Научные открытия роли клубеньковых бактерий в фиксации атмосферного азота привели к выводу о необходимости предварительного заражения почвы соответствующими бактериями при посеве тех или иных видов бобовых культур. С этой целью был выпущен специальный препарат клубеньковых бактерий — «нитрагин». Тимирязев горячо поддерживает этот практический прием. Он пишет, что это будет «удобрение для целого поля в жилетном кармане». В то же время он предупреждает, что внесение нового удобрения — нитрагина — не должно рассматриваться как некое универсальное средство. Он считает, что применение его будет особенно эффективно на таких почвах, например, торфяниковых, где нет соответствующей микрофлоры, а также на любых почвах для редких форм бобовых растений. Эти указания Тимирязева находят блестящее подтверждение в практике применения нитрагина на наших социалистических полях. Массовые производственные опыты, проведенные в 1934—1936 гг., показали, что при условии получения нитрагина без большого засорения его посторонними видами бактерий получается весьма значительная (до 20—30%) прибавка урожая как бобовых, так и высеваемых после них зерновых культур.
Эффективность нитрагина еще более повышается при условии параллельного внесения минеральных удобрений. В настоящее время посевная площадь в СССР, на которой применяется нитрагин, исчисляется в сотнях тысяч гектаров. Наряду с нитрагином «начинает находить широкое применение «удобрение» почвы азотом путем внесения на поля искусственных штаммов некоторых свободноживущих бактерий, усваивающих атмосферный азот. Особенно большую роль при этом играет культура азотогена, дающая значительное обогащение почвы азотом. Применение нового вида бактериального удобрения обеспечивает значительную (до 40%) прибавку урожайности полевых и овощных культур.
При рассмотрении источников азота растений Тимирязев придает большое значение открытию русским микробиологом С. Н. Виноградским двух видов нитрифицирующих бактерий. Последние переводят неусвояемые растениями формы органических азотистых соединений в азотную кислоту, которая тут же вступает в соединение с различными солями, находящимися в почве, образуя легкоусвояемые соли азотной кислоты (селитры). «В природе, — говорит Тимирязев, — в естественных почвах, растение также постоянно встречает селитру, являющуюся результатом действия двух микроорганизмов, изученных нашим известным ученым С. Виноградским». Тимирязев называет работы Виноградского замечательными и выражает уверенность, что культура открытых им бактерий будет иметь в будущем большое значение. «Быть может, они принесут нам научную разгадку и для других приемов практики, например, объяснят нам значение пара и т. д.». Предсказание Тимирязева в дальнейшем нашло блестящее подтверждение. Как показали специальные исследования, систематическая обработка почвы во время пара не только приводит к уничтожению сорняков, но и способствует интенсификации жизнедеятельности нитрифицирующих бактерий, что обеспечивает значительное накопление селитры в почве. Тимирязев обращает внимание и на другую сторону достижений Виноградского — на открытие им химических источников энергии в растении. «Оказалось, — пишет Тимирязев, — что, между тем как мы дышим только на счет углерода и водорода, растение может дышать и на счет других элементов — азота, серы, даже железа, окисляя их некислородные соединения или переводя их из одного окисла в другой».
Огромное значение придавал Тимирязев открытию промышленного способа связывания атмосферного азота, предсказывая ему великую будущность. Его статьи «Точно ли человечеству грозит близкая гибель» (1898) и «Новая победа науки над природой» (1906) разоблачают мальтузианские расчеты и предсказания английских ученых — Крукса и Томсона (лорда Кельвина), пророчивших человечеству скорую гибель. Крукс исходил из убеждения, что рост производства хлеба не поспевает за ростом населения. По его расчетам, всеобщий голод должен был начаться уже через 33 года после его выступления, т. е. в 1931 г. Он утверждал, что посевные площади сельскохозяйственных культур, в том числе пшеницы, этого главного источника питания, могут быть расширены якобы весьма незначительно — всего лишь на 100 000 000 акров (при существовавшей тогда, по Круксу, площади посева пшеницы в 163 000 000 акров). Известную роль в повышении валового сбора пшеницы могут сыграть минеральные удобрения, в частности, селитра, но запасы ее на земле весьма ограничены, и по исчерпании их человечеству, по мнению Крукса, грозит неминуемая гибель от голода, если наука не выработает способов искусственного получения азотной кислоты.
Данные Крукса о возможном расширении посевных площадей безусловно сильно преуменьшены, но, даже принимая его вычисления, Тимирязев показывает, что скептицизм Крукса совершенно не обоснован, поскольку получение дешевой синтетической азотной кислоты является делом не отдаленного будущего, а самого ближайшего времени. «Мы, — говорит Тимирязев, — быть может, находимся накануне капитального переворота в земледелии, получения самого важного из удобрительных средств прямо из воздуха, везде, где только найдется дешевый источник силы».
В статье «Новая победа науки над природой» Тимирязев снова возвращается к вопросу о синтезе азотной кислоты путем окисления азота воздуха с помощью электричества. К этому времени норвежскими учеными Биркеляндом и Эйде был разработан и осуществлен в заводской установке экономически вполне рентабельный (при наличии дешевой гидроэнергии) способ получения азотной кислоты из воздуха. Тимирязев с восторгом отзывается об этом методе, предсказывая ему широкое применение в будущем. Если Тимирязев восхищался работой небольшого завода по синтезу азотной кислоты, то что бы он сказал теперь, ознакомившись с нашими современными социалистическими предприятиями химической промышленности, дающими сотни тысяч тонн селитры ежегодно!
Правда, в настоящее время основная масса промышленного азота получается не путем непосредственного окисления азота, а путем предварительного восстановления его водородом (с получением аммиака) и последующего окисления аммиака до азотной кислоты. Но и здесь мы видим силу проницательности гения Тимирязева, который писал, что для овладения методом синтеза азотной кислоты человек должен пойти по пути связывания атмосферного азота микроорганизмами. С. Н. Виноградский и др. показали, что такой фиксатор азота, как азотобактер, связывает азот в виде аммиака, т. е. тем же путем, которым получается сейчас основная масса синтетических соединений азота в промышленности.
Сокрушительной критике подвергает Тимирязев утверждение лорда Кельвина о неминуемой якобы гибели человечества вследствие исчезновения кислорода. По мнению Кельвина, все возрастающее население земного шара, а также рост количества сжигаемого угля, торфа, нефти и другого топлива приведут со временем к полному исчерпанию кислорода в атмосфере. Тимирязев показывает абсурдность этого утверждения. Кельвин неправ уже потому, что если бы даже была опасность удушения, то скорее не от исчезновения кислорода, а из-за повышения содержания углекислоты в атмосфере. Но и этого не может произойти, поскольку колоссальное количество растений на земле ежедневно и ежечасно разлагает огромную массу атмосферной углекислоты, усваивая углерод и отдавая воздуху свободный кислород. При этом процесс разложения углекислоты идет тем более интенсивно, чем больше ее содержится в атмосфере. Максимум разложения углекислоты растением наблюдается при 10% ее содержания, что примерно в 300 раз превышает ее нормальное содержание в атмосферном воздухе. Производительность растений может быть еще более повышена, если предоставить им достаточное количество минеральных удобрений. Если бы и это не спасло от вредного возрастания углекислоты в воздухе, то человек, безусловно, смог бы найти технические возможности для устранения углерода из этого круговорота в наиболее полезной для себя форме или для замены сжигания угля непосредственным использованием энергии солнечных лучей. Наконец, не исключена возможность и искусственного синтеза питательных веществ из углекислоты, воды и других веществ при помощи прямого использования солнечного света, что значительно повысило бы коэффициент полезного действия по сравнению с растением. Найдено, что количества солнечной энергии, падающей на 1 м2, достаточно для покрытия потребностей пяти человек. «Следовательно, — говорит Тимирязев, — если бы люди размножились до того, что почти стояли бы плечом к плечу, так что негде было бы ни сесть ни лечь, и тогда даже солнечной энергии, улавливаемой над их головами, было бы достаточно для покрытия их потребностей, т. е. и тогда они могли бы жить, как говорится в поговорке, „в тесноте, да не в обиде"».
Насколько сильна и убедительна была критика Тимирязевым предсказаний лорда Кельвина, можно судить по тому, что уже через три недели после опубликования речи Тимирязева на эту тему Кельвин отказался от своих воззрений.
В своем выступлении против Крукса и Кельвина Тимирязев не только разоблачал их теоретическую несостоятельность, но и раскрыл классово-буржуазный характер их рассуждений. Кельвин проявлял беспокойство о возможной через несколько столетий порче атмосферы, тогда как миллионы трудящихся живут и в настоящее время почти в такой атмосфере, о появлении которой на всей земле в далеком будущем он говорит с таким ужасом. Круксу Тимирязев отвечает: «Мы озабочены возможным голодом или, вернее, только недостатком белого хлеба через каких-нибудь тридцать лет, а разве настоящий голод не стоит у наших дверей?».
Изучение трудов Чернышевского, выступавшего с резкой критикой теории Мальтуса, помогло Тимирязеву глубоко осознать, что мальтузианские прогнозы буржуазных ученых имеют целью оправдать голод и обнищание масс при капитализме, внушить трудящимся мысль о безнадежности их борьбы с существующим социальным строем. Тимирязев пишет, что учение Мальтуса является «оправданием преждевременного, безучастно-пассивного подчинения возмущающей нравственное чувство действительности,— проповедью самой бездушной косности...». Тимирязев активно выступает не только против зловещих предсказаний Кельвина и Крукса, но и против других проявлений мальтузианства в буржуазной науке. Он считает чудовищными и совершенно ненаучными реакционные утверждения Мальтуса и его последователей, будто нищета трудящихся, болезни и все возрастающая среди них смертность являются результатом перенаселенности, несоответствия между ростом населения в геометрической прогрессии, а средств существования — в арифметической, результатом собственной непредусмотрительности трудящихся, их невоздержания в деторождении, ведущего к недостатку для них места «за трапезой природы». Возражая против отвратительных рецептов сокращения населения, Тимирязев задает последователям Мальтуса два вопроса: «... А сколько блюд получают заседающие за этою трапезой и не справедливее ли было бы, прежде чем отлучать кого-нибудь от участия в ней, озаботиться о возможно равномерном распределении имеющихся яств? А затем возникает второй вопрос: точно ли на этой трапезе выставлены все яства, которые может доставить человеку природа?». Как видно из этих вопросов, Тимирязев ясно сознавал, что причина голода и нищеты народных масс при капитализме заключается не в недостатке средств существования для всего общества, а в недоступности их для трудящихся вследствие неравномерности их распределения, не в фатальном законе природы, а в капиталистической эксплуатации трудящихся. Тимирязев утверждает, что учение Мальтуса о несоответствии между средствами существования и ростом населения не имеет под собой научной основы, поскольку «разумная деятельность человека в сфере материальной вся к тому направлена, чтобы увеличить эти средства существования».
