Розвиток гумусової теорії живлення рослин у XVIII столітті

Розуміння того, як рослини отримують поживні речовини, формувалося століттями. На межі XVII–XVIII століть, коли хімія ще не існувала як наука, агрономи шукали відповіді на питання родючості ґрунту після того, як було доведено неспроможність водної теорії. Цей вакуум заповнила гумусова теорія живлення. Сам термін «гумус» використовувався ще за часів римлян для означення ґрунту загалом, а пізніше став стосуватися ґрунтової органіки, її фракцій і комплексних сполук, отриманих під дією хімічних реагентів.

• Період поняття «oleum unctuosum» — з 373–328 рр. до н. е. по 1709–1785 рр.
• Публікація «Системи природи» — 1740 р.
• Перше наукове визначення гумусу — 1761 р.
• Публікація праці про живлення рослин — 1804 р.

З 373–328 рр. до н. е. до 1709–1785 рр. серед природодослідників панувало уявлення про «oleum unctuosum» («мазеподібну олію»), яку прирівнювали до ґрунту або «жиру землі». Пізніше, у період 1707–1778 рр., була запропонована класифікація ґрунтів, аналогічна класифікації рослин. У книзі «Система природи» (1740) до первинних земель відносили лише пісок і глину, а вся «рослинна земля» вважалася продуктом гниття рослин і тварин, який щодня примножується, але з часом знову переходить в один із видів піску.

У книзі «Основи землеробської хімії» (1761) поняття «гумус» вперше закріпили за розкладеною органічною речовиною. Тоді ж виникла гіпотеза про живлення рослин гумусом, яка пояснювала високу продуктивність багатих на перегній ґрунтів. Однак теорія помилково виходила з нібито прямого засвоєння корінням рослини цієї складної органічної речовини.

У творі «Fundamenta agriculturae chemical» (1766) стверджувалося, що зольні частини рослин, отримані при хімічному аналізі, не є тотожними тим, що містяться в ґрунті, і готуються рослиною з води та повітря. «Жирній» субстанції гумусу надавалося головне значення, саме нею пояснювали дію гною та перегною. Солям ґрунту, зокрема селітрі, приписували лише значення розчинників ґрунтового «жиру». Виходячи з положення «nutritio non fieri potesta rebus heterogeneis, sed homogeneis», вчені дійшли висновку, що тільки органічні речовини ґрунту є поживними для рослин (nutritiva), а інші частини, наприклад крейда або сіль, відіграють лише допоміжну роль (instrumentalia), сприяючи розчиненню жирних речовин.

Розділення гумусу на фракції та відкриття фотосинтезу

Розвитку гумусової теорії сприяли дослідження, що проводилися в період 1767–1845 рр. У науковій праці «Хімічні дослідження життєдіяльності рослин» (1804) особлива увага приділена гумусу (terreau). Було доведено, що гумус є неоднорідною речовиною і складається з різних комплексів (екстрактивні речовини, жири, солі), які легко можуть бути розділені. Гумус здатний поглинати кисень, який, з'єднуючись із вуглецем ґрунту, дає вуглекислоту. Витяжка з перегною містить ті ж зольні речовини, що й самі рослини, і надходить у них у невеликій кількості поряд з іншими речовинами ґрунту.

Також у цей період було розроблено вчення про повітряне живлення рослин. Експериментально встановлено, що джерелом вуглекислого газу є не ґрунт, а атмосферне повітря. При розкладанні вуглекислого газу рослинами засвоюється не тільки вуглець, а й елементи води — водень і кисень.

Процеси дихання та повітряного живлення розподіляються таким чином:

• У темряві рослина в процесі дихання поглинає кисень і виділяє вуглекислоту.
• На світлі рослина засвоює вуглець вуглекислоти і виділяє кисень.
• Джерелом вуглекислого газу для живлення служить виключно атмосферне повітря.
• При розкладанні вуглекислого газу рослина засвоює вуглець, а також водень і кисень, що входять до складу води.

Розуміння ролі органічної речовини у формуванні врожаю складалося століттями. В основу агрономії кінця XVIII — початку XIX століття лягла теорія гумусового живлення рослин, детально викладена в книзі «Основи раціонального сільського господарства» німецьким вченим (роки життя — 1752–1828 рр.). Згідно з цією концепцією, родючість ґрунту прямо залежить від запасів гумусу, оскільки саме він, не рахуючи води, визнавався єдиним джерелом живлення культур. Передбачалося, що мінеральні сполуки ґрунту самі по собі не живлять рослини, а лише допомагають їм засвоювати перегній.

Класифікація ґрунтів і практична спадщина теорії

Паралельно з розробкою теорії живлення велася робота із систематизації земель. Було створено одну з перших класифікацій ґрунтів Західної Європи. В її основу лягли три ключові практичні критерії:

• гранулометричний склад;
• вміст гумусу;
• вміст вапна.

Новий підхід швидко завоював популярність серед практиків, оскільки книга «Основи раціонального сільського господарства» вперше дала наукове пояснення багатьом прийомам, які раніше використовувалися наосліп. Майже через 200 років після публікації цих праць автора теорії все ще вважають основоположником наукового землеробства в Німеччині. Багато його висновків зберігають цінність для сучасного рослинництва, а сам дослідник також увійшов в історію як творець системи німецької сільськогосподарської освіти.