбор учений о питании растений и плодородии почвы, начиная с древнегреческих естествоиспытателей и кончая агрикультурхимическими школами Ю. Либиха и Ж.Б. Буссенго. Он первым предложил для различных регионов России мероприятия по восстановлению, поддержанию и повышению плодородия почвы. Указывал на необходимость развития орошения и лесоразведения в условиях степного земледелия и проведения мероприятий по осушению в нечерноземной полосе; составил первую карту торфяников Московской губернии и наметил приемы их использования.

Выдающимися учеными в области агрохимии второй половины XIX в. считают Д.И. Менделеева, П.А. Ильенкова, И.А. Стебута, А.Н. Энгельгардта, А.Е. Зайкевича, П.А. Костычева, А.В. Советова и П.С. Коссовича.

Ильенков Павел Антонович (1821–1877) в 1865-1875 гг. заведовал кафедрой органической и агрономической химии в Петровской земледельческой и лесной академии. Он разработал (1865 г.) метод получения удобрений путем переработки костей щелочами, подготовил ряд руководств по агрономической химии, перевел на русский язык книгу своего учителя Ю. Либиха "Химия в приложении к земледелию и физиологии", в течение 10 лет читал курс агрономической химии. П.А. Ильенков впервые в России ввел в преподавание курс сельскохозяйственного анализа – основ методики агрохимических исследований.

Говоря о качестве перевода П.А. Ильенковым книги Ю. Либиха "Химия в приложении к земледелию и физиологии" А.Н. Энгельгардт (1863) писал: "П.А. Ильенков пользуется заслуженной известностью в русской ученой литературе; его ученая диссертация, его замечательный курс химической технологии, его популярные статьи по естествознанию в "Современнике" оценены по достоинству. Имя П.А. Ильенкова служит ручательством, что перевод книги Ю. Либиха сделан добросовестно и с полным знанием дела".

Травосеяние и сидераты: как наука пришла на смену интуитивному опыту

Научный подход к земледелию позволяет повышать урожайность там, где простой практический опыт бессилен. В период с 1826 по 1901 год исследователи теоретически обосновали введение севооборотов, посевов бобовых и злаковых трав, а также начали системное изучение степных черноземных почв. Многолетние травы стали рассматривать не просто как кормовую культуру, а как источник повышения плодородия почвы. Сравнительный анализ отечественной и европейской практики показал, что научные знания дают агроному более надежные решения, чем слепое следование старым рецептам.

Другой острой проблемой стал постоянный вынос элементов питания с полей вместе с зерном и мясом без их возврата. Для восполнения дефицита исследователи (1832–1893 гг.) предложили использовать альтернативные источники питания растений — золу и кости, а также развивать сидерацию. Особое внимание уделили северным регионам, где сочетание фосфоритной муки и зеленых удобрений (сидерации) позволяло окультуривать огромные площади пустошей.

• Работа сельскохозяйственного отдела научного общества — около 30 лет (с 1860 г.)
• Совместные исследования почв — 1885–1896 гг. и 1898–1900 гг.
• Запуск первых заводов фосфоритной муки — 1868–1869 гг.

Организация опытного дела в северной Нечерноземной полосе помогла доказать, что растения усваивают элементы питания только в виде определенных, доступных им химических соединений. Проведенные обследования залежей фосфоритов в четырех губерниях привели к созданию первых перерабатывающих заводов в 1868–1869 годах в двух губерниях и в Прибалтике. Это заложило основу для масштабного применения минеральных удобрений.

Химическая мелиорация и теоретические основы питания растений

Для восстановления плодородия почв ключевое значение имеет химическая мелиорация. В трудах исследователей (1833–1923 гг.) были детально описаны механизмы применения извести и гипса. Было доказано, что известкование и гипсование улучшают структуру почвы и делают элементы питания более доступными для сельскохозяйственных культур. В этот же период началось активное развитие агрономического образования и организация опытного дела.

Параллельно шло формирование учебной базы. В университете в 1863–1872 годах функционировала первая специализированная кафедра агрохимии под руководством ее основателя (1814–1903 гг.). А в 1904 году открылись первые Высшие женские сельскохозяйственные курсы, что позволило готовить профессиональные кадры для работы непосредственно на полях.

Фундаментальную базу под агрохимию подвели открытия в области общей химии (1834–1907 гг.). Для понимания процессов питания растений критически важным стало сообщение об открытии периодического закона химических элементов 17 января 1869 года. Также важную роль сыграла защита докторской диссертации о соединении спирта с водой 31 января 1865 года, послужившая основой для изобретения водки, и выпуск фундаментальных учебных изданий.

В этот период вышли знаковые труды и учебники, сформировавшие отечественную агрономическую школу:

• учебник «Органическая химия» (1861 г.);
• учебное пособие «Основы химии» (часть 1 в 1869 г., часть 2 в 1871 г.);
• книга «Частное растениеводство и полеводство» (1888 г.);
• журнал «Русское сельское хозяйство» (издавался в 1869–1870 гг.).

Большая роль ему принадлежит и в развитии агрохимии. С именем ученого связана первая закладка в России полевых опытов с минеральными удобрениями. В течение трех лет в Смоленской, Петербургской, Московской и Симбирской губерниях по единой методике проводились опыты, которые он рассматривал как «особый способ исследования состава почвы». Его мысли о производстве и применении удобрений не потеряли свою значимость и по сей день.

Д.И. Менделеев предсказал в развитии агрохимии, опытного дела и сельскохозяйственной практики то, чему суждено было начать осуществляться в широких масштабах лишь через полвека после его агрохимических опытов. Он еще в 1866 г., выступая в Вольном экономическом обществе, указал, что прогресс сельского хозяйства возможен лишь на прочной научной основе, состоящей не только из теоретических сведений и наблюдений, но и из данных прямых, специально поставленных опытов.

Важное значение при проведении опытов придавал изучению физико-химических свойств почв и удобрений, доступности питательных веществ для растений, разработке эффективных технологий приготовления и способов внесения удобрений. «По химическому исследованию почвы, – писал ученый, – надо суметь судить об необходимых для почвы удобрении и обработке, как имеют возможность судить по анализу руды о способе добытия из нее металла..., как сумели по анализу стали судить о свойствах стали. Задача эта еще мало затронута, хотя иные и думают об этом иначе».

Он указывал на необходимость одновременного обеспечения растений всеми необходимыми элементами, перечень которых уже был известен, полностью признавая, таким образом, закон незаменимости и равнозначимости факторов жизни растений. Однако анализ почвы в сопоставлении с урожаями убедил Д.И. Менделеева, что плодородие почвы зависит не столько от валового содержания питательных элементов, сколько от наличия веществ, доступных для растений. К последним он относил водорастворимые соли и вещества, растворяющиеся в кислотах, хотя бы и слабых, как, например, угольная. Вот почему в проведенных под руководством Д.И. Менделеева анализах почвы преимущественное внимание было обращено на исследование кислотных вытяжек.

Придавая большое значение формам питательных веществ и почве, он разграничивал эффективное плодородие, называя его «зрелостию или спелостию» почвы, от плодородия потенциального («количество составных частей»). Д.И. Менделеев не забывал и об огромном агрономическом значении физических свойств почвы, влиянии на них механического состава и наличия органического вещества. Правильно оценивал он и поглотительную способность почвы как фактор, препятствующий вымыванию катионов, остающихся при этом (как калий) доступными для растений. Поглощенный калий и с современной точки зрения является ближайшим резервом калийного питания растений.

Анализируя результаты опытов с удобрениями, писал: «Что касается влияния различных удобрений, взятых для опыта, то больший урожай получился от самого сложного удобрения, составленного из навоза, извести, золы, суперфосфата и роговых стружек». Особое внимание уделял фосфорным удобрениям. Он неоднократно отмечал роль азота на бедных почвах, как необходимого фона для эффективного действия фосфорнокислых удобрений, что подтвердилось впоследствии многочисленными опытами в Нечерноземной полосе. Значение форм фосфора в самих удобрениях также не ускользнуло от внимания Д.И. Менделеева. Наличию в почвенном растворе слабых кислот и, в частности, угольной он придавал большое значение как фактору, способствующему переводу нерастворимой в воде и потому не доступной для растений соли Ca3(PO4)2 в усвояемую ими форму.

Пропагандируя азотные удобрения, Д.И. Менделеев гениально предвидел, что со временем "найдется прием, позволяющий вводить в землю те условия или те вещества, которые заставят недеятельный азот воздуха превратиться в ассимилируемый аммиак и азотную кислоту". И действительно, с расширением клеверосеяния и зеленого удобрения появились и новые приемы усиления связывания азота воздуха на поле, такие как инокуляция, нитрагинизация и применение свободноживущих азотфиксаторов.

Д.И. Менделеев рекомендовал калийные удобрения для тех полей, на которых должно наступить быстрое истощение солей калия вследствие неприменения навоза или возделывания трав и корнеплодных растений. В частности для России, не имевшей еще своих калийных солей, рекомендовал использовать золу, являющуюся одновременно калийным, фосфорнокислым и известковым удобрением. Зола, названная в свое время Д.Н. Прянишниковым "непризнанным Стассфуртом", не утратила своего значения у нас, и после открытия соликамских солей.

Д.И. Менделеев придавал большое значение в повышении урожайности сельскохозяйственных культур и плодородия почвы применению органических удобрений. "Навоз, – указывал Д.И. Менделеев, – никогда не утратит своего значения, так как он является наиболее дешевым, повсеместно распространенным, пригодным для различных севооборотов и наиболее полным в отношении набора зольных веществ удобрением, улучшающим к тому же физические свойства почвы и пополняющим в ней естественно совершающуюся убыль органического вещества". Для России, не имевшей своей химической промышленности, считал использование навоза делом первой важности, и тесно связывал его с развитием животноводства и травосеяния. Он был убежденным пропагандистом известкования. Считал наиболее важными причинами действия извести на нечерноземных почвах: 1) систематическое обеднение почв известью вследствие вымывания ее из пахотного слоя содержащими углекислоту водами, 2) улучшение под влиянием извести физических свойств почвы, 3) нейтрализацию известью избыточной кислотности, 4) улучшение при известковании условий нитрификации в почве. "В сумме, по моему мнению,– писал он, – влияние извести можно выразить тем мало точным, но для практика, знающего землю, понятным выражением, что она способствует спелости почвы". Для нечерноземных почв он считал известь "наиболее приличным... удобряющим средством". Все приведенные соображения о характере действия извести и о народнохозяйственном значении известкования правильны и с современной точки зрения.

Касаясь вопроса внесения удобрений, Д.И. Менделеев неоднократно подчеркивал, что удобрительные вещества должны равномерно распределяться в земле, чтобы корни находили их во всех направлениях. Перспективными казались ему и приемы припосевного внесения удобрений путем смачивания семян, смешения их с сухими удобрениями. Серьезное внимание обращал он на дозировку удобрений: "...для каждого удобрения должно знать его максимум возможный и его минимум выгодности и не превосходить его, иначе можно поплатиться убытком". Д.И. Менделеевым была разработана специальная программа по выявлению эффективности удобрений в различных регионах России. Для этого им были созданы опытные станции в Петербургской, Московской, Смоленской и Симбирской губерниях, т. е. им были заложены основы Географической сети полевых опытов для выяснения закономерностей в действии удобрений по почвенно-климатическим зонам. Из русских ученых Д.И. Менделеев первым предвидел те колоссальные выгоды, которые может принести удобрение почв, и первым предсказал, что со временем возникнет вопрос о построении целой системы земледелия, основанной на применении удобрений. Мы являемся свидетелями того, как научная система удобрения, будучи частью общей системы мероприятий по повышению урожайности, все больше входит в наше отечественное сельское хозяйство. Д.И. Менделеев особо отметил значение обработки почвы как фактора эффективности удобрений. Он писал в этой связи: "Я восстаю против тех, кто печатно и устно проповедует, что все дело в удобрении, что хорошо удабривая, можно и кое-как пахать".

Лясковский Николай Евстафьевич (1839–1893) – ученик Ю. Либиха. Свою научно-педагогическую деятельность начал с организации при кафедре агрохимии МГУ почвенно-химической лаборатории. Это было знаменательным событием в жизни кафедры; стало возможно заниматься экспериментальной работой. Н.Е. Лясковский впервые установил, что содержание белка в зерне пшеницы увеличивается по мере продвижения с Северо-Запада на Юго-Восток Европейской части России. Магистерская диссертация "О химическом составе пшеничного зерна" и докторская – "Прорастание тыквенных семян в химическом отношении" свою научную значимость не утратили и в настоящее время.

Густавсон Гавриил Гавриилович (1842–1908) с 1875 г., после П.А. Ильенкова, заведовал кафедрой органической и агрономической химии в Петровской академии, составил первую учебную программу курса агрономической химии и написал книгу "Двадцать лекций по агрономической химии", представляющую собой полный курс агрохимии. В первой лекции Г.Г. Густавсон рассматривает вопросы происхождения минеральной составной части почв. Вторая и третья лекции посвящены роли растений в образовании почвы. В четвертой и пятой лекциях описываются условия образования нитратов в почве. Шестая и седьмая лекции посвящены гумусу. После ознакомления с происхождением и составом минеральных и органических частей почв Г.Г. Густавсон в восьмой и девятой лекциях излагает вопросы, связанные с поглотительной их способностью. Одиннадцатая и двенадцатая лекции книги посвящены химическому анализу почвы. Все вопросы, связанные с удобрениями изложены в тринадцатой лекции. Четырнадцатую и пятнадцатую лекции Г.Г. Густавсон посвящает "удобрениям с преобладающим содержанием фосфорокислой извести". К ним он относит главным образом фосфориты и кости. Вопросы о круговороте азота в природе и минеральных азотистых удобрениях Г.Г. Густавсон излагает в шестнадцатой и семнадцатой лекциях своей книги. Восемнадцатая лекция посвящена калийным удобрениям. Последние две лекции – девятнадцатая и двадцатая – посвящены аналитическим методам исследования растительных кормов и пищевых веществ, а также составу и анализу молока и масла. Несомненный интерес представляет и приложение "О химической роли минеральных солей в органической природе", которое Г.Г. Густавсон прочитал в виде актовой речи в Петровской академии 21 ноября 1881 г.

Черноземы, несмотря на высокое содержание в них гумуса, отлично отзываются на применение минеральных удобрений. Практической основой для этого стало локальное рядковое внесение суперфосфата — впервые этот прием успешно опробовали на посевах сахарной свеклы. Эффективность такого питания напрямую зависит от сортовых особенностей растений, глубины вспашки и качества обработки парового поля. Эти принципы были экспериментально доказаны в период 1842–1931 годов.

В засушливых регионах минеральное питание становится важным фактором сохранения урожая. В период исследований 1851–1914 годов были детально изучены причины засухи и разработаны практические меры борьбы с ней. По результатам анализа сильной засухи 1891–1892 годов, опубликованным в 1893 и 1894 годах, был предложен комплексный подход. Для защиты посевов агроному необходимо:

• проводить глубокую вспашку;
• сохранять структуру почвы для поддержания оптимального водного и пищевого режимов;
• применять минеральные удобрения для повышения засухоустойчивости растений.

Азотный обмен, растворение фосфоритов и правила работы с органикой

Агрономический анализ растительного вещества позволяет точно рассчитать потребность культуры в питании. Базовые химические закономерности этого анализа были разработаны в период 1861–1938 годов. В этот период были получены нормальные предельные гликоли, непредельные алкоголи и их изомерные окиси. Также было экспериментально изучено действие N₂O₅ на непредельные углеводороды с получением азотных эфиров гликолей и продуктов присоединения N₂O₃, N₂O₄ и N₂O₅, а также впервые получен метилциклопропан. Кроме того, был описан процесс перегруппировки аминов с изменением цикла на 1 атом углерода, а все методики анализа растительного вещества были собраны в практическое руководство в 1923 году.

Исследования 1862–1915 годов внесли ясность в механизмы азотного и фосфорного питания. Было доказано, что бобовые растения способны усваивать молекулярный азот только через корни, несущие клубеньки. В отношении минерального питания было установлено, что растения на стерильных культурах могут усваивать катионы аммония напрямую, без их предварительного перехода в анионы азотной кислоты.

Для повышения эффективности фосфорных удобрений важно использовать естественные механизмы растений. Кислые выделения корней люпина и гречихи способны самостоятельно растворять и усваивать труднодоступные фосфориты. Для других культур аналогичный эффект достигается за счет совместного внесения фосфоритов с кислыми аммонийными удобрениями.

Для предотвращения клевероутомления почвы необходимо в динамике вести учет поступления и выноса питательных веществ, а также отслеживать круговорот серы и хлора. Сохранять плодородие помогает применение удобрений и мелиорантов с учетом валового химического состава черноземов. Практические основы этих процессов были изложены в научных трудах по почвоведению в 1911 и 1912 годах.