"...химии - возблагодарить не забудьте"

Когда-то, воспевая химию, Ломоносов пророчествовал: "Вместо вояния зверей диких наполнится пространство ваше гласом веселящегося человека, и вместо терния пшеницей покроется. Но тогда великой участнице в населении вашем - химии - возблагодарить не забудьте".

...химии - возблагодарить не забудьте

И в самом деле, в течение почти всего XIX века поддерживалась надежда, что именно эта наука окажется панацеей от всех многочисленных бед земледельца. Началось с того, что в 1804 году швейцарец Теодор Соссюр доказал, что растения поглощают из воздуха углекислоту и выделяют кислород. Открытие такого дарового и вовсе необъятного источника питания, как атмосфера Земли, окрылило современников. Исследования следовали одно за другим, и ровно через 30 лет Буссенго убедил своих оппонентов в важности азотного питания растений, а в 1840 году вышла ознаменовавшая новую эпоху "Химия в приложении к земледелию и физиологии растений". Автор ее, Юстус Либих, надо прямо сказать, особой скромностью не отличался. Книга начиналась весьма выспренним программным заявлением: "Я убедился в необходимости разрушить самые храмы лжи, чтобы расчистить для утверждения истины твердое место".

Забегая вперед, следует отметить, что претензии оказались слишком велики, и оптимизм молодого и энергичного "разрушителя храмов" уступил место разочарованию и сплину пожилого и маститого ученого. "Настроения своего не могу тебе и описать, - сообщал он своему другу, - мне почти не хочется жить, и мысли застрелиться или зарезаться кажутся порой весьма успокаивающими".

Такой "успокаивающий" финал, надо сказать, был несколько неожидан. Не ожидали этого от Либиха. Или, точнее, от той самой химии, которую воспевал восторженный Михаил Васильевич. Между тем начало было очень обнадеживающим.

История агрономии ни до, ни, вероятно, после не знала подобного успеха. "Химия" Либиха переиздавалась через каждые три года в течение последующих 25 лет и была переведена на все европейские языки. При всей своей талантливости она не содержала практически ничего нового и доказывала разве лишь то, что сарказм и юмор не из самых последних научных доказательств. Действительно, то, чего не смогла сделать сухая логика Соссюра и Буссенго, сделала едкая насмешка - гумусная теория рухнула. "Все объяснения химиков, - писал Либих, - должны оставаться бесплодными потому, что даже для великих светил в физиологии растений углекислота, аммиак, кислоты и основания - все это звуки без значения, слова без смысла, термины неведомого языка, которые не вызывают никаких мыслей и никаких ассоциаций".

Возникшая на развалинах гумусной теории теория минерального питания подчеркивала важность и даже исключительность потребления растением минеральных элементов из почвы. С точки зрения Либиха, растения поедают азот, углерод и прочие более или менее вкусные элементы таблицы Менделеева.

Несколько позже установят, что в меню растений входит около 20 элементов, из которых строится их плоть и кровь. Достает их растение из почвы, которая сама не что иное, как минерал, истолченный в труху и содержащий неисчислимое количество атомов калия, кальция, фосфора и пр. и пр. Неисчислимое, но все же не неисчерпаемое. А потому все взятое должно быть отдано.

Один из моих знакомых имел привычку в ответ на традиционное "Как живешь?" мрачно острить: "Временно жив". В самом деле, все мы временно живы, и все мы взяли напрокат у природы все то, из чего состоим. А из чего же создаст неистребимая жизнь новые поколения живого, если мы не будем платить природе свои долги?

Примерно так и рассуждал Либих. В естественном состоянии растительная жизнь на земле возможна лишь благодаря ее гибели. Отмирая ежегодно полностью или частично, растение возвращает почве, на которой растет, все, что оно у нее взяло. И почва в естественном состоянии неистощима.

А что делает человек?

Осенью он увозит с полей множество трупов растений, а вместе с ними из почвы уходят столь заботливо (и равномерно!) природой распределенные азот и фосфор, калий и кальций, железо и молибден. Все они переносятся довольно далеко - за десятки и сотни километров, концентрируются в телах людей и животных, скученных на тесных площадях населенных пунктов. Частично все эти похищенные элементы исчезают с отбросами в водах рек и океанов, частично остаются гнить на гигантских свалках урбанизированного мира и лишь частично возвращаются на поле в виде навоза.

Так человек прерывает связь, которой скреплена сама жизнь. Конечно, трудно рассчитывать на то, что можно "вписать" весь его современный быт, шумный городской уклад со все более интенсивно развивающейся промышленностью в этот извечный естественный круговорот веществ. Вписать невозможно, а вот попытаться вернуть земле все из нее взятое - да, можно. И Либих формулирует свой знаменитый закон возврата.

Чтобы почва сохраняла свое плодородие, необходимо восполнять ее потери в минеральных веществах в форме искусственных удобрений. Как это сделать? Элементарно просто. Произведите химический анализ снятого урожая растений. Это позволит установить, что, скажем, с каждой тонной кукурузы из земли выносится около 14 килограммов азота, почти 3,5 калия, 1,5 серы, 2,5 фосфора, около килограмма магния и т. д.

Посчитали? А теперь извольте вернуть взятое - ну хотя бы в виде искусственных минеральных удобрений.

Видите, как все просто? С точки зрения Либиха, почва - что коммерческий банк: если не делать вклады, не будет и процентов, можно и прогореть. Возвращайте долги, зарывайте капитал в землю - и ваше будущее обеспечено, вы будете жить на проценты с капитала как самый добропорядочный рантье.

Либих не ограничился пропагандой своей теории. В полном соответствии с духом времени он пустился в предпринимательство, создал первую фабрику искусственных удобрений в Олендорфе, из стен которой выходили специальные смеси - туки, составленные со скрупулезной немецкой точностью по рецептам Либиха. Такое аптекарское отношение к нуждам земли прямо-таки окрыляло зажиточных бауэров, а ученых заставляло спешить с экспериментами - копошиться в золе растений, щелкать на счетах и подбивать сальдо под графами дебет-кредит...

Очень скоро было обнаружено, что на первое место среди минеральных удобрений должны быть поставлены азотистые туки. Источником азота в почве является процесс разложения отмерших растений и животных. Таким образом, увозя урожай с поля, мы прежде всего похищаем из почвы азот.

До момента открытия фабрики в Олендорфе единственным широко распространенным методом возврата азота было внесение навоза. Правда, еще древние римляне обнаружили, что посевы многолетних трав, как, например, бобовых, повышают в последующие годы урожай основных культур. Травы нередко прямо запахивали в почву, называя эту операцию "зеленым удобрением". Как обнаружили химики, причиной в обоих случаях является прекращение "азотистого голодания".

Позже обнаружили, что азот поступает к растению и непосредственно из воздуха (той же технологии придерживаются все современные азотные химкомбинаты). Главную роль здесь играют бактерии, живущие в особых клубеньках на корнях многолетних трав. Живут они в мирном симбиозе - сожительстве - с растением: листья снабжают и растение, и бактерии азотом и углеводами. Накопленные бактериями запасы азота высвобождаются при разложении старых клубеньков и корней растений или выделяются клубеньками непосредственно в почву. Так обеспечивается возврат и даже накопление азота в почве в естественных условиях.

Азот поступает к растению непосредственно из воздуха

В том искусственном мире, который мы незаметно для себя строим на нашей планете, возврат азота в почву осуществляется главным образом с помощью искусственных удобрений. Многое также дает геология и производство кокса и натриевой селитры.

Следующее по важности место занимает фосфор. Положение с ним несколько хуже, чем с азотом. В воздухе этот элемент не содержится, а в почве его довольно мало. Достаточно всего нескольких десятков лет непрерывной эксплуатации земли, чтобы запасы фосфора в ней были полностью исчерпаны. В связи с этим многим ученым проблема убывания природных запасов фосфора казалась куда более серьезной, чем угроза энергетической гибели человечества из-за истощения залежей угля и нефти.

Фосфор отчуждается из почвы вместе с растением и накапливается в костях животных и человека. В "долибиховский период" именно кости и составляли основу фосфорных удобрений. Ценились они достаточно высоко. Так, например, после наполеоновских войн гордые победители-англичане взимали контрибуцию с побежденных их собственными костями. Скелеты массами вывозились с полей битв для того, чтобы быть превращенными в костяную муку и рассыпаны прахом по полям Альбиона. Впоследствии этот опыт повторили германские фашисты...

Костяная мука - ценнейшее удобрение, ее источником являются бойни и рыбный промысел. Последнее обстоятельство, между прочим, существенно подрывает запасы и в недавнее время привело к падению (в несколько раз!) количества вылавливаемой сельди в северных морях, омывающих Европейский континент и Исландию.

Главным источником фосфора в настоящее время являются залежи фосфоритов

Главным источником фосфора в настоящее время являются залежи фосфоритов, а также металлургическая промышленность, поставляющая сельскому хозяйству так называемый томасшлак.

Фосфора в почве мало, и он почти не возвращается в нее с навозом (возврат, как показали исследования досужих либиховцев, не превышает 40-43 процентов). Зато калием земля снабжена в избытке. В средней по качеству почве пахотный горизонт содержит до 30 тонн калия на одном гектаре. В подпахотном же слое его еще больше. И тем не менее многие почвы нуждаются в калийной подкормке. Дело в том, что большая часть этого элемента находится в "неудобоусвояемых формах", то есть в химических соединениях, являющихся, по мнению капризного растения, невкусными.

Древнейшим и полезнейшим искусственным калийным удобрением является зола деревьев (вспомните подсечное земледелие). Хорошо восполняют потери калия навоз и зеленое удобрение.

Все эти естественные удобрения покрывают большую часть потребностей сельского хозяйства. И тем не менее производство искусственных калийных удобрений год от году растет...

Конечно, рассказ о значении тех или иных элементов в жизни растения можно было бы вести еще очень долго. В недавнее время, например, обнаружили полезность внесения так называемых микроэлементов. Оказалось, что медь в ничтожных количествах повышает стойкость хлорофилла в листьях, молибден и кобальт способствуют лучшему усвоению азота. Как мы уже говорили, растение не склонно к чревоугодию. Но его можно считать гурманом: по крайней мере, специй к его столу подавать надо немало.

Либих стоял у истоков развития агрохимии и современной индустрии минеральных удобрений. Правда, задолго до него земледельцы вносили в почву все, что нужно: золу деревьев, ил рек и озер, кости животных, навоз. Однако всех этих источников органических веществ хватало лишь до поры до времени, до тех пор, пока почва была еще не выпахана, пока можно было периодически оставлять ее в покое, пока были запасы целины.

С развитием городов и специализацией сельского хозяйства процент возврата в почву взятых из нее элементов падал все больше и больше. Почвы выпахивались и беднели. Началось использование искусственных минеральных удобрений на наиболее истощенных почвах Центральной Европы. Не случайно именно в Германии - стране с весьма значительной плотностью населения и весьма интенсивным земледелием - возникло учение Либиха.

Но, несмотря на всю безукоризненность расчетов автора минеральной теории, земля отказывалась подтвердить получение взносов. Более того, кое-где на полях, неумеренно обработанных изделиями Олендорфа урожаи резко упали. Последовало банкротство - фабрика закрылась. Именно к этому периоду и относится выше цитированное письмо Либиха, в котором он выражает желание повеситься.