Почвоведение - Ковда В.А / pochva1

царя Хаммурапи, регламентирующее землепользование и водо­ пользование. Большой интерес представляют и сделанные древ­ ними вавилонянами на глиняных табличках планы землеустрой­ ства и схемы оросительных систем.

3.Период первичной систематизации знаний о почвах связан

сГреко-Римской цивилизацией и охватывает тысячелетие с VIII в. до н. э. по III в. н. э. В этот период в связи с развитием земле­ делия, наук и искусств знания о почвах получили форму некото­ рых обобщений и концепций в рамках философии. Была накоп­

лена масса отдельных фактов и наблюдений, зафиксированных в трактатах греческих и римских философов. Было дано описание почв разных мест, их особенностей в связи с теми или иными си­ стемами земледелия. Были даны первые классификации (пе­ речни) почв по их свойствам и ценности, разрабатывались реко­ мендации по земледельческому использованию тех или иных почв. Если греческие философы, начиная с Гесиода и вплоть до Феофраста и Эратосфена, на протяжении шести веков пытались наряду с констатацией многочисленных фактов о почве постичь

иее существо как природного явления, то римские ученые были более склонны к практицизму и на протяжении двух веков соз­ дали довольно стройную систему знаний о почвах и их земле­ дельческом использовании. Особенную известность получили в этом отношении трактаты Катона, Варрона, Вергилия и Колумеллы. Колумелла, которого иногда называют «Докучаевым ан­ тичного мира», прославился обширностью сведений о земледелии

ипочвах, собранных в трактате «О сельском хозяйстве» — пер­ вой в мире сельскохозяйственной энциклопедии, в которой можно найти самые разнообразные сведения о почвах разных мест, их плодородии, классификации, обработке, удобрении.

4.Период интенсивных земельно-кадастровых работ эпохи феодализма охватывает 15—17 веков новой эры и связан с раз­ витием почвенно-оценочных работ в целях феодального налого­ обложения. В это время мало было сделано по сравнению с анти­ ками для познания почв и их свойств, но очень много было со­ брано описаний почв разных территорий при их сравнительной качественной оценке. Официальный земельный кадастр был вве­ ден в большинстве стран в те или иные периоды этого времени. Наиболее известными трудами по земледелию в этот период ста­ ли трактаты Альберта Великого (Германия) и Петра Кресценция (Италия), написанные в XIII в. В этих книгах были воскрешены знания и рекомендации древних римлян, особенно Колумеллы.

Кконцу периода появились и новые идеи о почвах наряду с пере­ сказыванием известных фактов и рекомендаций, в частности, появились рассуждения о водном питании растений (Френсис Бекон), о потреблении растениями солей из почвы (Бернар Палисси во Франции и Френсис Бекон в Англии), о круговороте веществ в природе (Леонардо да Винчи).

5.Период интенсивного экспериментального и географическо­ го изучения почв и их плодородия в связи с развитием экстен-

28

сивного земледелия характеризует XVIII в. Большое влияние в этот период оказала «Книга о плодородии почвы» немецкого ученого Н. А. Кюльбеля (1740), где обоснована гипотеза водного питания растений, а в экономической оценке земли популярными стали идеи французских физиократов, в частности А. Тюрго, вы­ ступившего с обоснованием закона убывающего плодородия почв (1766). Получили развитие и экспериментальные работы: Н. Валериус в Швеции исследовал гумус почв и выдвинул гипотезу гумусового питания растений (1761), а Ф. Ахард в Германии извлек щелочью перегнойные вещества из торфа и осадил их серной кислотой (1786), определив 200 лет назад тот принцип исследования гумусовых веществ, который используется и до сего времени. Появились и новые идеи о происхождении почв, особенно в трудах русских ученых — академиков М. В. Ломоно­ сова (1763), П. С. Палласа (1773), И. А. Гюльденштедта (1791).

6. Период развития агрогеологии и агрикультурхимии совпа­ дает с бурным распространением капиталистического производ­ ства в земледелии Европы в XIX в. Этот период предшествовал непосредственно становлению почвоведения как науки. Самыми известными в этот период стали работы основателей агрохимии М. Э. Вольни, А. Д. Теера, Г. Дэви, М. Г. Павлова, Я. Берцелиуса, Ю. Либиха, Ж. Б. Буссенго, сформулировавших основные принципы агрикультурхимии. Второе научное направление связа­ но с именами немецких агрогеологов К. Шпренгеля и Ф. А. Фал­ лу. В 1837 г. появилась книга, где впервые было использовано слово «почвоведение», — это монография К. Шпренгеля «Почво­ ведение или наука о почве». Составлялись и первые почвенные карты крупных территорий, в частности в России первая карта была составлена в 1851 г. под руководством К. С. Веселовского, а вторая — в 1879 г. под руководством В. И. Чаславского. Однако ни агрикультурхимики, ни агрогеологи не смогли подняться еще до создания новой науки, оставаясь на позициях старых пред­ ставлений о почве как косной среде произрастания растений.

7.Период создания современного генетического почвоведения

вконце XIX — начале XX в. связан с именем русского естество­ испытателя В. В. Докучаева. Именно ему выпала честь быть основателем новой науки, ему и блестящей плеяде докучаевцев.

Вчем существо научной революции, совершенной Докучаевым?

Самое главное, В. В. Докучаев показал, что почва — это самостоятельное естественно-историческое тело природы, отлич­ ное от всех других природных тел, развивающееся истори­ чески из горных пород во времени под влиянием одновременной и совокупной деятельности воды, воздуха и организмов. Как всякое природное тело, почва имеет свое строение и специфиче­ ские свойства, «живет» своей особой «почвенной жизнью», имеет свой возраст и закономерное распространение на поверхности Земли.

Заслугой В. В. Докучаева является формулирование ос­ новных теоретических концепций современного генетического

29

дования этого времени. Уже в работах Нижегородской экспедиции (1882—1886) участвовали ученики В. В. Докучаева: Н. М. Сибир­ цев (впоследствии профессор, создатель первого учебника генети­ ческого почвоведения), А. Р. Ферхмин (историограф докучаевского периода почвоведения), В. II. Амалицкий, Ф. Ю. Левинсон-Лес-

академик, основатель биогеохимии и современного учения о био­ сфере и ноосфере), ботаники Г. Н. Танфильев и Г.Н.Высоцкий

президент Международного общества почвоведов), П. В Отоц¬ кий (первый редактор журнала «Почвоведение», основанного в 1899 г ), Г. Н. Адамов. Учениками В. В. Докучаева были профес­

В Москве формируется московская школа почвоведов под руко­ водством А. Н. Сабанина (1847—1920), с 1900 г. начавшего чи­ тать курс почвоведения в Московском университете. В Казани свою школу основывает Р. В. Ризположенский. В Лесном инсти-

30

туте в Петербурге генетические концепции в химию почв привнес профессор П. С. Коссович. Ведутся большие почвенно-картогра- фические работы в различных областях России на основе нового докучаевского метода.

Важно также подчеркнуть, что труды Докучаева очень быстро стали известны за рубежом. Его первое исследование о черно­ земе было опубликовано на французском языке в Петербурге

в1879 г. Уже в 1886 г. немецкий ученый Э. Брюкнер ссылался на работы Докучаева о черноземе. Особый успех работы Докучаева (коллекции почв и почвенных карт) получили на Международ­ ных промышленных выставках в Чикаго в 1893 г. и в Париже

в1899 и 1900 гг.

Хотя бесспорный приоритет в создании генетического почво­ ведения принадлежит Докучаеву, нельзя сказать, что ничего не было сделано в других странах мира в этот период.

В развитии почвоведения в США большую роль сыграли работы Е. В. Гильгарда (1833—1916) и М. Уитни (1860—1927). Первый известен как основатель почвенной школы США (его первая работа по классификации почв, основанная на близких к докучаевским новых идеях, вышла в 1893 г), а второй — как организатор почвенной службы США и автор первой системати­ ки американских почв. Однако в обеих работах было еще очень много от старых агрогеологических позиций.

Интенсивное развитие почвоведения в этот период в Европе связано с именами М. Э. Вольни (1846—1901) и Э. Раманна в Германии, Ю. Шлезинга (1824—1919) во Франции, Г. М. Мургочи (1872—1925) в Румынии, Н. П. Пушкарова (1847—1943) в Болгарии, П. Трейца (1866—1935) и А. Зигмонда (1873—1939) в Венгрии, С. Миклашевского (1874—1949) в Польше, И. Конец­ кого в Чехословакии, Б. Аарнио и Б. Фростеруса в Финляндии.

Конец этого периода характеризовался Первой (1909 г. в Будапеште) и Второй (1910 г. в Стокгольме) Международными агрогеологическими конференциями, в которых участвовали и русские почвоведы. Агрогеологи еще господствовали в мировой науке, но уже постепенно сдавали свои позиции под напором докучаевских идей. В 1905 г. был опубликован учебник почвове­ дения Э. Раманна, а в 1908 г. — учебник К. Д- Глинки, сыграв­ шие особенно большую роль в распространении докучаевских идей в мировом почвоведении. Если в России к началу нового века докучаевское направление в почвоведении стало господст­ вующим, большинство ученых Европы и Америки стояли на ста­ рых агрогеологических позициях.

8. Период развития докучаевского почвоведения и становле­ ния новой науки охватывает время между двумя мировыми вой­ нами (1916—1941). Именно в этот период был собран огромный фактический материал по химической, физической, минералоги­ ческой характеристике почв разных стран. Были сформулирова­ ны основные концепции по физике, химии, биологии почв. В це­ лом шла интенсивная дифференциация науки и оформление

31

специализированных направлений в ней. Интенсивно развивались почвенно-картографические исследования.

В этот период было создано Международное общество почво­ ведов (в 1924 г. на Четвертой Международной педологической конференции в Риме), проведены три Международных конгресса почвоведов (Первый в Вашингтоне в 1927 г., Второй в Ленингра­ де в 1930 г. и Третий в Оксфорде в 1935 г.).

В СССР важнейшими организационными событиями этого периода явились: создание Почвенного института им. В. В. Доку­ чаева в системе Академии наук СССР (1927), первой универ­ ситетской кафедры почвоведения в Московском университете в 1922 г. и Всесоюзного общества почвоведов в 1939 г.

Докучаевские идеи генетического почвоведения окончательно завоевали признание в мировой науке, особенно благодаря выступлениям советских почвоведов на двух первых международ­ ных конгрессах и переводу ряда русских работ на иностранные языки Почвоведение оформилось в самостоятельную отрасль естествознания, имея собственные предмет и методы исследова­ ния, а географические концепции почвоведов, основанные на докучаевских идеях, стали широко использоваться в смежных науках В почвоведении выделились самостоятельные разделы и направления: химия, физика, география, минералогия, биология почв; интенсивно развивалось сельскохозяйственное почвоведе­ ние. Русская школа почвоведения получила статус лидирующей в мировой науке

9. Период интенсивной инвентаризации почвенного покрова

мира и развития международного сотрудничества в почвоведе­ нии характеризует тридцатилетие после окончания второй миро­ вой войны. Пожалуй, главной чертой этого периода явилось интенсивное исследование почвенного покрова бывших коло­ ниальных и полуколониальных территорий Азии, Африки и Латинской Америки и создание в развивающихся странах мира национальных кадров почвоведов путем организации широкой международной помощи в рамках организаций системы ООН (ФАО, ЮНЕСКО, ВМО и др.) и путем двустороннего сотруд­ ничества. Сотни европейских и североамериканских почвоведов побывали в странах тропиков и субтропиков, о которых ранее почвоведы судили в основном лишь по косвенным данным.

Новый фактический материал дал реальную основу для более строгого анализа мировой географии и систематики почв. Впер­ вые в истории науки по инициативе и при непосредственном участии советских почвоведов был организован при посредстве ФАО и ЮНЕСКО международный проект создания почвенной карты мира. Работы по ее составлению были начаты в 1960 г., после Седьмого Международного конгресса почвоведов, и закон­ чены в 1978 г., когда были опубликованы последние листы карты масштаба 1:5 000 000. Однако это выдающееся научное достиже­ ние было не единственным результатом международного сотруд­ ничества: проведены десятки международных конференций и

32

координационных совещаний-экскурсий по разным проблемам почвоведения, создан Международный почвенный музей в Ам­ стердаме с богатой коллекцией эталонов почв мира, опубликова­ но большое количество переводов работ на всех языках по раз­ ным аспектам почвоведения. Все это привело к созданию новых представлений о генезисе и географии почв мира, их классифи­ кации, о процессах почвообразования; пересмотрены представле­ ния об уже известных типах почв и описано много новых типов.

10. Период интенсификации работ по охране и рациональ­ ному использованию почвенного покрова характеризует уже наши дни и связан с осознанием в глобальном масштабе экологи­ ческих проблем, с которыми столкнулось человечество во второй половине XX в. в результате кумулятивного эффекта природо­ пользования предыдущих эпох и современного интенсивного социально-экономического и научно-технического развития. Не последнее место среди этих проблем принадлежит и состоянию почвенного покрова планеты, пораженного многими деградационными процессами и подверженного относительному (вследствие роста населения) и, что самое страшное, абсолютному (вслед­ ствие разрушения и отчуждений) сокращению. Именно этим проблемам были посвящены последние международные конгрес­ сы почвоведов, начиная с Десятого (1974 г. в Москве), Сток­ гольмское воззвание по проблемам окружающей среды (1972), Самаркандское воззвание по вопросам земельных ресурсов мира (1976), Всемирный план действия по борьбе с опустыниванием (1977), Всемирная почвенная хартия (1981), Основы мировой почвенной политики (1982). Разрабатывается большое число международных проектов в организациях системы ООН: карта деградации почв мира (ФАО), социально-экономические аспекты потерь почв (ИФИАС, ЮНЕП, СКОПЕ), классификация почв мира (ЮНЕП, ЮНЕСКО, МОП), методы оценки и картирова­ ния опустынивания (ФАО, ЮНЕП), ряд проектов оказания по­ мощи развивающимся странам в охране и рациональном ис­ пользовании почвенного покрова.

В приведенном кратком очерке истории развития почвоведения намечена лишь общая схема развития науки. В ней не упомянуты имена еще многих исследователей, благодаря трудам которых поч­ воведение обязано своим современным состоянием. В какой-то сте­ пени этот существенный пробел будет восполнен в дальнейших разделах учебника, посвященных тем или иным аспектам почво­ ведения.

Почвоведение — наука живая и интенсивно развивающаяся. Она все более на наших глазах превращается из науки описа­ тельной в науку инструментальную, из науки инвентаризации природы в науку управления природой. На протяжении всей своей истории почвоведение развивалось на основе производст­ венных задач, возникавших перед человеком, особенно перед земледельцем, в те или иные периоды развития человечества.

1

РАЗДЕЛ

Почва и ее свойства

Глава первая

МОРФОЛОГИЯ ПОЧВ

1.1. Фазовый состав почв

Почва — это многофазное природное тело, вещество которого представлено следующими физическими фазами: твердая, жид­ кая, газовая и живое вещество населяющих почву организмов (рис. 4).

Твердая фаза почвы — это ее основа, матрица, формирую­ щаяся в процессе почвообразования из материнской горной поро­ ды и в значительной степени унаследующая состав и свойства последней. Это полидисперсная и поликомпонентная органоминеральная система, образующая твердый каркас почвенного те­ ла. Она состоит из остаточных минералов или обломков горной породы и вторичных продуктов почвообразования — раститель­ ных остатков, продуктов их частичного разложения, гумуса, вторичных глинистых минералов, простых солей и оксидов эле­ ментов, освобожденных при выветривании породы на месте или принесенных со стороны агентами геохимической миграции, различных почвенных новообразований.

Твердая фаза почвы характеризуется гранулометрическим (механическим), минералогическим и химическим составом, с одной стороны, и сложением, структурой и порозностью — с другой.

Жидкая фаза почвы — это вода в почве, почвенный раствор, исключительно динамичная по объему и составу часть почвы, заполняющая ее поровое пространство. Содержание и свойства почвенного раствора зависят от водно-физических свойств почвы и от ее состояния в данный момент в соответствии с условиями грунтового и атмосферного увлажнения при данном состоянии

35

Газовая фаза почвы —

это воздух, заполняющий в почве поры, свободные от воды, состав которого существенно отличается от атмосферного и очень дина­ мичен во времени В сухой почве воздуха больше, во влажной — меньше, поскольку вода и воздух в почве являются антагонистами, взаимно замещая друг друга в общем объеме почвенной порозности в зависимости от состояния почвы в тот или иной момент (см рис 4)

Живая фаза почвы — это населяющие ее организмы, непос­ редственно участвующие в процессе почвообразования К ним

относятся многочисленные микроорганизмы (бактерии, актиномицеты, грибы, водоросли), представители почвенной микро- и мезофауны (простейшие, насекомые, черви и пр ) и,наконец, кор­ невые системы растений

Природная почва существует и функционирует в единстве своих фаз как единое физическое тело

1.2. Морфологическое строение почвы

Почва представляет собой иерархически построенную природ­ ную систему, состоящую из морфологических элементов разного уровня, под которыми понимаются любые естественные внутрипочвенные тела, образования либо включения, с четкими или диффузными границами, отличающиеся от соседних по своей форме и внешним свойствам — морфологическим признакам

Морфологическую организацию почвы не надо путать со структу­ рной организацией почвы, о которой шла речь во «Введении»

36

Морфологические элементы почвы — это ее генетические горизонты, структурные отдельности, новообразования, включения и поры (пустоты, заполненные водой или воздухом). Морфоло­ гические признаки почвы, отличающие морфологические элемен­ ты один от другого, — это форма элементов, характер их гра­ ниц, окраска при определенной влажности, гранулометрический состав (механический состав, текстура), сложение, характер по­ верхности, плотность и твердость, некоторые определяемые без специальных приборов физические свойства (липкость, пластич­ ность) .

Всякая почва представляет собой систему последовательно сменяющих друг друга по вертикали генетических горизонтов — слоев, на которые дифференцируется исходная материнская горная порода (почвообразующая порода) в процессе почвооб­ разования. Эта вертикальная последовательность горизонтов получила название почвенного профиля. Почвенный профиль представляет первый уровень морфологической организации почвы как природного тела, почвенный горизонт — второй.

Почвенный горизонт, в свою очередь, также не является однородным и состоит из морфологических элементов третьего уровня — морфонов, под которыми понимаются внутригоризонтные морфологические элементы, исключая структурные от­ дельности, — морфологически обособленные участки (объемы) почвы внутри генетического горизонта. С одной стороны, это могут быть разделенные трещинами или затеками материала вышележащих горизонтов блоки, состоящие из структурных отдельностей; с другой стороны — это различные включения и новообразования. Однородный почвенный горизонт может представлять собой единый морфон, разделяющийся лишь на структурные отдельности, так что выделение морфонов в преде­

На четвертом уровне морфологической организации выделяют­ ся почвенные агрегаты (структурные отдельности, комки, педы),

на которые естественно распадается почва в пределах генетиче­ ских горизонтов либо их морфонов. Почвенные структурные отдельности могут быть разных порядков. Например, большие тумбовидные глыбы могут состоять из крупных призм, а послед­ ние — из мелких ореховатых отдельностей. Однако все структур­ ные отдельности разного порядка (разного размера) составляют один морфологический уровень.

Почвенные агрегаты тоже построены очень сложно. Они сос­ тоят из микроагрегатов (минеральных, органоминеральных, органических), первичных «механических элементов», включая отдельные минеральные зерна, микроконкреций, стяжений и других сложных новообразований микроскопического размера.

Следующий, пятый уровень морфологической организации почвы можно обнаружить уже только с помощью микроскопа. Это микростроение почвы, изучаемое в рамках микроморфологии почв.

37