Лишь в одном Шпренгель расходился с Либихом: он считал главным источником углерода для питания растений углекислоту воздуха, но и не отрицал возможного использования перегноя почвы корнями. В этой части взгляды Шпренгеля совпадали с гумусовой теорией питания растений. Он не располагал ни одним экспериментальным фактом, который бы позволил ему отрицать такую возможность.
Окончательный крах гумусов теории питания растений произошел после выхода в свет в 1840 году книга. Либиха (1803-1873) "Химия в приложении к земледелию и физиологии", которая произвела огромное впечатление на ученых и практиков, привлекла всеобщее внимание к вопросу о минеральном питании растений и имела большой успех.
Основным положением учения Либиха о питании растений является то, что только неорганическая природа доставляет растениям их первоначальную пищу. Перегной же, по его мнению, служит источником углекислоты в почве, которая ускоряет процесс выветривания силикатов и подготавливает минеральную пищу растениям.
Логическим продолжением минеральной теории питания растений Либиха является его теория удобрения и истощения почвы, обоснование необходимости севооборота. Либих считал, что все растения только истощают почву, но разные культуры истощают почву в разных направлениях. Поэтому, чередование растений в севообороте лишь замедляет процесс истощения, но оно рано или поздно наступит, если не возмещать почве все то, что отчуждено растущими культурами. Так как большая часть хозяйства продает и вывозит чаще всего зерно, то в первую очередь наступит дефицит фосфорной кислоты, которой больше в зерне, чем в соломе, Солома и сено идут на корм скоту и подстилку. Поэтому при удобрении только навозом почва недополучает тех элементов, которые с продукцией вывезены за пределы хозяйства.
Указание Либиха на необходимость внесения, прежде всего фосфата как фактора, лимитирующего урожай, нашли впоследствии подтверждение в опережающем применении фосфатов по сравнению с другими видами минеральных удобрений. Для получения растворимых однокальциевых фосфатов он рекомендовал обрабатывать серной кислотой кости. Более же интенсивное развитие суперфосфатная промышленность получила, когда по такому же типу серой кислотой стали обрабатывать фосфориты. Начало такой технологии положено в Англии Лоозом в 1843 году.
Либих настойчиво рекомендовал возвращать в почву те минеральные вещества, которыми почва особенно истощена. Если же эти минимумы не устранить, то другие вещества окажутся бесполезными. Впоследствии это положение назвали "либиховский закон минимума" хотя сам Либих этот термин не употреблял и считал это научное положение относительным. В книге "55 тезисов" (1855) он отмечал: "Элемент, полностью отсутствующий или не находящихся в нужном количестве, препятствует прочим питательным соединениям произвести их эффект или, по крайней мере, уменьшает их питательные действия". Этим он подчеркивает свою незаменимость элементов питания растений.
Ю. Либих впервые четко высказал идею о сознательном регулировании обмена веществ между человеком и природой. "Учение о необходимости возврата, - писал К.А. Тимирязев, - представляет, как бы ни пытались ограничить его значение, одно из важнейших приобретений науки".
Широта и глубина взглядов Либиха на питание растений и сейчас заставляют удивляться. Он писал: "Всякая почва лишь в том случае может считаться вполне плодородной для того или иного вида растений. Скажем для пшеницы, ели каждая из частиц ее, соприкасающихся с корнями, содержит все необходимые питательные вещества и притом в такой форме, которая позволяет корням усваивать эти вещества на любом этапе развития растения, в должное время и надлежащем их взаимном соотношении".
Либих не проводил экспериментов с растениями, при обосновании своих научных положении исходил из общих положений круговороте вещества в земледелии и химического анализа растений. Увлечение полемикой и поспешность перехода от общих положение к практическим рекомендациям привели его к ряду не верных формулировок и ошибочных положений. Так, Ю. Либих считал, что содержание в воздухе аммиака и окисленной формы азота достаточно, чтобы обеспечить почву азотом, следовательно, и удовлетворить потребность в не ее растения. Поэтому и ценность навоза он определял по содержанию в нем зольных веществ - калия, фосфора.
Большую роль в изучении вопроса об источниках азота для питания растений сыграл Ж.Б. Буссенго (1802-1887). С 1836 года, будучи профессором Лионского университета, он изучал баланс прихода и расхода питательных веществ за севооборот и установил важную роль бобовых в обогащении почвы азотом. Ряд основных работ Буссенго по изучению круговорота веществ в земледелии явились фундаментом для создания новой отрасли знания - агрохимии. Синтез либеховского положения о роли зольных элементов и тезис Буссенго о значении азота в удобрениях сыграли большую роль в дальнейшем развитии теории корневого питания растения.
Буссенго развивал азотную теорию удобрения, противопоставив ее гумусовой теории Тэера. Истощение плодородия почв он связывал с выносом азота с урожаем. В то же время он установил, что некоторые культуры, например клевер и люцерна, не истощают, а обогащают почву азотом. При чем Буссенго это доказал точными агрохимическими исследованиями в полевых экспериментах в севооборотах. Тот факт, что азотный дефицит и в севообороте покрывается за счет клевера и люцерны, был установлен им в течение 1836-1838 гг.
Буссенго был не только мыслителем. Он проводил точные агрохимические и физиологические эксперименты, подчеркивая, что для проверки мнения ученых "нужно спрашивать мнение самого растения". Буссенго по праву считается основателем агрохимии. Кроме полевых опытов он проводил многочисленные исследования по азотному питанию растений в специальных сосудах, тем самым положил начало вегетационному методу. Им проведен ряд работ по ассимиляции углерода растениями, установлено, что углекислота атмосферы является источником углеродного питания растений, изучено влияние внешних условий на ассимиляцию углерода листьями. Его работы по азотному объему положили начало биохимическому направлению в агрохимических исследованиях.
Плодородие почвы - способность почвы удовлетворять потребность растений в элементах питания, влаге и воздухе, а также обеспечивать условия для их нормальной жизнедеятельности.
Почва- источник материального благосостояния человечества, величайший дар природы. Поэтому охрана и воспроизводство плодородия почв - первооснова высокопродуктивного земледелия, получение высоких и устойчивых урожаев. Важным показателем высокого плодородия почв является. Наличие достаточного запаса необходимых растениям биогенных элементов, которые находятся в доступной для сельскохозяйственных культур в форме следствие мобилизации элементов, составляющих потенциальное плодородие, и применение удобрений.
Важное свойство почвы - ее поглотительная способность, под которой понимают способность почвы поглощать и удерживать твердые, жидкие и газообразные вещества.
Благодаря поглотительной способности почв питательные элементы сохраняют доступность корням растений, удерживаются от вымывания. Они веками накапливаются в почве, участвуют в биохимических циклах, обеспечивая жизнь новых поколений растительных организмов. Высокое плодородие почвы обеспечивает оптимальное питание растений, формирование высокого урожая и полноценной по качеству продукции для питания человека и кормов для животных. Такие почвы способны накапливать влагу вне обходимых количества и форм и удерживать ее от просачивания по профилю, смывания по поверхности и испарения в атмосферу, создавая оптимальный водный и воздушный режим. Хорошее гумусное и структурное состояние почвы обеспечивает высокую ее влагоемкость.
Важным свойством плодородных почв является их биологическая активность, которая характеризует интенсивность биологических процессов, протекающих в почве. Полезная микрофауна почвы не только принимает участие в биологическом круговороте питательных элементов, но и выделяет энзимы, благотворно влияющие на культурные растения. Хорошо окультуренные плодородные почвы имеют благоприятные физико-химические свойства для нормального роста развития растений, так как одновременно обеспечиваются их корневую систему достаточным количествам пищи, воздуха, влаги и тепла.
Создание и оптимальных условий для растений и развития растений в значительной мере связано с изменением физических, химических и биологических свойств почвы. Наличием в ней достаточного количества усвояемых для растений питательных веществ; интенсивностью процессов перехода элементов питания из труднодоступной для растений формы и легкодоступные и наоборот, т.е. процессов мобилизации их иммобилизации. Все это определяет потребность культурных растений в удобрениях, а также в применении комплекса агротехнических и мелиоративных мероприятий. Иначе говоря, между растениями, почвой и удобрениями существует постоянная взаимосвязь.
Внесения в почву удобрения в результате взаимодействие с почвой и воздействия почвенных микроорганизмов подвергается различным превращениям, влияющим на его способность к передвижению в почве, растворимость содержащихся в нем элементов пищи и их доступность растениям. Эти превращения зависит от свойств почв и удобрений. Например, на песчаных почвах скорость разложения поступивших органических удобрений. При равенстве остальных факторов выше, чем суглинистых и глинистых.
Скорость и степень разложения органических удобрений зависит также от обогащенности почв микроорганизмами, их состава и биологической активности, а также от условий, определяющих жизнедеятельность микроорганизмов (сложение почвы, ее структуры и аэрации, гидротермического режима и физико-химических свойств от наличия в ней питательных веществ.). Интенсивность минерализации органических удобрений в значительной степени определяется их биогенностью. Например, навоз - биологически активное вещество; он богат микроорганизмами, в каждой тоне его содержится до 13 кг живых микробов. Торф, наоборот, беден микроорганизмами и поэтому в почве он разлагается медленно. Для ускорения процесса разложение к торфу добавляют биологические активные вещества (навоз, навозную жижу, фекалии и т.д.), т.е. готовят органические компосты.
В почве минеральные удобрения (как и минеральные продукты разложения органических удобрений) подвергаются глубоким превращениям. Например, фосфоритная мука под влиянием кислой реакции почвенного раствора или кислых выделений корневой системы такой культуры, как люпин, переходит в растворимую форму для питания растений. Минеральные удобрения могут вступать обменные реакций. Минеральные удобрений могут вступать в обменные реакции с твердыми коллоидными частицами почвами частицами почвы и таким образом удерживаться в ней, могут поглощаться микроорганизмами и временно закрепляться в живой плазме и т.д. Скорость процессов превращения поступивших в почву удобрений зависит от природы удобрений, свойств почвы, климатических условий, а также комплексом агротехнических мероприятий. Взаимодействие удобрений и почвы может иметь положительное и отрицательное последствие в питании растений, формирование урожая и качество продукции.
Кроме этого, удобрение действует и не почву (реакцию раствора, интенсивность и направленность микробиологических процессов и т.д.), т.е. кроме снабжения растения элементами пищи удобрения действуют на общие условия плодородия почвы. Поэтому очень важно знать состав почвы, ее свойства и плодородие, характер и направленность происходящих в ней физико-химических, химических и биологических процессов. Это позволит правильно определить особенности превращения удобрений в почве и их действия на рост растений с учетом биологических требований и конкретных условий возделывания.
Наибольший эффект от удобрений получается в таких условиях, когда растение наилучшим образом обеспечены всеми необходимыми для них условиями жизни пищей, водой воздухом, теплом, светом, когда почва чиста от сорняков, когда растения не поражается вредителями, болезнями и т.д.
Для более полного понимания влияния агрохимии на плодородие и свойства почвы необходимо рассмотреть следующие вопросы:
- Состав и свойства минеральной и органической частей почвы;
- Поглотительная способность и свойства почвы;
- Изменение и оптимизация плодородия и свойств почвы при длительном применении удобрений;
- Биологический круговорот и баланс
биогенных элементов и гумуса в агроценозе. [7]
.2 Общие сведения о почве
Почва - одно из самых первых природных образований в геологической истории планеты Земля.
По данным палеографических исследований, первая маломощная почва возникла в кембрийский период - более 500 млн. лет назад. Поскольку в то время на Земле еще не было наземных растений, почва формировалась в результате лишь жизнедеятельности бактерий. Исследованием почв занимается наука почвоведение. Она изучает многообразие почв на земном шаре, их происхождение, строение, состав, свойства, в том числе плодородие, распространение и рациональное использование.
Современное научное
почвоведение возникло в конце XIX века. Основателем его был русский ученый В.В.
Докучаев. Он впервые доказал, что почва - это естественноисторическое тело, оно
обладает особым свойством - плодородием и состоит из живой и неживой частей;
что почвы на всем земном шаре распределяются закономерно - зависит это в
основном от особенностей климата, животных и растений, которые влияют на образование
почв. [2]
1.3 Понятие "почва". Почвообразующие
факторы
Почва - это особое природное образование, сформировавшееся в результате преобразований горных пород под воздействием живых и отмерших организмов (растительных, животных и микроорганизмов), солнечного тепла и атмосферных осадков, т.е. в результате почвообразовательного процесса. В результате непрерывного взаимодействия этих факторов образуется плодородный слой почвы. Образование почвы - очень длительный процесс. Формирование ее начинается с разрыхления горных пород на их поверхности (выветривания). Образовавшаяся при этом щебенка или песок - это еще не почва, а материнская порода.
Под воздействием ветра, атмосферной влаги, изменений климата, температурных колебаний и живых организмов материнская порода изменялась. На ней поселялись микроорганизмы, которые питались веществами, получаемыми из горной породы. Микроорганизмы разрушали ее своими выделениями, и состав горной породы постепенно изменялся. Затем здесь поселялись низшие растения, мхи, лишайники. Микроорганизмы разлагали их остатки, образуя гумус - основное органическое вещество почвы, содержащее питательные вещества, необходимые высшим растениям. Насекомые, другие мелкие почвенные животные, например дождевые черви, измельчая и переваривая отмершие листья, корни, стебли, перерабатывают органическое вещество, превращая его в гумус.
Растительный упад в лесах - листья, кора, хвоя и т.д. - и отмершая травянистая растительность после разложения микроорганизмами дают много органического вещества, увеличивая мощность почвы. На образование почвы большое влияние имеет климат. Он обуславливает особенности растительного и животного мира - важнейшие, почвообразователей. Так, в жарком и сухом климате при недостатке влаги из разреженной травянистой растительности образуется мало перегноя, но накапливается много нерастворенных солей.