В конце прошлого столетия видные представители физиологии растений и в частности немецкий физиолог Пфеффер утверждали, что распадение белковых веществ в растениях происходит по другим законам, нежели в животном организме. Между прочим, образование аспарагина в растениях Пфеффер рассматривал «как транспортную форму азотистых веществ, отличающуюся от белков такой же способностью диффундировать и легко перемещаться..., какой глюкоза отличается от крахмала». Такой взгляд на аспарагин, как на первичный продукт распада белков, противоречил ряду фактов, накопившихся в то время, однако фактов было еще мало и они не позволяли сформулировать иной и более правильный взгляд на данный вопрос.
Эта задача была решена Д. Н. Прянишниковым в его диссертационных работах: «О распадении белковых веществ при прорастании» (1895 г.) и «Белковые вещества и их распадение в связи с дыханием и ассимиляцией» (1899 г.).
Прянишников показал в этих работах, что аспарагин является побочным продуктом, образующимся в результате вторичного синтеза из аммиака, получающегося при окислении аминокислот и остатков углеводов. Этот взгляд вызвал сначала резкше возражения со стороны Пфеффера, но потом был подтвержден громадным количеством фактов и в настоящее зремя является общепринятым.
Но спор об аспарагине не был узко академическим, он имел и более общее значение. Прянишников настойчиво поддерживает взгляд, что образование аспарагина у растений имеет тот же физиологический смысл, что и образование мочевины в животном организме, а это было существенным для познания общих закономерностей эволюции живых организмов.
В дальнейших своих исследованиях Прянишников многократно возвращается к этому вопросу, углубляясь все больше и детальнее в биохимические вопросы, связанные с изучением «превращений тех веществ, которые являются материальной основой жиани; мы разумеем здесь,— говорит он,— белковое вещество, без участия которого неизвестно случаев проявления жизни».
Именно за эти свои работы в первую очередь Прянишников может быть назван одним из основателей отечественной биохимии.
Но для Прянишникова, как ученого, характерна и еще одна особенность: от этих общетеоретических построений он находит путь к жизни, к средствам воздействия на растительный организм в целях лучшего его развития и получения более высокого урожая.
Вот пример такого перехода. «После того, — пишет Д. Н. Прянишников, — как было доказано участие в синтезе аспарагина аммиака, образующегося при окислении аминокислот, наше внимание было обращено на отношение растения к аммиаку, вводимому извне», что привело как к констатированию новых черт параллелизма между растительным и животным организмом, так и к сравнительному изучению аммиачного и нитратного питания растений, то есть к вопросу, непосредственно связанному с практикой применения различных азотистых удобрений.
Следствием этих работ явились два новых и весьма существенных вывода:
1. Было показано, что аммиак является «альфой и омегой» азотистого обмена веществ, что дало Прянишникову возможность построить общую схему превращения азота в растении (позднее отдельные элементы этой схемы были подтверждены работами С. П. Костычева, А. И. Смирнова, Варбурга и др.).
2. Что использование аммиака растением непосредственно зависит от обеспеченности его углеводами (или другими безазотистыми «остатками», необходимыми для образования аспарагина, как безвредной формы аммиака в растении); если запас резервных веществ мал, наступает быстрое отравление растения свободным аммиаком.
Последний вывод привел к еще белее расчлененному изучению отношения разных растений к аммиачному питанию, к учету влияния аммиака, как источника азотистого питания на молодые и взрослые растения, к исследованию роли сопутствующих аммиаку условий питательной среды, ее реакции, буферных свойств и т. д., то есть к вопросам, имеющим ближайшее отношение к практике применения азотистых удобрений.
Весьма тщательно и полно экспериментально обоснованные исследования Прянишникова и его школы по этим вопросам пригодились позднее, когда в азотной промышленности синтез аммиака опередил по дешевизне синтез селитры, а агроном был поставлен перед необходимостью научиться применять аммиачные удобрения как главный источник промышленного азота, а по ряду причин это сложнее, нежели селитры. Теоретический фундамент для решения этих вопросов был дан работами Прянишникова.
Учитывая роль азота в земледелии и большую дефицитность этого элемента в сельском хозяйстве, Прянишников, как никто другой из агрономов, изучил технологию азотной промышленности и до недавного времени трудно было назвать какой-либо европейский азотный завод, о котором у Дмитрия Николаевича не было бы своих личных впечатлений.
Во многих статьях Прянишников останавливается и на вопросах баланса азота и других питательных веществ в нашем земледелии. Отсюда его настойчивые указания и на необходимость пополнить запасы доступного азота в наших почвах для дальнейшего повышения урожайности. Однако не только дорогой промышленный азот является средством для этого: громадное и, в сущности, решающее значение принадлежит здесь как основным местным удобрениям, которые должны быть полностью собраны и использованы (навоз, торф и т. д.), так и значительно большему введению в наши севообороты посевов бобовых растений, в первую очередь люпина на зеленое удобрение, клевера и люцерны.
Вот как пишет об этом Дмитрий Николаевич в одной из своих статей: «Теперь уже вопрос не в том, чтобы подчеркивать значение промышленных удобрений, но иногда приходится настаивать на том, что введение промышленных удобрений не снимает заботы о максимальном использовании всех остальных ресурсов.
В частности, в отношении азота вопрос идет о том, как снабдить наше земледелие азотом в обширнейших районах, не ставя промышленности чрезмерных задач и не нарушая экономического правила — направлять дорогие удобрения под ценные культуры, а для массового поднятия урожаев хлебов использовать более дешевые источники азота.
Суммарный размер снабжения сельскохозяйственных растений азотом является одним из важнейших факторов, определяющих высоту урожаев в стране, и, если в настоящее время у нас поставлена на очередь задача поднятия урожаев, то и вопрос об азотном балансе требует особого внимания к себе.
Быстрое развитие азотной промышленности за последние два десятилетия часто вызывает в неагрономических кругах представление, будто этот фактор оттеснил все другие и преимущественно на нем базируются все высокие урожаи в странах с сильно развитой азотной промышленностью. На деле же новые источники (синтетический аммиак, «воздушная» селитра и пр.) нигде не заменяли собой азота клевера и азота навоза, везде они дополняли ранее известные приемы, увеличивая общую сумму азота, вводимого в круговорот хозяйства и поднимая урожаи на еще большую высоту.
Во всех странах Запада и теперь продолжают итти комплексным путем и используют два пути связывания азота воздуха, именно: путь технический, осуществимый с помощью дорогой аппаратуры только в определенных пунктах, где сосредоточены источники энергии (залежи угля, водопады), и путь биологический, возможный везде, потому что при нем используется солнечная энергия и не нужно никакой аппаратуры, ее заменяют клевер, люцерна и другие азотособиратели, фиксирующие азот воздуха за счет того же источника энергии, с помощью которого они фиксируют и углерод.
Биологический путь может дать нам громадное количество дешевого азота при попутном осуществлении и других задач (накопление кормов, улучшение физических свойств почвы и т. д.)».
Эта цитата является дальнейшим примером умения Дмитрия Николаевича связывать вопросы теории с практикой жизни и находить простые, но очень важные способы решения очередных производственных задач.
Недавно Дмитрий Николаевич сам подвел основные итоги своих работ по азотному вопросу в монографии «Азот в жизни растений и в земледелии" СССР» (1945 г.). Академией наук СССР эта работа отмечена премией имени К. А. Тимирязева.
Проблема азотистого питания растений, определяя основные интересы Д. Н. Прянишникова, как ученого, однако, не была, разумеется, единственной областью его работ и изысканий. Очень большое внимание в своих трудах он уделяет и вопросам фосфатного питания растений, также начиная с далеких, казалось бы, от жизни тем о корневых выделениях растений, о физиологической реакции солей и кончая опытами по технологической переработке отечественных фосфоритов в суперфосфаты, приципитат, термофосфаты и т. д., изучением фосфорита как непосредственного удобрения для наших почв и совместно с Я. В. Самойловым занимаясь отыскиванием новых месторождений фосфорита, пригодного для сельскохозяйственного использования.
Вопросы фосфатного питания растений и применения фосфатных удобрении изучались в Лаборатории Д. Н. Прянишникова с первых же лет его работы, в сущности, параллельно с темами по азоту. «Когда нам в 1896 г. пришлось,— говорит он,— впервые организовать занятия студентов по ознакомлению с вегетационным методом, то естественным образом темы по фосфоритному вопросу заняли при этом видное место.» За истекший с того времени период его лаборатория опубликовала свыше 200 научных работ по фосфатам и лично Д. Н. Прянишниковым сделано больше 60 публикаций только по вопросам, относящимся к фосфатной проблеме. Среди этих работ можно найти самые разнообразные темы, привлекавшие к себе внимание лаборатории и нужные производству. Здесь же имеются и такие исследования, которые составили эпоху в науке. Многое, что теперь включено во все учебники по физиологии растений и агрономической химии, в прошлом было добыто здесь путем его кропотливых изысканий с помощью своих многочисленных учеников.
Известно, какие разноречивые мнения сложились в прошлом в отношении такого удобрения, как фосфоритная мука: «не имелось хорошего объяснения, — говорит Дмитрий Николаевич, — почему фосфориты одних залежей имели известный успех... в других случаях применение фосфоритной муки было большей частью безрезультатно, — почему даже фосфориты одного и того же происхождения у одного хозяина давали положительный результат, у другого же вызывали полное разочарование. В связи с этим одни видят в фосфоритах могущественное средство для поднятия наших урожаев, а другие находят возможным поставить даже вопрос, заслуживают ли фосфориты названия фосфорнокислых удобрений. Эти резкие различия в мнениях проистекают, конечно, от того разнообразия результатов, какое было получено при полевых опытах с фосфоритами».
Поставив перед собой задачу расчлененного исследввания, Д. Н. Прянишников тогда же (1896 г.) наметил и схему работы, имевшую решающее значение для успешного распутывания сложного вопроса: действие фосфоритной муки изучалось в этих опытах в зависимости от свойств растения, свойств почвы и особенностей самого удобрения.
Результаты этих опытов теперь общеизвестны и так резюмируются им самим: «Нужно отличать две группы растений (конечно, связанных между собой переходами) по их отношению к фосфорной кислоте фосфорита, — одни способны хотя отчасти ею пользоваться, независимо от содействия почвы, другие же только при наличии такого содействия. Точно так же нужно различать среди почв такие, которые способны воздействовать растворяющим образом на фосфорит, и такие, которые лишены этой способности. Следовательно, для того, чтобы фосфорит действовал, необходима наличность или известных свойств почвы, или известных особенностей культурного растения (не говоря, конечно, об условиях общих, как нахождение фосфорной кислоты в минимуме и т. д.)».
В этих же опытах было установлено, что подольский фосфорит среди других оказался наиболее трудно усвояемым. Работы лаборатории по вопросу о сравнительном достоинстве различных фос форитов еще полнее развернулись в более поздний период (особенно с 1909 г.) и в отчетах лаборатории имеется исключительный по полноте материал, характеризующий усвояемость наших фосфоритов различных месторождений.
Выводы первых опытов по фосфоритовой проблеме, столь существенные и новые для того времени, явились одновременно и причиной возникновения большого количества новых тем, над которыми работала лаборатория. Если было установлено, что разные растения неодинаково усваивают фосфорную кислоту фосфорита, то естественно было поставить вопрос о причинах столь различного отношения растений к одному и тому же источнику фосфорной кислоты. Если фосфорит действует неодинаково на разных почвах под одни и те же культуры, то важно было и с теоретической и с производственной точки зрения изучить эти свойства почв и научиться определять их заблаговременно аналитическим путем («если это вообще окажется возможным» — добавляет Д. Н. Прянишников). Сюда же относится и большая группа работ, касающихся действия сопутствующих фосфориту удобрений на степень его доступности. растению — тема, с которой связан ряд глубоких и важных исследований Д. Н. Прянишникова и его учеников о физиологической природе азотистых солей и об использовании так называемой физиологической кислотности некоторых из них для лучшего разложения фосфорита.
Позднее, особенно после открытия Соликамского месторождения калийных солей, к этой группе тем присоединило, а новый вопрос о влиянии нейтральных солей на разложение фосфорита. В работах этого последнего направления была доказана физиологическая кислотность калийных солей, однако опять-таки с углубленной физиологической трактовкой и этого вопроса. «Именно наши опыты показали, — говорит Д. Н. Прянишников, — что вопрос о физиологической кислотности хлористого калия не имеет того общего однообразного решения, как в случае хлористого аммония, но в зависимости от индивидуальности растения, — эта кислотность вьфажается в разной степени. Игнорирование природы объекта является одной из причин того расхождения результатов опытов с хлористым калием у разных авторов, какое обнаруживается в литературе.»
Эти выводы, несомненно, существенны для применения столь важных удобрений, какими являются в северной половине Союза фосфоритная мука и Соликамские калийные соли. Но производственное значение проблемы фосфоритования почв требовало от исследователей решения и еще одной задачи: нужно было найти метод, который позволял бы заранее в лаборатории определить степень отзывчивости той или иной почвы на удобрение фосфоритом. Однако решение этой задачи требовало доработки многих вопросов химии почвы, и Прянишников широко развивает работы своей лаборатории в этом направлении. Они относятся ко времени главным образом после 1920 г.
И до этого Прянишников опубликовал ряд работ, относящихся к изучению явлений поглощения в почвах. В 1909 г. появился его оригинальный метод определения поглощенных оснований в почвах, в 1910 г. Д. Н. Прянишников говорит о хорошем действии фосфорита «на почвах, бедных основаниями», то есть о том признаке, который и теперь является основным при оценке почв в данном отношении. Общая сводка работ о поглощающем комплексе, помещенная в кратких изданиях курса Прянишникова «Учение об удобрении», является образцом полноты, ясности, и в то же время краткости изложения.
В 1916—1920 гг. появились основное работы о явлениях обмена в почве К. К. Гедройца, затем Г. Вигнера и несколько позднее статьи о почвенной кислотности Каппена, Гиссинка, Маттссона и др. исследователей; все это способствовало широкому развитию работ лаборатории Д. Н. Прянишникова в этом направлении.
В длинном перечне тем, выполненных в его лаборатории по вопросам изучения поглощающего комплекса почвы (свыше 60), особенно часто встречаются работы, относящиеся к исследованию емкости поглощения почвы, ее буферных свойств и природы почвенной кислотности. Именно в это время Прянишниковым было развито представление о почвенных ацидоидах. В большей части работ эти теоретические исследования непосредственно увязывались с вопросами применения удобрений, особенно извести и фосфоритной муки. Здесь же был разработан и метод лабораторного предсказания отношения почвы к фосфоритной муке, как непосредственному фосфорному удобрению.
В одной из давнишних статей Д. Н. Прянишникова (1901 г.) есть такое место: «Казалось интересным попытаться определить различия между растениями, хотя бы близко стоящими друг к другу ботанически, но предъявляющими разные требования к почве и к удобрению; так как в прежних опытах с фосфоритом эти различия не обнаруживались, то нужно бы, казалось, взять для источника фосфорной кислоты широкую шкалу с постепенными переходами в качестве (или количестве) фосфатов. Для этого мною предложен был такой ряд с возрастающей доступностью фосфорной кислоты: фосфорит, костяная мука, томасшлак, свеже осажденный трехкальциевый фосфат. Предполагалось, что если, например, рожь и пшеница не обнаруживают достаточной разницы в использовании фосфорита, то разница эта будет, быть может, более заметна на другой ступени шкалы, например, на костяной муке или томасовом шлаке».
Этими словами, в сущности, открывается новый и большой раздел работ лаборатории по фосфатному питанию и фосфатным удобрениям. Сюда входит большое количество работ, относящихся к изучению взаимодействия различных фосфатных удобрений с растением и почвой.
На основе всех данных, которые были получены лабораторией Прянишникова по изучению свойств различных фосфатных удобрений, свойств почвы и физиологических особенностей отдельных растений, можно было пытаться связать найденные соотношения в виде одной общей схемы. Это и было сделано Прянишниковым в одной из его работ.
До сих пор мы говорили о биохимических, физиологических и широко агрономических вопросах, с которыми связана научная работа акад. Прянишникова. Но мы не ставим сейчас перед собой трудной задачи отметить каждую тему, к которой он проявлял интерес, так как трудно указать тот агрохимический вопрос за последние 50 лет, который так или иначе не затрагивался бы изучением в лаборатории Прянишникова.
Помимо азотистых и фосфатных тем, сюда входят и вопросы питания растений, в сущности, и всеми другими элементами, в которых они нуждаются. Большой раздел работы составляют темы, относящиеся к периодическому питанию растений и установлению сроков, когда то или иное питательное вещество нужно в наибольшей степени или количестве. Мы уже отмечали раньше интерес Д. Н. Прянишникова к вопросам химии почвы, который может быть дополнен темами, связанными с изучением биологических процессов, протекающих в почве и влияющих на ее свойства и на подвижность различных питательных веществ.
Большое внимание уделяет Д. Н. Прянишников и вопросам методики работы как лабораторной, так и различным способам выращивания растений. Именно поэтому курс агрохимии Прянишникова включает прекрасно написанные главы по полевому, вегетационному и лабораторным методам исследования.
Кроме того, в личных работах Д. Н. Прянишникова всегда занимали большое место темы, связанные с организацией химизации земледелия в нашей стране, вопросы поднятия нашего земледелия и, в частности, пути превращения потребляющей северной полосы Союза в производящую.
Забота об агрономических кадрах отразилась в его многочисленных публикациях по вопросам высшего сельскохозяйственного образования.
Наконец, чтобы многогранность научных интересов акад. Прянишникова стала еще более отчетливой, мы отметим здесь в заключение и еще один вопрос, над которым Дмитрий Николаевич работал главным образом во втором десятилетии текущего века. В начале нашего столетия широко были распространены взгляды, что «русские фосфориты внутренних областей, вследствие сравнительно малого содержания фосфорной кислоты и, наоборот, весьма значительного содержания углекислой извести, непригодны для приготовления продажных сортов суперфосфата».
На специальном совещании по этому вопросу (1908 г.) было решено, что «необходимо начать опыты по приготовлению не простых, а двойных суперфосфатов и преципитатов из наших фосфоритов». Департамент земледелия отпустил небольшие средства на проведение соответствующих опытов. «Однако в то время, — говорит Д. Н. Прянишников, — этот вопрос не заинтересовал химиков и технологов и пришлось нашей агрономической лаборатории ваять на себя решение не только физиолого-агрономической, но и химико-технической части проблемы об использовании русских фосфоритов.»
В последующие годы эти исследования разрослись до очень большого масштаба и в отчетах лаборатории Д. Н. Прянишникова (не считая статей в других изданиях) опубликовано 55 работ, относящихся к этому вопросу.
В первый же год опытов (1909 г.) было показано, что господствующее мнение о непригодности русских фосфоритов для суперфосфатного производства неверно: даже в лабораторной обстановке (при малых навесках) удалось получить 12% суперфосфат из костромского фосфорита. «Заводской технике, — говорит Д. Н. Прянишников, — представляется возможность добиться еще некоторого повышения этого процента за счет оставшегося неразложенным фосфата.»
Однако, не откладывая этого дела, он добился организации опытов и в заводском масштабе по данному вопросу. Параллельно с этими опытами велись и другие работы, относящиеся к испытанию как иных месторождений русских фосфоритов (с такими же результатами в сходных случаях), так и другими методами переработки исходных материалов (опыты по получению двойного суперфосфата, преципитата, термофосфатов и др.).
Только после Октябрьской революции Прянишников смог передать работы этого направления вновь созданным мощным научно-исследовательским институтам, которых старая Россия не имела. По этому поводу акад. Прянишников говорит в одной из своих статей: «Агрономам нередко приходилось играть роль пионеров и разбираться в сложном явлении. Когда же оно в основе было расчленено, тогда наступала очередь представителей основных наук, разделяющих вопрос на части для того, чтобы в каждой из них приложить специальные методы, тогда как техники дают этим результатам наиболее осуществимую в производстве форму».
Эти слова в первую очередь относятся к самому Дмитрию Николаевичу. За время своей научной деятельности он действительно разобрался в очень многих сложных явлениях и каждый раз делал выводы, вооружавшие практику работы и указывающие пути для дальнейшего научного исследования. И в этом великая заслуга Д. Н. Прянишникова перед наукой и социалистической Родиной.
