В заключение мы рассмотрим значение микробиологии для земледелия.
Мы уже знаем, что именно почва представляет собой основной рассадник всех микробов и что из почвы они распространяются в воздух и воду. Мы познакомились также с капитальным открытием — что только благодаря микробам, минерализирующим органические вещества, заключающиеся в последних питательные элементы становятся доступными высшим растениям. Бактерии и грибки принимают живейшее участие в кормлении наших лугов, лесов и посевов. Особо важное значение для зеленых растений имеют серобактерии, приготовляющие для них серную кислоту, селитряные бактерии, приготовляющие азотную кислоту, и микробы, обогащающие азотные запасы почвы насчет азота из воздуха. По некоторым данным можно заключить, что в общем — чем больше зародышей в почве, тем обильнее бывает на ней урожай. Но это правило допускает различные исключения. Иногда возникает борьба между микробами и высшими, зелеными растениями из-за питательного материала в почве; эта конкурренция приводит обычно к победе мельчайших организмов. Ученые думают, что бедность травы на перегнойной почве буковых и некоторых других лесов зависит от необычайного обилия в земле грибков, не дающих развиться высшим растениям.
Для практической микробиологии открывается обширная область изучения почвенных микробов и их отношения к плодородию земли. Тут возникает такая масса отчасти разрешенных, отчасти неразрешенных вопросов, что мы можем коснуться только немногих, самых основных.
Урожай растений зависит в первую голову от количества азота в почве; при том азота в такой форме, которая удобна для питания зеленых растений. Так как при постоянном возделывании растений на одном и том же участке земли происходит истощение азота, то уже издавна земледелец прибегает к системе полевого хозяйства, при которой или культуры различных растений рассчитанным образом чередуются на поле, или поле остается отдыхать на определенный срок, во время которого снова обогащается азотом.
Только микробиологические исследования создали прочную основу сменам культур в полевом хозяйстве. Прежде всего, обнаружилось, что так называемые бобовые растения, т. е. горох, клевер, люцерна и близкие к ним травы, вовсе не нуждаются в азотистых соединениях из почвы и тем самым резко отличаются от прочих культурных растений. В дальнейшем было доказано, что на корнях всех растений образуются шишковидные наросты, так называемые клубеньки, а в них поселяются особого вида бактерии, которые усваивают азот из воздуха, проникающего в почву, а затем делятся им с бобовым растением, давшим им гостеприимство в своих корнях. Только это открытие научно обосновало такой плодосмен, при котором после злаков, выбирающих из почвы много азота, на том же участке сеется клевер или другое бобовое растение, при культуре которого почва снова обогащается азотом.
Но прогресс техники все идет вперед. В настоящее время поднят вопрос, не выгоднее ли, вместо культуры бобовых, обогащать почву азотом из воздуха при содействии независимо живущих в ней микробов, с которыми мы уже познакомились выше. Бобовые, обогащая почву азотом, в то же время истощают ее в отношении других веществ, необходимых для всех без исключения зеленых растений, а вместе с тем выясняется, что разумным покровительством работы независимых микробов, населяющих почву, земледелец может достигнуть большей прибыли азота в почве за одно лето стояния поля под паром, чем при культуре клевера.
Деятельность селитреных бактерий, в общем, драгоценна для сельского хозяина, но бывают случаи, когда ее выгодно подавить до определенного уровня. Действие сероуглерода понижает работу селитряных бактерий в почве, но часто благоприятно отражается на урожае. Это происходит в том случае, когда одновременно работают и бактерии, производящие брожение селитры с образованием газообразного азота; совокупность действия этих бактерий и селитряных приводит к уменьшению запаса азота в почве, а сероуглерод губит обоих микробов, не препятствуя работе организмов, минерализирующих органические азотистые соединения, которые после того могут быть усвоены зелеными растениями.
Из приведенных примеров видно, с какими тонкими и капризными вопросами мы сталкиваемся в области добывания главнейшего питания человека и домашних животных. Вполне овладеть этими вопросами и поставить земледелие на недосягаемую с современной точки зрения, но вполне доступную по точным научным расчетам высоту может, конечно, только почвенная микробиология, которой надлежит выяснить при этом много запутанных и важных вопросов. Таков, между прочим, вопрос о так называемом утомлении почвы, в котором первенствующую роль играют микроорганизмы. По мнению некоторых ученых вокруг корней каждого определенного зеленого растения в почве располагаются специальные микробы, привыкшие к выделениям, производимым этими корнями; в сообществе с ними растение чувствует себя прекрасно. Но если по каким-нибудь причинам вместо обычных соседей, вытесняя их, начнут поселяться различные непрошенные гости, то зеленое растение чувствует себя болезненно. Раз это так, то в нашей власти — регулируя состав бактерийного и грибного населения почвы, успешно бороться с ее утомлением, истинным бичом земледельца, но сперва мы должны подробно изучить невидимые растения разных почв при разных культурах. Также, как и в вопросе об очищении сточных вод, мы можем победоносно управлять деятельностью мириадов микробов только после того, как основательно присмотримся к ней в природной обстановке; а эта часть работы по утомлению почвы еще не закончена. Точно также и другое направление деятельности микроорганизмов при его тщательном изучении обещает дать весьма благотворные результаты. Это образование в почве так называемых гуминовых веществ, от которых зависит ее более или менее темная окраска. Гуминовые вещества очень прочны, почти никакими химическими воздействиями не разрушаются и в качестве питательного материала для высших и даже для невидимых низших растений ценятся очень низко, а между тем от их богатства в почве значительно зависит ее плодородие. Дело в том, что гуминовые вещества действуют как своеобразный фильтр, задерживающий многие питательные вещества, которые, в случае отсутствия такой задержки, вымывались бы дождями в более глубокие слои почвы, достигали бы наконец уровня почвенной воды и уносились бы ею в реки и моря. А благодаря «поглотительным свойствам» почвы важные для растений соли аммиака, фосфорной кислоты и другие основные для жизни материалы остаются в верхних слоях и идут на корневое питание растений.
Можно было бы без конца перечислять задачи микробиологии в области земледелия, но мы ограничимся еще только одним вопросом относительно правильного применения и сохранения навоза и других подобных ему удобрений. Мы уже знаем, что испражнения человека и животных кишат бактериями. По мнению специалистов, исследовавших содержимое кишок человека, оно состоит почти на половину из тел бактерий, правда, большей частью уже отмерших. В коровьих испражнениях заключается меньше бактерий, но все же их насчитывают до 1871/2 миллионов в одном грамме.
Конечно, вещества такого состава представляют всецело предмет изучения микробиологии, и изучение это наталкивается на весьма ответственные задачи. Представим себе хотя бы только такой случай, что в навозе при его сохранении преимущественно разовьются селитреные бактерии и бактерии, разлагающие селитру с выделением азота в воздух. Тогда грозит опасность, что почти весь азот навоза перейдет в селитру, а из нее улетит в воздух; а между тем только благодаря своему азоту навоз и представляет большую ценность как удобрение. Поэтому, посвящено много работ вопросам о переработке микробами содержащихся в навозе азотистых и безазотистых веществ, а в результате этих работ развилось целое учение о навозе и его правильном содержании.
Наш очерк завоеваний и стремлений микробиологии в области земледелия был бы не полон, если бы мы не коснулись вопроса о болезнях культурных растений. Если бы в этом деле наука о микробах не пришла на помощь человеку, его положение быстро стало бы крайне тяжелым. Болезней растений, причиняющих сельским хозяевам колоссальные убытки, очень много, и потому мы ограничимся только несколькими яркими примерами.