Юрий Новиков - Осторожно: TERRA!
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.
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, 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.
Планета, съеденная червями
Помимо закона возврата, Либих предложил еще и «закон минимума». В соответствии с ним почва обязывалась вести себя в точности как банковский механизм, давая пропорциональный прирост урожая на каждую новую долю внесенного удобрения. Вносить же в землю рекомендовалось те элементы, которые были в ней в минимуме (не хватает калия — вноси калий, нет магния — давай магний!). Внешне все было абсолютно логично. Но в земледелии много раз логика как до, так и после Либиха подводила ученых.
Уже самые первые последователи Либиха принялись строить диаграммы и выводить математические зависимости. Соотношения между вносимыми химикалиями и урожаем выражались, к полному удовольствию научной общественности, в виде формул. Поддерживалась иллюзия, что земледелие становится точной и математизированной наукой.
К огорчению увлеченных исследователей, первое же следствие математизации обратилось против агрохимии Либиха. Вместо прямой линии на всех диаграммах «удобрение — урожай» получалась весьма хитроумная кривая — сигмоид. Вначале прибавление урожая с внесением питательных веществ было даже больше, чем предсказывала теория, затем некоторое время устанавливалось пропорциональное соотношение, вслед за тем кривая начинала все больше и больше уклоняться от предписанного ей направления. Она вывозила явно «не туда»: урожай прекращал увеличиваться, а затем и вовсе падал до прежнего минимума.
