Контрольные вопросы:

• В чем заключается общепланетарное значение почвы?

• Каковы функции почвы в литосфере?

• Каково значение почвы в гидросфере?

• Какое воздействие оказывает почва на атмосферу?

• Какое значение почв в жизни и хозяйственной деятельности человека?

3. Общие методы почвоведения

Почвоведение как самостоятельная наука имеет теорию, предмет и методы изучения. В.А. Ковда выделяет две группы методов исследования почв: историко-геоморфологические и почвенно-геохимические.

Историко-геоморфологические методы в географической науке называются сравнительно-географическими. Они направлены на поиск условий, путем образования и возраста тех элементов рельефа, на которых образовались почвы. Это обусловлено тем, что различным по возрасту, форме и истории образования элементам рельефа соответствуют различные типы почв.

Почвенно-геохимические методы направлены на изучение химических процессов почвообразования в пространстве и во времени с учетом геохимических процессов всего ландшафта.

Эти две группы методов включают большое количество различных экспериментальных приемов исследований почвы и почвенного покрова. На более детальном уровне они могут объединяться в группы в зависимости от направления решаемых задач: методы изучения пространственных закономерностей размещения почв, методы изучения строения (морфологии) почв, методы изучения плодородия (продуктивности) почв, методы изучения физико-механических, агрохимических, водных и других свойств почв, методы изучения химического состава, методы почвенного мониторинга и многие другие. Наиболее распространенные методы будут рассмотрены далее в разделе «Полевые и лабораторные методы изучения почв».

Необходимо отметить, что почвоведение использует множество современных методов, разработанных в таких фундаментальных науках, как химия, биология, физика, математика и др.

Контрольные вопросы

• Какие две группы основных методов почвоведения Вы знаете?

• Перечислите методы в зависимости от решаемых задач.

4. История почвоведения

Интерес человека к почве проявляется с самого начала развития цивилизации. Однако изучение и накопление эмпирических сведений о почве начинается с возникновения земледелия. Это произошло примерно 10 тыс. лет тому назад.

Археологические исследования показывают, что земледелие развивалось шире и лучше в районах с плодородными почвами. Эти районы необходимо было найти, изучить и уметь использовать почвы. Таким образом, первоначальные сведения необходимы были человеку для того, чтобы выделить на местности почвы, наиболее пригодные для разного рода сельскохозяйственного использования (пашня, сенокос, пастбища и т.д.). В зависимости от свойств почвы проводились первые разделения земель на группы. Об этом известно уже с X—ШЧ в. до н.э. Например, в Древнем Египте почвы делили на «пшеничные», «виноградники и сады», «степные», «водно-болотные», в Древнем Риме – на «необработанные», «на границе пустыни», «для большого виноградника», в Китае они разделились по качеству и местоположению на «хорошие», «средние» и «худые» (плохие). На основании знаний о почвах были сделаны первые попытки не только использования. Но и улучшения, среди которых прежде всего было орошение. Сведения об этих мероприятиях относятся к VIII тысячелетию до н.э. (долины рек Тигра и Евфрата, Средняя Азия, Китай, Индия и др.).

Таким образом, для первого этапа развития почвоведения, который охватывает примерно неолит и бронзовый век, характерен сбор первых сведений о почвах, первые попытки их группировок для использования и улучшения.

До II—I тысячелетия до н.э. относятся сведения о попытках образования искусственных почв путем пескования тяжелых глинистых почв поймы Амударьи и внесения в почву разных отходов жизнедеятельности человека. Проводились орошение, осушение, а в междуречье Тигра и Евфрата велась борьба со вторичным засолением. Таким образом, на этом этапе велось обоснование системы использования почв путем орошения, осушения и борьбы с засолением.

Дальнейшее развитие почвоведения шло в том же направлении, но было более фундаментальным и глубоким. Например, в IV в.д. н.э. в Китае была разработана пятиступенчатая группировка почв, которая фактически сохранилась до настоящего времени. Выделялись почвы черные (север Китая), белые (пустыни и полупустыни), синие (заболоченные), красные (тропики и субтропики), жилые (лессовые плато Центрального Китая). В работах ученых Древнего Рима можно выделить следующие периоды изучения почв:

1) период Катона Старшего (II ст. до н.э.) с первоначальным определением роли почвы в земледелии;

2) период Варона – Вергилия (I ст. до н.э.) образование агрономического направления в почвоведении;

3) период Калумелы – Плиния Старшего (I ст. н.э.) – развитие агрономии, споры вокруг плодородия почв.

Примерно в то же время появились работы Античной Греции (Теофраст, Геродот и др.), в которых путем наблюдения и обобщения итогов многих исследований было установлено, что почва – особое вещество, изменяемое в пространстве и времени, имеет такую способность, как плодородие, что отражается на урожайности как диких, так и культурных растений.

Таким образом, благодаря исследованиям древних ученых, прежде всего учеными Рима и Греции в этот период была проведена первая систематизация сведений о почве, их классификация; получены первые научные сведения о географии почв, возможности их удобрения. Многие теории почвоведения в то время были включены в религиозные и философские концепции.

В период средневековья серьезные исследования почв выполнены в Византии, Китае, Германии, Италии. В Византии вышла одна из первых сельскохозяйственных энциклопедий, которая не только обобщала многие достижения, но и давала новые объяснения некоторых явлений в почвоведении. В Китае дальнейшее развитие получили земельные кадастровые разработки, а также приемы и техника использования земель. В Западной Европе феодальные отношения вызвали необходимость дальнейшего развития исследований оценки земель с учетом почвенных особенностей. Новые взгляды на роль почвы в жизни растений изложены в работах Альберта Великого (Германия) и Петра Кресценция (Италия). К этому времени относятся первые почвенные научные исследования в России, Беларуси, Украине. В XV ст. появились первые писцовые книги в России. В XVI ст. выше Статут Великого княжества Литовского и др. книги, где приводятся сведения о качестве почв, организационно-юридические вопросы их использования, обмену, купле-продаже и т.д. Для периода феодального средневековья характерны описания земельных угодий, прежде всего для определения повинностей и привилегий (китайские кадастры, геопомики Византии, землеоценочные акты Германии и Франции, писцовые книги России и др.).

Большие успехи в развитии почвоведения достигнуты в период Возрождения (XV—XVII ст.). Это работы Авиценны (Ибн Сины), Леонардо да Винчи о сущности процессов почвообразования и круговорота веществ, работы француза Бернара Полисси о солевом питании растений, которые почти на 300 лет опередили учение Ю. Либиха. Появились другие теории питания растений (водная, гумусовая и др.). Большое внимание уделялось изучению гумуса (перегноя). Это, прежде всего, работы шведа И. Валериуса, а затем немца А. Тэера.

Считается, что в период Возрождения почвоведения окончательно сформировалось как наука. Было разработано много теорий о роли почвы в питании растений, определены в общих чертах состав и происхождение гумуса, улучшена классификация почв и т.д.

XVIII ст. ознаменовалось началом развития почвоведения в России. Это работы М.В. Ломоносова (1711—1765) с новыми взглядами на происхождение, строение почвы и ее роль в питании растений, впервые поднята проблема происхождения черноземов и др. Появились работы В.Н. Татищева, И.М. Комова, М.Г. Ливанова, М.И. Афонина, А.Т. Боготова и др. Большое значение имели работы Вольного экономического общества, образованного в 1765 г., а также итоги многочисленных географических путешествий П.С. Балласа, И.И. Лепехина и др. В.И. Вернадский отмечал, что корни успехов всей дальнейшей природоведческой работы России лежат в XVIII ст.

Для почвоведения XIX ст. характерен большой подъем. Начинается дифференциация науки и расширяются ее связи с биологией, химией, физикой, геологией и др. науками. Разрешено множество важных проблем. Вопросы питания растений и химии почв посвящены работы англичанина Г. Дяви, шведа Й. Берцелиуса, русского М.Р. Павлова, немца Ю. Либиха, француза Ж.Б. Буссенга и др.

Юстус Либих (1803—1873) – немецкий химик, основатель агрохимической науки. В 1840 г. разработал теорию минерального питания растений, вместо распространенной в то время теории А. Теера о гумусовом питании, что способствовало внедрению минеральных удобрений в земледелии. Либих доказал, что минеральные вещества растения берут из почвы, чему способствует бесконечный процесс выветривания и выделения корней растений. Он высчитал, что урожай полевых культур понижается или повышается в соответствии с уменьшением или увеличением минеральных веществ в почве. Он открыл два фундаментальных закона: Закона минимума и Закон полного возврата. Согласно первому Закону необходимо увеличивать содержание веществ, находящихся в почве в минимальных количествах. Сущность второго Закона – почва должна получать обратно все, что из нее взяли. Это основа современного земледелия. Либих впервые ввел химические методы изучения почв и растений.

В дальнейшем учения о питании растений были объединены в одно научное направление, получившее название – агрикультур химическое. Считалось, что почва равна по мощности пахотному слою.

Позже на основании работ геологов Ф. Фаллу, Г. Беренда, Ф. Рихтховена и др. возникло геологическое направление в изучении почв. Согласно этому направлению, почва – это оболочка выветривания вязкой горной породы или грубообломочные продукты выветривания горных пород. Т.е., почва рассматривалась как геологическое образование. А не самостоятельное природное тело.

Проблемы агрогеологического и биологического характера решались в работах немецких исследователей Ф. Фаллу, В. Кноппа, Ф. Рихтгоффена, русских – В.М. Севергина, П.А. Костычева, англичанина Ч. Дарвина и др.

Фридрих Альберт Фаллу (1795—1877) – немецкий ученый, классик агрогеологии. Доказывал, что почва не имеет ничего общего с органическими веществами и может быть сравнима только с неорганическими. Им выделены три особенности почвы, которые отличают ее от породы: зависимость от рельефа; слабая мощность по сравнению с породой; небольшая твердость и большая пористость. Фаллу в 1855 г. высказал мысль, которую любил повторять В.И. Вернадский, о том, что почва – это «легкий налет пыли, или ржавчины на полированном металле, однако в действительности – это самая высокородная ржавчина, которая только может образоваться в природе».

Ф. Фаллу считал, что плодородие почвы определяется ее физическим состоянием, наличием пустот, а почва сама по себе как мертвое тело не может быть питательной средой для растений. Таким образом, для взглядов Ф. Фаллу был характерен дуализм: почва мертвая, жизнь в ней присутствует автономно.

В это время получило развитие почвенное картографирование. Интересную почвенную карту Восточной Европы составил поляк С. Сташиц (1806). В середине XIX ст. почвенные карты появились в германии (А. Орт, М. Феск и др.), Франции (А. Делес), Австро-Венгрии (Лоренц), Бельгии. Первые карты почв Европейской России были составлены К.С. Веселовским в 1851 г. (масштаб 200 верст в дюйме), а позже, в 1879 г. В.И. Чаславским с участием В.В. Докучаева (масштаб 60 верст в дюйме). Карта имела 32 условных знака. Хотя карта и была составлена опросным методом, она имела большое значение. Она выставлялась на Всемирной выставке и была переиздана в 1879 г. с пояснительным текстом В.В. Докучаева. На ней впервые были выделены подзолы, серые почвы (серая земля), чернозем тучный и др.

В XIX ст., кроме научных исследований и научных школ образовывались учебные центры по подготовке специалистов сельского хозяйства. Такие школы в начале XIX ст. были организованы в Пруссии и Саксонии (Германия). В России первая такая школа была открыта на территории Беларуси в 1836 г. – Горы-Горецкая земледельческая школа. В 1848 г. она была преобразована в первый в России и самый крупный в Европе земледельческий институт. Многие выпускники института стали всемирно известными учеными. Например, с именем профессора А.В. Советова (1826—1901) связано формирование почвоведческого направления в Петербургском университете и становление как ученых В.В. Докучаева, П.А. Костычева и др. Профессор института И.А. Стебут (1833—1921) стоял у истоков развития агропочвенной науки в Петровской, а затем Тимирязевский сельскохозяйственной академии.

Таким образом, развитие различных научных теорий, направлений и школ способствовали созданию базы для дальнейших углубленных исследований почв. Схематически развитие почвоведения до второй половины XIX ст. (додокучаевский период) можно изобразить в такой последовательности (рис. ).

Агрономия

Геология

Гумусовая теория питания растений

Минеральная теория питания растений

Агрикультурхимическое направление

Агригеологическое направление

Генетические

(докучаевское почвоведение)

Рис. Направление развития почвоведения в

додокучаевский период (по. В.П. Бегоброву)

Настоящую научную революцию в почвоведении сделали работы В.В. Докучаева.

Василий Васильевич Докучаев (1846—1903) – русский ученый, основатель генетического (научного) почвоведения и комплексного изучения природы.

Он впервые доказал, что почва является самостоятельным природным телом, которое формируется под влиянием факторов почвообразования: климата, рельефа, растений, животных, пород и возраста местности. Изучение Докучаевым почвенного покрова и, в первую очередь, черноземов России стало фундаментом современного генетического почвоведения. Он разработал учение о природных почвенных зонах, учение о факторах почвообразования. В.В. Докучаев предложил методы исследования почв и их научную генетическую классификацию, создал первую в России кафедру почвоведения в Ново-Александрийском сельскохозяйственном институте, которую возглавлял Н.Н. Сибирцев. В.В. Докучаев и его ученики Н.Н. Симбирцев, Г.И. Танфильев, А.Р. Ферхлин в 1900 г. составили первую в мире генетическую почвенную карту Европейской части России и карту почвенных зон Северного полушария.

Научное наследие В.В. Докучаева составляет более 225 серьезных печатных работ. Среди них «Русский чернозем» (1883), «К учению о зонах природы» (1899), «Материалы по оценке земель Нижегородской губернии» (14 томов, 1884—1886), «Материалы по оценке земель Полтавской губернии» (16 томов, 1889—1894), «Труды экспедиции, созданной лесным департаментом» (18 томов, 1884—1898), «Материалы по изучению русских почв» (10 томов, 1885—1886), «Наши степи прежде и теперь» (1892) и др.

В.В. Докучаев создал научную школу почвоведов, которые продолжили его дело и сами стали выдающимися учеными. Это Н.Н. Сибирцев, К.Д. Глинка, В.И. Вернадский, П.В. Отоцкий, А.Н. Краснов, Г.Н. Высоцкий, Л.И. Прасолов, С.С. Неуструев и др. В 1988 г. при Вольном экономическом обществе была создана Почвенная комиссия, которая в 1913 г. преобразована в Докучаевский почвенный комитет (возглавляли К.Д. Глинка, Л.И. Прасолов, С.С. Неуструев), а в 1925 г. – в Почвенный институт им. В.В. Докучаева. Почвенная комиссия в 1899 г. начала издавать научный журнал «Почвоведение», который выходит до настоящего времени.

Павел Андреевич Костычев (1845—1895) – русский ученый, заложивший научные основы агрономического почвоведения, изучивший биологические факторы почвоведения. Основные результаты его исследований следующие: почвообразование – преимущественно биологический процесс, связанный с развитием на почве растительности; источником перегноя черноземов являются корни степных растений; структура черноземов является наиважнейшим условием их плодородия. Костычев написал первый в России учебник по почвоведению. Основные его научные работы: «Почвы черноземной области России. Их происхождение, состав и свойства» (1886), «Связь между почвами и некоторыми растительными формациями» (1890), «О борьбе с засухами в черноземной области путем обработки поля и накопления на нем снега» (1893) и др.

Генетическое почвоведение было поддержано и развивалось многими почвоведами Европы и Америки; наиболее известные из них: немцы Э. Рамман и Г. Штремме; румын Г. Мургач, Венгр П. Трейтц, швейцарец Г. Вигнер, болгарин М. Пушкарев, датчанин Ф. Вейс, американцы Я. Гильгард, К. Марбут, Д. Торп и др.

Начало XX ст. в России выделяется крупномасштабными полевыми почвенными исследованиями. Это вызвано столыпинской аграрной реформой, в результате которой большое количество людей переселилось из Европейской части России в Сибирь, на Дальнийф Восток, в Среднюю Азию (только за 1906—1916 гг. туда переехало жить более 2,5 млн. человек). Для изучения земельных угодий этих регионов была создана крупная почвенно-ботаническая экспедиция, в которой работали К.Д. Глинка (руководитель, Л.И. Прасолов, Б.Б. Полынов, С.С. Неуструев, В.М. Сукачев, Г.И. Танфильев и др.

Константин Дмитриевич Глинка (1867—1927) – русский ученый геолог-почвовед. Изучал процессы выветривания, открыл стадийность перехода первичных минералов во вторичные в коре выветривания и показал роль воды в этих процессах. Считал, что условия увлажнения играют главную роль в процессах почвообразования. Под его руководством проведено изучение и картографирование почв Нечерноземной части России. На первом международном конгрессе почвоведов (Вашингтон, 1927) он был избран президентом. Основные работы: «Почвоведение» (шесть изданий, 1908—1936 гг.), «Почвы России и смежных стран» (1923), «Минерология, генезис и география почв» (1978).

Особое место в истории почвоведения XX ст. занимает история составления почвенных карт. Первая половина XX ст. связана с именами К.Д. Глинки (карты 1906, 1915, 1927 гг.), Л.И. Прасолова (карты 1927 и 1937 гг.) и Ч.Е. Келлога (карта 1938 г.). В послевоенный период составление почвенных карт связано с именами И.П. Герасимова (карты 1956, 1957 и 1964 гг.), В.А. Ковды и Е.В. Лобовой (карта 1975 г.), М.А. Глазовской и В.М. Фридланда (карта 1982 г.) и др. В настоящее время большое внимание составлению карт уделяет ФАО (ЮНЕСКО). В 1971—1979 гг. вышли почвенные карты материков, в 1999 г. – почвенная карта WRB. В Атласе «Природа и ресурсы Земли» (1998 г.) помещены карты «Почвенный покров» (В.М. Фридланд и М.А. Глазовская), «Почвенно-экологическое районирование (Г.В. Добровольский, Н.Н. Розов, М.Н. Строганова, С.Я. Трофимов), «Потенциальная опасность загрязнения почв токсичными микроэлементами» (М.А. Глазовская) и др.

Постепенно формировались научные и учебные центры. В 1919 г. восстанавливает свою деятельность Горы-Горецкий земледельческий институт (с 1925 г. – Белорусская сельскохозяйственная академия – БСХА). В 1921 г. кафедру почвоведения этого института возглавил Я.Н. Афанасьев, в Минском институте сельского и лесного хозяйства кафедру почвоведения возглавляет А.Г. Косаткин. В 1922 г. открывается кафедра почвоведения в Московском университете, а несколько позже в Ленинградском. В 1922 г. открывается кафедра почвоведения в Московском университете, а несколько позже в Ленинградском. В Ташкенте создается Институт почвоведения и геоботаники с кафедрой почвоведения (заведующий Н.А. Димо), в Тбилиси – кафедра почвоведения (заведующий С.А. Захаров). В Москве открывается Почвенный институт (1925), в Минске – в 1927 г. кафедра почвоведения в Инбелкульте, которая в 1931 г. была преобразована в Институт почвоведения и удобрений (руководитель Я.Н. Афанасьев). В 1933 г. открыта кафедра почвоведения в Белгосуниверситете.

В 20—30-ые годы XX ст. исследованиями почв Европы занимались Н. Флоров (Румыния), А.И. Стебут (Югославия), А. дэ Илер (Испания), В. Новак (Чехия), Г. Штреме (Германия), Е. Кравзер (Англия), Почвы США изучали К. Марбут, Ч. Келлаг, Дж. Джоффе и др.

Советское почвоведение переняло эстафету русского почвоведения начала XX ст. Это разработка почвенно-географического районирования (И.П. Герасимов, Н.Н. Розанов и др.), геохимия и эволюция почв (В.И. Вернадский, Б.Б. Полынов, М.А. Глазовская и др.), изучение почвенного органического вещества (И.В. Тюрин, М.М. Коновалова, Л.М. Александрова и др.), почвенных процессов и режимов (А.А. Роде, И.С. Каурисев и др.), классификации и диагностики почв (И.П. Герасимов, Г.В. Добровольский и др.), структуры почвенного покрова (В.М. Фридланд, Т.А. Романова и др.). Академиками АН СССР были К.Д. Глинка, К.К. Гедройц, Д.М. Прянишников, В.Р. Вильямс, М.М. Тулайков, Л.И. Прасолов, Б.Б. Полынов, И.В. Тюрин, И.П. Герасимов, Я.В. Пейве.

Родоначальником белорусской школы почвоведов был Я.Н. Афанасьев, представителями которой были И.С. Лупинович, П.П. Роговой, И.Ф. Гаркуша, А.Г. Медведев, М.И. Смеян, Т.А. Романова и др.