Ян Ингенгауз (1730-1799 гг.) познакомил нас с основами ассимиляции углекислоты и дыхания растений. Теодор де Соссюр (1776-1845 гг.) и его современник Рене Дютроше (1776-1845 гг.) в своих исследованиях уже тогда близко подошли к современному воззрению на образование органического вещества. Однако в дальнейшем начался регресс.
К сожалению уже намеченный путь остался без внимания. Вместо этого появилась так называемая "старая гумусовая теория", согласно которой важнейшими источниками питания в почве являются не минеральные соединения, а органические компоненты и прежде всего гумус. Прошло всего лишь полтора столетия с тех пор, как удалось разрушить это ошибочное воззрение. Юстутс фон Либих (1803-1873 гг.), немецкий ученый-агрохимик, в 1840 г. в своей книге "Химия в применении к сельскому хозяйству и физиологии" четко констатировал следующее: "Растительные организмы, или, следовательно, органические соединения, являются средством питания и поддержания жизни людей и животных. Источником питания растений, напротив, является неорганическая природа".
Лиюих доказал, что количество гумуса в почве не уменьшается при росте растений, а, наоборот, увеличивается. Он доказал также, что нерастворимый в воде гумус вообще не может поглощаться растениями, если он только не будет "предварительно переварен" почвенными микроорганизмами, то есть не будет разложен (минерализован) ими до неорганических соединений.
Так была создана основа нашей современной агрохимии, и направление ее дальнейшего развития было указано в заявлении Либиха: "сейчас, когда выяснены условия, необходимые для того, чтобы почва была плодородной и способной поддерживать жизнь растений, вероятно никто не захочет отрицать, что дальнейшего прогресса в сельском хозяйстве можно ожидать только от химии".
В своей исследовательской деятельности Либих мог опираться на результаты работ многих других ученых и в том числе на работы Жана Баптиста Буссенго (1802-1887 гг.), возродившего "водные культуры" Вудворда в видоизмененной форме "песчаных культур". Этот французский ученый ставил в своем мнении в Эльзасе опыты и доказал, что полноценные растения можно выращивать в почве, совершенно лишенной гумуса. Вигманн (1771-1853 гг.) и Польсторф, участвуя в конкурсе Геттингенской академии наук, указывали в своей работе под названием "О неорганических составных частях растений", что некоторые неорганические вещества незаменимы для развития растений. На то же весьма ясно указывал еще и Шпренгель (1788-1859 гг.) в своей книге "Учение об удобрениях".
Мы видим, таким образом, что только в начале XIX века, прежде всего благодаря трудам Либиха, удалось устранить ошибочные представления о питании растений.
После того как в общих чертах были выяснены фактические процессы питания растений, быстро последовали дальнейшие открытия. История этих открытий одновременно является историй выращивания растений без почвы. Многие известные исследователи и ученые стремились в последние 100 лет обосновать дальнейшие детали питания растений и главным образом ответить на вопрос о том, какие неорганические соединения необходимы для питания растений. Эта работа продолжается еще и сейчас, и многие связанные с питанием растений проблемы ждут своего разрешения.
Рис. 1. Вегетационный сосуд Закса: 1 – растение кукурузы; 2 – пробка; 3 – питательный раствор.
Год 1860-й был фактически годом рождения "растениеводства без естественной почвы". В этом году Вильгельм Кноп (1817-1901 гг.), профессор агрохимии и руководитель сельскохозяйственной опытной станции Лейпциг-Меккерн, вместе с Юлиусом Заксом (1832-1897 гг.), профессором ботаники Боннского университета, впервые приготовили растворы солей, пользуясь которыми, можно было выращивать зеленые растения без почвы. Первые успехи послужили стимулом к дальнейшему совершенствованию подобных опытных установок (рис.1).
С этого времени "сосуды для водных культур", или "вегетационные сосуды", стали неотъемлемым атрибутом сельскохозяйственных научно-исследовательских лабораторий.
Вначале полагали, что выращивание растений без почвы явится всего лишь методом научных исследований и опытов. Такое мнение кажется на странным сейчас, когда мы достоверно знаем, что все необходимые предпосылки для использования беспочвенных культур в промышленном или любительском растениеводстве имелись уже в самом начале столетия.
Использование водных культур для производства продуктов питания теснейшим образом связано с именем американского фитофизиолога проф. Уильяма Ф. Герикке, доцента Калифорнийского университета в Беркли, проводившего обширные опыты вне помещений, о которых он впервые сообщил в 1929 г. Им разработана теория "гидропоники", или водных культур (по аналогии с "геопоникой" – греческим термином для почвенных культур), и он утверждал, что выращивание растений без почвы в широких масштабах вполне осуществимо и целесообразно. Его опыты показали возможность выращивания различных растений в больших количествах в корытах, наполненных питательным раствором. Метод Геррике блестяще выдержал проверку, когда потребовалось обеспечить свежими овощами отдельные американские воинские подразделения, находящиеся в период второй мировой войны на совершенно бесплодных скалистых островах. В гидропонных бассейнах Геррике, часть которых была создана в голой скале с помощью взрывчатых веществ, непрерывно и в изобилии выращивали превосходные во всех отношениях овощи.
В сообщения послевоенной прессы в качестве первооткрывателя метода беспочвенного выращивания растений большей частью фигурирует лишь проф. Геррике. Однако нельзя не отметить, что к тому времени, когда Геррике проводил свои опыты, в Европе уже действовали подобные установки. Вероятно, наиболее крупная из них была создана в советском институте плодоводства по инициативе "русского Либиха" – проф. Д.Н. Прянишникова. Результаты работ этой значительной научной установки были практически реализованы советской полярной экспедицией уже в 1937 г.
Венгерские установки в Карпатах и польские установки южнее Львова являлись частными коммерческими предприятиями и были менее известны. Они были созданы в 1932-1933 гг. почти одновременно. Польскими установками руководил проф. В. Пиотровский, а венгерское предприятие работало под наблюдением проф. Пауля Рёшлера. Оба эти предприятия, расположенные в горной местности, предназначались преимущественно для выращивания ранних овощей и декоративных растений.
Местечко Штейнхейм в Вестфалии может гордиться тем, что в нем появилась первая в Германии установка для выращивания растений без почвы. Она была создана в 1938 г. проф. Хернигом и функционирует до сих пор весьма успешно. Так, антурии, выращенные в Штейнхейме без почвы, были отмечены премией за высокое качество на выставке садоводства в Штуттгарте в 1950 г.
Несмотря на продолжающуюся еще и сейчас дискуссию "за" и "против" выращивания растений без почвы, в течение последних двадцати лет методы работы были упрощены и стоимость установок снижена. Различные методы выращивания, усовершенствованные в процессе работы, в настоящее время применяются во всем мире. Крупные производственные установки имеются главным образом за океаном, прежде всего в США, затем в голландских владениях у Мексиканского залива, в Британской Гвиане, на Тихоокеанских островах в Японии. В США наряду с многочисленными мелкими установками насчитывается около 40 крупных предприятий с 800-1200 гидропонных гряд, каждая размером в среднем 30 кв.м. Расположенные вблизи городов Токио и Киото японские предприятия (площадью около 32 га) были сооружены американскими оккупационными войсками и служили для снабжения американских воинских частей. В послевоенные годы с рабочими процессами познакомилось местное население, и по мере передачи американцами установок японцы могли продолжить их использование.