从学会报告到两种语言的书
1840年,吉森大学化学教授尤斯图斯·李比希出版《有机化学在农业与生理学中的应用》。德文本在不伦瑞克由弗里德里希·菲韦格父子出版社发行;同年伦敦的泰勒与沃尔顿出版社出版英文本,题名页注明莱昂·普莱费尔据作者手稿编辑。
英文本序言说明,英国科学促进协会曾请李比希报告有机化学研究状况,这本书是其中一部分。序言署吉森1840年9月1日,这能给写作过程定位,却不是整本书已经发售的日期。全书先谈植物营养,再谈发酵、腐败和分解,把农业问题放进物质转化的范围。
追问植物的物质从哪里来
李比希反对把土壤腐殖质视为植物碳的主要直接来源。他把植物增长、腐殖质存量以及空气中的二氧化碳联系起来,尝试说明:若只从土壤中已有的腐殖质计算,难以交代植物持续积累的碳。
他的论证还援引德·索绪尔的空气测定与植物研究,认为植物吸收二氧化碳、保留碳而释放氧。书中的若干数量和一般化解释需要放回当时的实验条件,但论证方式很明确:营养理论必须交代成分的来源和去向,而不能只给某类土壤贴上肥沃的名称。
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烧过植物留下的灰分
空气和水不能解释植物的全部成分。李比希讨论焚烧植物后留下的灰分,把钾、石灰、镁等成分与土壤联系起来。他援引不同地点同种树木的分析,既注意成分差异,也试图寻找维持生长所需的共同条件。
这不是一张已经完成的现代必需元素表。他还提出某些碱性成分可以按化学当量相互代替,反映其从盐类化学推论生理作用的方式。化学分析能够提出有力问题,某种成分在灰分中出现,却仍需要生长实验说明它的作用和限度。
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初版怎样谈氮
1840年英文本把氨视为植物获得氮的重要来源,并讨论降雨、土壤和动物排泄物。他报告蒸发雨雪水、检出铵盐的观察,也把有机物分解与重新进入植物的过程相接。
但同书第85页明确写道,栽培植物从大气取得的氮不足以满足农业需要,粪肥能提供更多。因此,把“李比希认为空气足以供给全部作物用氮”直接安在1840年初版上,会抹去版本变化。洛桑研究者约翰斯顿与波尔顿的回顾指出,他到1843年第三版才改而强调大气供氨的充足性;后来的争论针对过这些变化中的主张。
让论证接受田间比较
英国赫特福德郡的洛桑提供了另一种研究尺度。庄园主约翰·班纳特·劳斯在1830年代已做盆栽试验,1843年聘约瑟夫·亨利·吉尔伯特合作,开始一批后来长期延续的试验。研究不是把书里的配方直接照搬到所有农田,而是比较不同施肥处理后的作物表现。
约翰斯顿与波尔顿整理的早期记录显示,1843年秋播种的冬小麦对少量铵盐已有反应;随后试验扩大了氮处理。这使“矿物成分是否补足”和“作物有没有足够可利用的氮”成为可以分开检验的问题。它也说明,同一套化学解释必须面对不同作物、土壤与处理方法。
传播的力量与发现的归属
李比希的名望和鲜明论辩帮助植物矿质营养观念广泛传播,但农业化学并非1840年由一人突然创立。范德普勒格、伯姆与柯卡姆1999年研究早期文献,指出卡尔·施普伦格尔已在1826年讨论腐殖质问题,1828年论述必要成分不足对植物生长的限制。
他们还提醒,李比希初版并未专门系统阐述后来以其名字著称的最小量定律。将这本书的作用放在整理、争辩、传播和促使检验之中,比把所有概念和后来的肥料实践都归入初版,更能说明农业化学如何逐步形成。
参考:[3]