CC BY
52
к юбилею великого агрохимика д.н. Прянишникова
П.А. ЧЕкмАРЕв, академик РАН, директор Департамента (e-mail: info@plant.mcx.ru)
министерство сельского хозяйства Российской Федерации, Орликов переулок, 1/11, москва, 107139, Российская Федерация
Для цитирования: Чекмарев П.А. к юбилею великого агрохимика Д.Н. Прянишникова // Достижения науки и техники АПк. 2015. Т.29. №11. С. 5-7.
Полтора столетия тому назад родился основатель отечественной агрохимической науки Дмитрий Николаевич Прянишников, который всю свою жизнь посвятил проблеме повышения плодородия почв. Его идеи остаются актуальными и в современном земледелии. Порой с горечью приходится констатировать, что невыполнение заветов этого ученого приводит к серьёзным просчетам и явным ошибкам.
«Мы можем с помощью введения пропашных культур, клевера и минеральных удобрений поднять продукцию в 6-7 раз. Это значит, что еще на 150 лет вперед Россия может не думать о недостатках средств продовольствия.., если только иметь в виду естественно-исторические условия и возможность полного их использования достаточно совершенной техникой земледелия, а не какие-нибудь другие факторы. Но совершенно верно, что низкий уровень нашего земледелия не отвечает не только будущему приросту населения, но и современной его густоте: необходимы энергичные меры по сопоставлению техники земледелия с потребностями возрастающего населения в продовольствии, понимая под последним не только хлебный паек» (Прянишников, 1975 г.).
Д.Н. Прянишников никогда не сводил проблему почвенного плодородия к внесению больших количеств удобрений, он никогда не был «односторонним удобренцем», категорически отрицал получение максимальных урожаев возделываемых культур «любой ценой» и часто повторял, что «избытком удобрений не заменить недостаток агрономических знаний». Более того, Дмитрий Николаевич предупреждал о возможном отрицательном действии удобрений. «.. .Если положить избыток удобрений, который при данных способах не может быть использован, то тоже будет плохо - можно не только снизить оплату, но и перейти в область отрицательной оплаты. Но есть оптимум, причем положение этого оптимума подвижно в зависимости от уровня агротехники.» (Прянишников, 1965 г.).
К сожалению, эти «предупреждения» великого агрохимика не были вовремя услышаны и поняты всеми учёными и практиками. Академик В.И. Ки-рюшин, подводя неоднозначные итоги химизации 80-90 гг. прошлого века отмечает, что, несмотря на достаточно высокий уровень внесения минеральных удобрений, достигнутый в земледелии нашей страны к 1985 г. (100 кг/га), их эффективность была низкой. По его мнению, которое созвучно с высказываниями Д.Н. Прянишникова, «к основным причинам низкой эффективности удобрений следует отнести крайне несовершенную защиту растений от сорняков, вредителей, болезней, а главное бессистемность проведения мероприятий, низкую культуру земледелия, низкий профессионализм земледельцев» (Кирюшин, 2000).
В 20-х годах XX в., когда страна испытывала острый дефицит ресурсов, Д.Н. Прянишников обосновал необходимость развития туковой промышленности. В связи с этим при химическом отделе ВСНХ была создана специальная комиссия по развитию туковой промышленности, в которой он постоянно работал. Позднее функции этой комиссии были переданы в Госплан СССР.
Для разработки технологий переработки апатитов, фосфоритов и сильвинитов в 1919 г. был создан научный институт удобрений (НИУ, теперь НИУИФ), в организации которого Дмитрий Николаевич принял самое активное участие. В сети опытных станций этого института он провел серию исследований по повышению доступности фосфора фосфоритной муки растениям.
Д.Н. Прянишников придавал минеральным удобрениям особую роль: «.Рациональное применение удобрений возможно только при очень глубокой увязке этого рода мероприятий с химией почвы и физиологией растений. Поэтому изучение взаимоотношений между растением, почвой и удобрением являлось главной задачей агрохимиков.» И далее «Можно сказать, что никакое другое мероприятие не способно так быстро и так значительно поднять урожай, как применение минеральных удобрений» (Прянишников, 1953 г.).
Выдающийся агрохимик неоднократно подчеркивал, что положительное действие удобрений
на растения необходимо оценивать не только по величине урожая, но и по его качеству. «...Рассматривая удобрения в более широком смысле и условия питания растений, как один из факторов в производстве продуктов, даваемых земледелием, необходимо иметь в виду, что эти условия влияют не только на количество, но и на качество продуктов. В частности, синтез и накопление белков растениями находятся в зависимости как от количества и качества азотистой пищи, получаемой корнями, так и от ряда других условий» (Прянишников, 1953 г.).
Дмитрий Николаевич не сводил проблему повышения плодородия почв к применению возрастающих доз органических и минеральных удобрений. Он считал, что для сохранения плодородия почв страны необходимо иметь 25% пашни под бобовыми культурами. Д.Н Прянишников придавал большое значение в повышении плодородия почв сидераль-ным культурам, в частности люпину. «И там, где для улучшения почв особенно необходимо обогащение их органическим веществом, а навоза по той или иной причине не хватает, зеленое удобрение приобретает особенно большое значение» (Прянишников, 1945 г.) И далее «Применение зеленого удобрения раньше ограничивалось преимущественно песчаными почвами, теперь же оно должно найти широчайшее распространение, так как этим путем можно заменить недостающий навоз на всех почвах (даже в черноземной полосе, если применять его с осени под яровые» (Прянишников, 1953 г.). Эти идеи сегодня нашли свое воплощение в реализуемой в Белгородской области программе биологизации земледелия. Доля бобовых культур в структуре посевных площадей в области приближается к 25%, сидераты в 2013 г. высевали на площади 157 тыс. га, а в перспективе ее планируется увеличить до 350 тыс. га (Чекмарев, Лукин, 2012; Чекмарев, Лукин, 2014).
Выдающийся ученый считал, что в формировании почвенного плодородия активное участвуют почвенные микроорганизмы. «.В процессе частичного разрушения (или восстановления) нитратов корнями злаков активная роль принадлежит бактериям, живущим симбиотически на корнях этих злаков. Осеннее исчезновение нитратов не связано с потерями газообразного азота почвой, оно не является «дени-трификацией» в собственном смысле этого слова; потери азота через вымывание, по-видимому, тоже незначительны. Азот нитратов, не потребляемых растениями, но разрушенных отчасти под влиянием растений, переводится микроорганизмами в форму органических соединений,сравнительно легко подвижных и способных при благоприятных условиях вновь служить для продукции селитры в процессе нитрификации» (Прянишников, 1953 г.).
Более 50-и лет Д.Н Прянишников разрабатывал теорию азотного питания растений. Ему принадлежит одно из самых емких определений этого минерального элемента: «Ряд противоположностей связан со словом азот: с одной стороны - это «нежизненный газ», а с другой стороны нет жизни без азота, ибо он является непременной составной частью белков; азот дает соединения то окисленные, то восстановленные, то кислотного, то щелочного характера. С экономической стороны также азот является то самым дорогим элементом, если речь идет о мине-
ральных удобрениях, то самым дешевым, если иметь в виду использование азота бобовых» (Прянишников, 1954 г.).
Степень важности азота в жизни человека Дмитрий Николаевич подчеркивал словами:«Вся история земледелия в Западной Европе свидетельствует о том, что главным условием, определяющим среднюю высоту урожая в разные эпохи, была степень обеспеченности сельскохозяйственных культур азотом» (Прянишников, 1945 г.).
Основоположник отечественной агрохимии справедливо считал, что в сохранении плодородия почвы существенную роль играет биологический азот. «... Азот технический всегда дороже азота клевера и азота навоза, поэтому даже в странах с высокоразвитой промышленностью не ему принадлежит главная роль в снабжении сельскохозяйственных растений азотом, а азоту биологическому, включая сюда и азот навоза, так как в навоз переходит азот клеверного сена. В сущности, биологический путь фиксации азота воздуха является даровым, если все расходы по культуре клевера или люцерны оплачиваются животноводством; чем больше посевов клевера в стране, чем она богаче скотом и навозом, тем меньше страдают урожаи хлебов.» (Прянишников, 1945 г.) При этом «количественное соотношение между обоими источниками азота должно определяться потребностью населения в пищевых и кормовых культурах: чем выше густота населения, тем больше площади отводятся под пищевые культуры, тем выше доля быстродействующего технического азота» (Прянишников, 1965 г.).
Для исследований выдающегося ученого было характерным решение проблем агрохимии с позиций физиологии и биохимии растений. В этом плане фундаментальны исследования Д.Н. Прянишниковым роли азота в питании растений, в которых он, в частности, установил неравнозначность нитратного и аммонийного азота в питании растений. «.Равноценные в физиологическом отношении аммонийная и нитратная формы азота могут использоваться сельскохозяйственными растениями в полевых условиях с неодинаковой эффективностью в зависимости от кислотности и гранулометрического состава почвы.» (Прянишников, 1926 г.).
Поступление в растение аммонийного или нитратного азота определяется комплексом факторов: концентрацией его форм в почвенном растворе; реакцией почвенного раствора; влиянием сопутствующих катионов и анионов; запасом углеводов в тканях и возрастом растения. Особую роль при этом играет активная кислотность. «.Если неправильно было прежнее мнение. об абсолютном преимуществе нитратного питания перед аммиачным, точно также неправильно было бы делать и обратный общий вывод об абсолютном преимуществе аммиачного питания перед нитратным, так как в зависимости от условий (внутренних и внешних), результат будет различен, и оптимальные комбинации этих условий для аммиака и нитрата не совпадают» (Прянишников, 1940 г.).
В целой серии исследований Дмитрий Николаевич показал, что аспарагин в прорастающих семенах бобовых растений имеет синтетическое происхождение, образуясь из аммиака, который накапливается в результате окислительного расщепления белков и аминокислот. «.Путь от аммиака к белку, так и об_ Достижения науки и техники АПК. 2015. Т. 29. № 11
ратно от белка к аммиаку является общим для всех растений, не только низших, но и высших; .теперь возможно в более общем смысле считать аммиак альфой и омегой обмена азотистых веществ в организмах» (Прянишников, 1916 г.).
В результате длительных исследований Д.Н. Прянишников (1945 г.) пришел к выводу о том, что в основе взаимодействия почвы и растения лежат реакции между аммиаком и углеводами. «Разработав ряд комбинаций, мы выяснили, что решающим фактором в синтезе аспарагина за счет введенного извне аммиака, являются углеводы, а не свет...аммиак есть альфа и омега в обмене азотистых веществ у растений, то есть с него начинается синтез, им кончается распад, и снова он вовлекается в круговорот, если есть налицо безазотистый материал. Свет для синтеза аспарагина не нужен, но синтез белков идет главным образом на свету за счет как аминокислот, так и амидов». Здесь следует отметить, что вопросы связи между фотосинтезом и корневым питанием растений были актуальны еще в начале прошлого века.
Своими исследованиями Д.Н. Прянишников обосновал применение аммонийных солей в качестве удобрения. «.Вопрос об аммиачном и нитратном питании растений представляет интерес не только с точки зрения общефизиологических сопоставлений между высшими и низшими растениями, но и с точки зрения непосредственного приложения в сельском хозяйстве., чем лучше будет изучена проблема азотистого питания растений, тем более правильное научное обоснование мы сможем дать практическим мероприятиям.» (Прянишников, 1947 г.).
Дальнейшее развитие исследований Д.Н. Прянишникова стало возможным благодаря появившемуся в 50-х годам методу изотопной индикации азота с помощью Благодаря этому методу были изучены процессы трансформации азота удобрений в почве: участие в процессах нитрификации-денитрификации, в процессах минерализации-иммобилизации, участие микроорганизмов в его превращении в почве; были определены размеры потребления азота удобрения и азота почвы растениями, размеры иммобилизации и газообразных потерь азота, участие азота удобрения в формировании белкового комплекса и нитратных фондов растений.
Будучи заведующим кафедрой агрохимической и биологической химии ТСХА, Д.Н. Прянишников принимал активное участие в организации при НКЗ СССР Всесоюзного института удобрений, агротехники и агропочвоведения (ВИУА) и при нем географической сети полевых опытов с удобрениями. В 40-х годах Дмитрий Николаевич был научным руководителем по физиологии минерального питания растений в Институте физиологии растений АН СССР и в отделе агрохимии Почвенного института им. В.В. Докучаева. Он был председателем секции агрохимии ВАСХНИА, IV комиссии ВОП, в 1930 г. был избран председателем IV комиссии (по плодородию) Менделеевского химического общества.
В середине 60-х годов в СССР продуктивность зерновых культур находилась на уровне 9,8 ц/га. Одной из причин такой низкой урожайности было неудовлетворительное использование минеральных удобрений и других средств химизации. Для оказания хозяйствам производственных услуг по повышению плодородия почв в апреле 1964 г. была создана единая агрохимическая служба. Ее научное обеспечение было возложено на сеть зональных агрохимических лабораторий. Так, на территории Российской Федерации находилось 110 зональных агрохимических лабораторий, в задачи которых входило обследование почв сельскохозяйственных угодий; составление агрохимических картограмм; разработка рекомендаций по рациональному применению удобрений.
Для улучшения руководства работой зональных агрохимических лабораторий, а также повышения эффективности применения минеральных удобрений и других химических средств в мае 1969 г. был создан Центральный институт агрохимического обслуживания сельского хозяйства (ЦИНАО). С 2003 г. научно-методическим центром агрохимической службы определен Всероссийский научно-исследовательский институт агрохимии (ВНИИА), созданный путем слияния ВИУА и ЦИНАО.
Д.Н. Прянишников непосредственно занимался подготовкой научных кадров. Он создал отечественную школу агрохимиков, из которой вышли такие выдающиеся ученые, как Д.Л. Аскинази, И.В. Гулякин, Л.И. Кораблева, И.В. Мосолов, А.В. Петербургский, А.В. Соколов, Ф.В. Турчин.
Литература.
1. Кирюшин В.И. Экологизация земледелия и технологическая политика. М.: Издательство МСХА, 2000, с. 473.
2. Прянишников Д.Н. Учение об удобрении. М., Типомет., Изд. Рихтера, 1900, 185 с.
3. ПрянишниковД.Н. Ближайшие задачи в области производства минеральных удобрений // Доклады с.х. секции Госплана. М.: Госиздат, 1921. 38 с.
4. Прянишников Д.Н. Развитие азотной промышленности на Западе и наше Земледелие // Пути сел. хозяйства. 1925. №1/2. С.36-43.
5. Прянишников Д.Н. Хроническая погрешность в оценке действия минеральных удобрений // С.-х. жизнь. 1927. № 4. с.14-17.
6. Прянишников Д.Н. Азот в жизни растений и в земледелии СССР. М.-Л.: АН СССР, 1945, 197 с.
7. Прянишников Д.Н. Азот в жизни растений и в земледелии СССР. Избр. соч. М.: СелхозГиз, 1952. Т.2. С.7-168.
8. Прянишников Д.Н. Избранные сочинения. Агрохимия. М.: Колос, 1965. Т.1. 767 с.
9. Чекмарёв П.А., Лукин С.В. Система удобрения в условиях биологизации земледелия // Достижения науки и техники АПК. 2012. № 12. С. 10-12.
10. Чекмарёв П.А., Лукин С.В. Итоги реализации программы биологизации земледелия в Белгородской области//Земледелие. 2014. № 8. С. 3-6.
TO THE ANNIVERSARY OF THE GREAT AGROCHEMIST D.N. PRYNISHNIKOV
P.A. Chekmarev
Ministry of Agriculture of Russia, Orlikov pereulok, 1/11, Moskva, 107139, Russian Federation Author Details: PA. Chermarev, member of RAS, director of division (e-mail: info@plant.mcx.ru)
For citation: PA. Chermarev. To the Anniversary of the Great Agrochemist D.N. Prynishnikov. Dostizheniya naukii tekhnikiAPK. 2015. V.29. No11. Pp. 5-7 (In Russ.).
