5. Работы по химии почв в России в XVII-XIX вв.

В России уже к XV в. был накоплен большой народный опыт в

оценке свойств почв, и в материалах XV—XVII вв. можно найти немало

рекомендаций по органическим удобрениям; упоминаются такие почвы,

как солончаки, соленые озера. Стоит сказать и о том, что в Древней

Руси накопленные в области земледелия знания систематизировались

и фиксировались. Известен, в частности, сельскохозяйственный календарь

IV в. — глиняный кувшин, на поверхности которого пиктографическим

способом нанесены основные этапы сельскохозяйственных работ

и благоприятные для них погодные условия.

Быстрым развитием знаний о свойствах почв характеризуется Россия

XVIII в., когда издаются сочинения М. И. Афонина, И. И. Комова,

А. Т. Болотова, В. Н. Татищева, А. Н. Радищева и др. Особенная роль

в изучении почв принадлежит, как известно, М. В. Ломоносову (1711—

1765), который ввел в научную литературу термин «чернозем», используя

его не только для обозначения определенных почв, но и как синоним

термина «перегной». М. В. Ломоносов дал объяснение образованию

перегноя и обрисовал условия его накопления; наряду с органическим

веществом почв он уделял внимание соленонакоплению в почвах

и влиянию солей на плодородие. В 1755 г. был открыт Московский университет,

созданный по замыслу и плану М. В. Ломоносова; видимо, не

случайно начало почвенно-агрономических исследований в Московском

университете датируется уже 1770 г. когда был организован первый

курс «сельскохозяйственного домоводства», который читал профессор

М. И. Афонин (1739—1810). М. И. Афонин немало внимания уделял химическим

свойствам почв; он высказал представления о происхождении

гумуса из остатков «трав и растений» под влиянием воды, атмосферного

воздуха и населяющих почву живых организмов. Классифицируя

«черноземы», он выделяет почвы с повышенной кислотностью и указывает,

что зола сожженного торфа может служить хорошим удобрением.

В начале XIX в., практически одновременно с западноевропейскими

исследователями, а зачастую и опережая их, в России развиваются

взгляды на гумусовое и минеральное питание растений, начинаются

экспериментальные работы по химии почв. В 1825 г. профессор Московского

университета М. Г. Павлов (1793—1840) издает книгу «Земледельческая

химия», а в 1837 г. выходит его «Курс сельского хозяйства».

Первые глубокие исследования химии гумуса принадлежат, видимо,

московскому химику Р. Герману, который сделал значительный шаг

вперед по сравнению со своими предшественниками и современниками

Берцелиусом, Мульдером и др. Он внес важные усовершенствования в

методику химического исследования почв, в частности заменил высушивание

гумусовых веществ при 195° С, что вызывало их деструкцию, на

сушку при 100° С; для характеристики гумуса черноземных почв он использовал

водную вытяжку («чернозем был настоен с перегнанной водой

и потом пропущен через цедилку») и вытяжку раствором углекислого

натрия; кроме того, он определял содержание углерода в нераство-

рившемся остатке почвы. Эти приемы близки к современным методам

изучения качественного состава гумуса. В числе теоретических выводов

Германа следует отметить установление многообразия видов гумусовых

веществ, что отвечает современным представлениям о групповом составе

гумуса, и довольно стройную классификацию гумифицированных

органических веществ, которая включала три обширных класса соединений:

продукты гниения, продукты процесса углеобразования и продукты

воздействия вулканического пепла на растительные остатки. Продукты

гниения были подразделены на ряд групп, различающихся по

растворимости в щелочах, минеральных кислотах и уксусной кислоте.

Р. Герману принадлежит также идея о конституционной роли азота в

гумусовых веществах, причем если Мульдер считал, что азот входит в

состав гумусовых веществ только в аммонийной форме (т. е. образуется

гуминовокислый аммоний), то, по Герману, азот замещает кислород,

образуя, следовательно, ковалентные связи. Особенность исследований

Германа состояла еще и в практической направленности; он выяснил

причины снижения плодородия длительно распахиваемых почв и установил,

что содержание перегноя в пахотных черноземах по сравнению

с целинными снижается на 17—25%. О приемах химической характеристики

почв в этот период свидетельствует перечень анализов чернозема,

выполненных Германом. Кроме изучения органического вещества

он определял в черноземе содержание кремнезема, глинозема, окиси

железа, из" -и, магнезии, воды и фосфорной кислоты.

Во второй половине XIX в. внимание к химическим свойствам и химической

характеристике почв возрастает. Кафедра сельского хозяйства

в Московском университете заменяется в 1863 г. кафедрой агрономической

химии, которой с 1872 по 1890 г. заведовал профессор Н. Е. Ля-

сковский. В этот период при кафедре была создана почвенно-химиче-

ская лаборатория. Идеи химии все больше проникают в описание генезиса

и классификации почв.

Химические свойства почв широко использовал основоположник генетического

почвоведения В. В. Докучаев для решения вопросов происхождения

почв, закономерностей их географического распространения

и правильного использования. В трудах В. В. Докучаева мы находим

подробнейшие сведения о валовом химическом составе черноземов и

других почв, включая данные о содержании органического вещества,

К20, Na20, CaO, MgO, Mn203, Fe203, Al203, C02, N, P205, S03. Оценено

количество NaCl, CaC03. Анализы почв выполнялись, в частности, в

Петровской земледельческой и лесной академии, а также в лаборатории

Петербургского университета под руководством Д. И. Менделеева.

Необходимо подчеркнуть, что Д. И. Менделеев проявлял большой

интерес к проблемам сельского хозяйства. Это выражалось не только

в многочисленных и разнообразных химических анализах сельскохозяйственных

объектов и постановке опытов, но и в критике концепции

Мальтуса, а также в активной поддержке предложений В. В. Докучаева

об открытии специальных кафедр почвоведения. Характерно, что в

трудах Докучаева можно встретить десятки ссылок на результаты работ

Менделеева. Много занимаясь химическими анализами почв, Менделеев

указывал, что тщательный анализ почвы составляет очень сложную

процедуру, при которой всегда можно ожидать разнообразных случайностей.

Для понимания свойств и генезиса почв во второй половине XIX в.

уже становится недостаточным знание только валового химического состава

почв, и В. В. Докучаев использует подразделение ряда элементов

по формам их соединений в почвах, различая, например, кремнезем,

растворимый в горячем растворе едкого натра, разлагаемый 33%-ной

HF, и остаток (кварцевый песок), нерастворимый в HF.

В. В. Докучаев дал интереснейший анализ процесса гумификации

как функции биоклиматических (экологических) условий, и сформированные

им принципы лежат в основе современных представлений. Закономерности

гумусообразования Докучаев рассматривает как средство

для раскрытия генезиса чернозема и границ его распространения,

исходя при этом из двух основных положений: условий произрастания

растений как фактора накопления биомассы для гумификации, с одной

стороны, и условий разложения (трансформации) органических остатков

и закрепления гумуса в почве, с другой стороны. Очень четко эти

положения сформулированы, например, в связи с выяснением причин

отсутствия черноземов на песках: «... пески ... являются плохой почвой

для растительности; следовательно, на почвах песчаных, при всех остальных

одинаковых условиях растительности, всегда будет скопляться

меньше гумуса, чем, например, на суглинках. Мало того, и тот гумус, который

попал в песчаную породу, имеет сравнительно немного шансов,

чтобы сохраниться там: во-первых, здесь гумусу не с чем соединяться,

а во-вторых, благодаря пористости песков, он скорее сгорит на воздухе

и даст конечные продукты гниения» (Докучаев. Избр. соч., 1949, т. 3,

с. 103—104). Докучаев отмечает, что для накопления гумуса не столь

важны видовые различия растений, сколько их масса, размеры годового

прироста и условия перегнивания, причем как на воздухе, так и в

самой почве. Отсутствие чернозема в северной части России, малогу-

мусность северных почв он объясняет следующими причинами: меньшее

количество растительных остатков, низкие температуры и излишек

воды в почве при слабом доступе воздуха. При таких условиях конечные

продукты гниения существенно отличаются от продуктов разложения

органических остатков в черноземах. Опираясь на работы предшественников,

Докучаев указывает, что при неблагоприятных условиях

гниение приводит к образованию болотного газа и свободного азота,

тогда как при доступе воздуха образуются благоприятные для растений

азотная и угольная кислоты и аммиак. В южных и юго-восточных

районах образованию чернозема (накоплению гумуса) препятствуют

скудная растительность, недостаток влаги, особенный [характер ее

выпадения, избыток света и теплоты; в таких условиях растительные

остатки окисляются на воздухе или разносятся суховеями. Эта очень

четкая концепция лежит в основе последующих гипотез гумусообразования

в зональном ряду почв, хотя новейшие работы и отличаются значительной

конкретизацией и детализацией химических механизмов гумификации.

Интересна и такая оценка Докучаевым природы гумуса:

«Прежде всего здесь следует помнить, что перегной не есть какое-либо

определенное тело, которое можно было бы выразить постоянною формулой;

как известно, под гумусом разумеют смесь химически малоисследованных

продуктов разложения организмов...» (Докучаев.

Избр. соч., 1949, т. 3, с. 210)'.

Наряду с глубоким использованием химических показателей для

характеристики почв и решением генетических проблем Докучаев четко

сформулировал свои представления о принципах отбора проб для

химического анализа. Изучая характер географического распространения

чернозема, он, в частности, показал неоднородность почвенного по-

жрова как функцию рельефа — на вершинах холмов встречаются «почвы

красноватые каменистые, редко — слабые следы чернозема», в низинках

— чернозем толще нормального. В связи с этим он писал:

«... можно сделать десятки анализов почв, собранных на черноземной

полосе России, можно строить на них самые остроумные и логические

выводы о черноземе и в практическом и теоретическом отношении, но

все это может оказаться напрасной, бесцельной работой, так как данный

образчик, может быть, ничего общего с нормальным черноземом

и не имеет. Только анализ здорового организма, только признаки не-

искалеченного животного, только исследование нормально построенного

и нормально залегающего чернозема могут и должны лечь в основу и

их определения, и их классификации, и, наконец, их правильного утилизирования.

Сколько времени, труда и остроумия было бы сохранено,

если бы исследователи чернозема не забывали этого простого правила!

» (Докучаев. Избр. соч., 1949, т. 3, с. 99).

Несмотря на расширение химических знаний о почвах на протяжении

XIX в. и на большой объем экспериментальных исследований, химия

почв как самостоятельная дисциплина в этот период еще не сформировалась.

Химические исследования почв выполнялись для решения

генетических, классификационных или агрономических проблем, а собственно

задачи химии почв, как правило, не ставились. Исключение составляют

исследование катионного обмена и химии гумусовых веществ,

о которых было сказано выше.

Только в конце XIX — начале XX в. химия почв приобретает черты,

характерные для самостоятельной дисциплины, для особого раздела

почвоведения. Это выражается прежде всего в тематике исследований,

направленных на изучение химических свойств и строения составляющих

компонентов почвы и на выявление законов, согласно которым

протекают в почвах химические процессы. Необходимость дифференциации

почвоведения и обособление отдельных разделов, в том числе

химии почв, были, конечно, обусловлены внутренней логикой развития

науки: большим объемом накопленных знаний, совершенствованием теории

и методов исследования. Другой не менее, а, может быть, более

важной причиной стала потребность в достаточно полной и теоретически

обоснованной оценке химических свойств почв в связи с расширением

сельскохозяйственного производства, освоением новых земель,

внедрением в практику сельского хозяйства минеральных удобрений и

средств химической мелиорации почв.