Развитие представлений о минеральном питании растений

21-03-2014, 05:05
Наука о питании растений агрономическая химия (агрохимия) очень тесно переплетается с физиологией растений. He зная физиологии растений (механизмов воздействия на них почвы, воды, воздуха или тепла), механики поступления питательных веществ в различные органы растений, невозможно говорить и о питании растений вообще. Вот почему союз агрохимии и физиологии растений служит основой организации рационального питания растений, в частности применения удобрений.
Удобрения — это минеральные и органические вещества, которые используют для повышения почвенного плодородия и улучшения питания растений. О пользе удобрений люди знали давно. Земледельцы античного мира применяли их довольно широко, но объяснить действие удобрений не могли, так как не владели теорией питания растений.
Первые обстоятельные труды по этим вопросам появляются в средние века. Среди них назовем «Научный трактат о различных почвах (солях) и сельском хозяйстве» французского естествоиспытателя Бернара Палисси (1510-1589 гг.), написанный в 1563 г. В этом сочинении впервые почва рассматривается как источник питания растений минеральными солями, высказывается мысль о необходимости возврата в почву минеральных веществ в виде удобрений. Примечательно, что точные опыты подтвердили эту догадку Палисси лишь спустя 300 лет!
Значительный вклад в развитие науки о питании растений внес голландский естествоиспытатель Ван-Гельмонт (1577-1644 гг.). Этим ученым впервые был поставлен эксперимент с растениями, на основании которого был сделан ошибочный вывод о питании растений водой. И все же, несмотря на ошибочное положение, водная теория питания растений была в основе своей прогрессивной, так как рассматривала жизнь растения как процесс, происходящий под влиянием материальных (а не божественных) сил.
В середине 17 века немецкий химик и врач Иоган Рудольф Глаубер (1604-1694 гг.) выдвинул гипотезу, согласно которой основой роста растений является селитра. В то время слово «селитра» имело иное значение, чем сегодня, и означало «соль плодородия».
В средние века селитру получали из смеси навоза с землей. Аммиак, образующийся при разложении навоза, окисляется в азотную кислоту, которая дает нитрат кальция (его извлекали горячей водой). Глаубер, зная об удобрительных свойствах селитры, предположил, что она образуется из пищи животных. Он советовал вносить селитру под виноградники, смачивать раствором селитры высеваемое зерно.
Выдающийся французский химик Антуан Лоран Лавуазье (1743-1794 гг.) установил закон сохранения вещества, определил состав воздуха и процесс образования углекислого газа, сделал ряд других важных открытий. Вместе с тем он занимался и вопросами, относящимися к агрономической химии.
Незадолго до смерти в незаконченной рукописи он писал: «Растения черпают материалы, необходимые для своей организации, в воздухе, который их окружает, в воде, вообще в минеральном царстве. Животные питаются или растениями, или другими животными, которые в свою очередь питались растениями, так что вещества, из которых они состоят, в конце концов, всегда почерпнуты из воздуха или из минерального царства». И далее: «Брожение, гниение и горение постоянно возвращают атмосфере и минеральному царству те элементы, которые растения и животные из него заимствовали».
Это была гениальная догадка Лавуазье о сущности минерального корневого и воздушного питания растений, которая получила экспериментальное подтверждение лишь спустя столетие.
Современник Лавуазье выдающийся английский химик Джозеф Пристли (1733-1804 гг.) проделал замечательный опыт. Он взял стеклянный колпак, изолировал под ним мышь и горящую свечу. Через некоторое время свеча погасла, а мышь задохнулась. Когда же под колпак с мышью и свечой Пристли поместил ветвь зеленого растения (мяты), то свеча нормально горела и мышь не погибала.
Из этого опыта Пристли сделал вывод, что под действием зеленых растений воздух становится пригодным для дыхания и горения. Спустя семь лет (в 1778 г.) он выяснил, что зеленые листья выделяют кислород, делая воздух пригодным для дыхания.
Открытие Пристли завершил голландский ботаник Ян Ингенгаус (1739-1799 гг.), который в 1779 году обнаружил, что только растения, причем только на свету, поглощают из воздуха углекислоту, а выделяют при этом кислород. Сами растения непрерывно дышат, но на свету значительно больше выделяют кислорода, а при отсутствии света сами используют некоторую часть O2.
Исследования, начатые Ингенгаусом, продолжили швейцарские естествоиспытатели Жан Сенебье (1742-1809 гг.) и Теодор Соссюр (1767-1845 гг.). Они дали более полную картину питания растений и впервые представили экспериментальные доказательства минерального корневого и воздушного питания растений. Ученые показали, что в усвоении углекислого газа участвует «зеленый крахмал», то есть хлорофилл. Впервые они весьма точно определили роль света в деятельности листьев.
Ученые показали, что под влиянием солнечной радиации листья испаряют влагу, способствуя этим доступу новых порций «соков» из почвы и корней в надземные органы растений. Под действием света они поглощают углекислый газ и выделяют кислород. Корни из почвы доставляют растениям лишь малую часть пищи, но эти минеральные вещества им совершенно необходимы.
Один из основоположников агрономии немецкий ученый Альбрехт Даниэль Тэер был сторонником ошибочной гумусовой теории питания растений. Согласно этой теории, перегной непосредственно поглощается корнями и служит основной пищей растениям. По Тэеру получалось, что растения едят перегной, то есть верхний слой почвы, тогда как минеральные вещества (калий, фосфор и др.) только помогают перегною перейти в усвояемое растениями состояние. Гумусовая теория не учитывала, что не сами органические вещества, а лишь продукты их минерализации — неорганические соединения азота, фосфора, калия и других элементов, поглощенные в виде растворов, питают растения.
По мнению сторонников гумусовой теории, только от количества органических удобрений зависит урожай растений. Минеральные вещества эта теория ошибочно рассматривала лишь как вспомогательные, содействующие усвоению гумуса.
Обстоятельную критику гумусовой теории дал выдающийся немецкий химик, один из основоположников агрономической химии Юстус Либих (1803-1873 гг.). Он же является основоположником учения о минеральном питании растений. Либих показал, что все минеральные соединения растения поглощают из почвы. Поэтому для восстановления почвенного плодородия эти вещества в почву необходимо возвращать. Это положение Либиха утвердилось в агрономической науке как «закон возврата».
Либих открыл и так называемый «закон минимума», согласно которому уровень урожая зависит от количества того минерального вещества, которое находится в минимуме. При этом увеличение содержания других минеральных веществ не обеспечивает увеличения урожая.
Учение Либиха о минеральном питании растений было по достоинству оценено его современниками. Так, К. А. Тимирязев считал работы немецкого ученого «величайшим приобретением науки». Между тем Либих, придавая большое значение калию, кальцию и фосфору недооценивал роль азота в питании растений. Он ошибочно полагал, что растениям достаточно того азота, который попадает в почву из воздуха с осадками. На самом же деле осадки, внося в почву ничтожно малое количество азота, в то же время вымывают из нее соли азотной кислоты.
На эту ошибку Либиха обратил внимание крупнейший французский ученый Жан Батист Буссенго (1802-1887 гг.). Он поставил ряд точных экспериментов, в результате которых доказал, что растения не используют азот, содержащийся в воздухе. В то же время азот, внесенный в почву в виде азотнокислых (NO,-) или аммиачных (NH4+) солей, поглощается растениями, а их урожай повышается пропорционально количеству азотных удобрений. Установив, что клевер и люцерна обогащают почву азотом, Буссенго предположил, что эти растения поглощают азот из воздуха. В действительности же азот из воздуха поглощают бактерии, сожительствующие с бобовыми растениями.
Одновременно с Буссенго проблемой питания растений занимался английский агрохимик Джон Беннет Лооз (1814-1900 гг.), на базе имения которого впоследствии была создана знаменитая Ротамстедская опытная станция. Своими полевыми опытами Лооз доказал, что минеральные удобрения, если в их состав входит азот, могут заменить навоз, но зола от сожженного навоза не заменяет его.
Таким образом, в конце 19 — начале 20 века обобщение открытий Либиха, Буссенго и Лооза дало науке ту теорию питания растений, которая существует в наши дни. В это время ученые установили, что для жизни и развития растений необходимы следующие химические элементы: фосфор, калий, магний, кальций, железо, сера, углерод, азот, водород и кислород (впоследствии этот перечень пополнился). Их эксперименты однозначно показали, откуда и как эти химические элементы поступают в растение.

  • Растения в агроландшафте
  • Элементы минерального питания растений
  • Углекислый газ (CO2) как экологический фактор
  • Изменение плодородия окультуренных почв
  • Требования культурных растений к почвам
  • Почвенный воздух
  • Почвенный раствор
  • Плодородие важнейшее свойство почв
  • Удобрение и баланс питательных веществ в почве
  • Общая характеристика грибов - возбудителей болезней растений

  • Министерство сельского хозяйства Российской Федерации

    Министерство сельского хозяйства Оренбургской области

    Правительство Оренбургской области

    Визитка компании - сайт компании

    Ильинка Фаворит Агромир Техноорь

    Системы точного земледелия Автопартнер





    Акцент

     

    • Рейтинг@Mail.ru
    • Яндекс.Метрика
    • Индекс цитирования