И вступая на путь сельскохозяйственных опытов, он был на своем коне. На незыблемую опору опытного знания он хотел поставить зревшее в нем убеждение, что «хлебная производительность… не достигла своего наибольшего возможного развития и с увеличением знаний может еще безгранично возрастать до возможности искусственного производства (заводским путем) питательных веществ» и что, следовательно, «проповедь… мальтузианцев… может иметь влияние… противное естественной разумности». Мнение это, которому он справедливо придавал большую важность, он имел уже право с полной уверенностью высказать в своей большой работе о своде российских таможенных тарифов 1891 года, откуда мы его и заимствуем. К тому времени он уже успел подкрепить его обширным материалом. К этому вели, в частности, и затеянные им бобловские сельскохозяйственные опыты.
Незадолго до смерти, приводя в порядок свой рабочий архив, он написал на полях рукописей, относившихся к сельскохозяйственным опытам шестидесятых годов: «Они важны для меня потому, что оправдывают все мое дальнейшее отношение к промышленности»; это была другая их сторона. На интереснейшем вопросе об отношении Менделеева к промышленности нам придется еще подробно остановиться, рассказывая о его участии в борьбе за развитие производительных сил родной страны. В данном случае он имел в виду совершенно определенную, обозначавшуюся в предпринятых им опытах связь между успехами земледелия и необходимостью развертывания такой существенной отрасли химической промышленности, как производство удобрений.
Он упоминал в своей речи в Вольно-экономическом обществе о первых опытах по выяснению роли удобрений в сельском хозяйстве[24]. Эти опыты служили прекрасным примером полезности коллективных усилий в науке, плодотворности споров, решаемых практикой. Они все вытекали из ясного понимания того, что сельскохозяйственное производство относится к тому особому кругу обмена веществ на земном шаре, который направляется сознательной творческой волей человека и входит, как новое звено, в общую цепь круговорота веществ в природе. Менделеев всегда говорил об этой идее в плане именно такого широкого обобщения. «Основным законом химии, – писал он, например, в своем отчете о поездке на Международную выставку 1867 года в Париже, – служит закон вечности материи, который гласит, что материя ни в одном знакомом нам процессе не создается и не пропадает, что она только подвергается разнообразным превращениям, но ее элементы не создаются и друг в друга не переходят. Эта истина, примененная ныне к растениям, дала те основы, которыми должны руководствоваться земледельцы при употреблении удобрений».
Юстус Либих был одним из первых, кто начал пробовать применять эти основы на практике. Неутомимый в удовлетворении своей любознательности аналитика, он исследовал вещества, которые содержатся в золе, остающейся при сжигании растений. Он установил таким образом, что озимая рожь вытягивает своими корнями из каждого гектара пашни около 40 килограммов фосфорной кислоты и до 75 килограммов окиси калия. Естественно, что у него сразу возникла мысль о необходимости возвращать земле соли, похищенные у нее урожаем, для восстановления, тем самым, ослабленной силы ее плодородия и о вероятной возможности повышать урожаи, создавая в почве избыточные запасы солей. Но Либих потерпел неудачу: одни только фосфорно-калиевые удобрения оказались не в состоянии поднять урожай.
Эти исследования довелось дополнить Жану Буссенго. Двадцатилетним юношей, окончив горную школу, Буссенго отправился в Южную Америку, чтобы стать под знамя Боливара, легендарного героя освободительных войн против испанских феодалов[25]. Переходя с места на место с армией повстанцев, в промежутках между боями Буссенго изучал распределение растительности в горах, состав газов, выходящих из расселин в кратере действующего вулкана, а также залежи чилийской селитры и перуанского гуано, которое местные жители примешивали к бесплодной песчаной почве, чтобы получать богатейшие урожаи маиса.
Вернувшись в Европу, Буссенго объяснил причину неудачи Либиха. Внесение в почву одной только золы не может обеспечить поднятие урожая, потому что в золе нет третьего элемента, прозванного когда-то «безжизненным»[26] и без которого на самом деле нет жизни, – в ней нет азота. Либих возражал: он ссылался на свои безупречные анализы химического состава десятков разнообразных почвенных образцов. Все они показывали, что азота в почве больше чем достаточно. Буссенго доказал, в свою очередь, что преобладающая часть этих азотных богатств почвы также недоступна растению, как вода, заключенная в кристалле, для желающего утолить жажду. Корни могут всасывать только растворимые в воде минеральные соединения азота – селитру, соли аммиака, которых в почве почти всегда нехватает. Озимая пшеница, например, ежегодно уносит с каждого гектара около ста килограммов усвояемого минерального азота. Буссенго доказал также, что растения не в состоянии питаться недеятельным свободным азотом из воздуха. Чтобы растение нормально развивалось, ему необходим навоз, который богат усвояемыми азотистыми соединениями.
Менделеев напомнил об этих начальных опытах, чтобы итти дальше. Вопрос о значении удобрений до тех пор был только поставлен и выяснен лишь в самых общих чертах. Нужны были новые подробные фактические данные. И «их надо собирать… по плану», – заявлял Менделеев. Он рассказывал о своих собственных опытах, в которых
испытывались им самим приготовленные подкормки земли. Он сам ездил по окрестным селам, скупал на свалках старые кости, золу, устроил костедробилку и обрабатывая костяную муку серной кислотой, добывал суперфосфат. Обожженная кость служила ему фосфорно-известковым удобрением. Он смешивал эти минеральные удобрения с навозом, испытывал их в разных пропорциях на горохе, на ржи. Он утроил урожай на своем опытном участке и видел, что это еще далеко не предел.
Многие ему «предрекали неуспех», как вспоминал он потом, но это, разумеется, его «еще больше возбуждало».
Он не считал свои выводы вполне и до конца «безучастными» (объективными, как сказали бы мы сейчас). Он настаивал на более широкой постановке исследований, чтобы можно было «превратить виденное в числа, которые добываются измерением». Он ясно представлял себе, что единичными усилиями громадную проблему, к которой он прикоснулся, не продвинуть. Он развертывал перед своими слушателями, на собраниях Вольно-экономического общества, заманчивую программу крупных исследований. Надо одновременно вести опыты в разных местах. Надо тщательно учитывать все их особенности: узнавать историю каждого опытного поля, производить анализы почвы и подпочвенных слоев, изучать метеорологические условия местности, наблюдать за развитием не только опытных растений, но и сорной растительности, научиться точно анализировать продукты урожая. Надо уметь гибко менять масштабы опыта: можно рассматривать то или иное явление сельскохозяй- ственного производства как бы при большом увеличении – это будет опыт лабораторный; в более крупном масштабе, с более широким охватом материала – это будет опыт вегетационный и, наконец, на полном развороте полевых испытаний.
Но кто восприемники этой программы, предусматривающей приложение соединенных, мы бы сказали сейчас-комплексных, усилий целой плеяды науки: и химии, и несуществующего еще почвоведения, и метеорологии, и ботаники, и физиологии растений? Его вдохновенным речам несколько скептически внимают просвещенные землевладельцы и восторженно горсточка научной молодежи, среди которой, впрочем, молодой Докучаев, будущий основатель мировой науки о почвах, исследователь русского чернозема, создатель системы лесозащитных зон, преобразующих земледелие степной полосы. Среди нее будущий великий русский ученый Тимирязев, которому предстоит показать применимость к анализу жизни растения законов физики и написать новую главу науки о круговороте веществ в природе, – главу о механизме поглощения растением четвертого, важнейшего, необходимого ему элемента-углерода. Из этого элемента растение, в основном, строит свои ткани, преимущественно его оно откладывает в своих плодах. Тимирязев решит одну из интереснейших загадок жизни – откроет изумительную естественную приспособленность растения к использованию энергии красной части солнечного излучения для разложения углекислоты – источника углерода, из которого растение строит свои ткани.
26
Слово «азот» обычно производится от греческих слов «а» (частица отрицания) и «зоос» (живой). По другим данным, слово «азот» заимствовано из терминологии алхимиков, обозначавших им «меркурия мудрых», из которого они стремились получить «философский камень».