ПОЧВА лесники ответы / Voprosy_27-30
.docxВопросы 27-30
Почвоведение - наука о почве, ее строении, составе, свойствах и географическом распространении, закономерностях ее происхождения, развития, функционирования и роли в природе, путях и методах ее мелиорации, охраны и рационального использования в хозяйственной деятельности человека.
Началом современному почвоведению как естественно-исторической науке послужило обоснование В.В. Докучаевым в конце ХIХ в. учения о почвах как особых естественно-исторических телах, сформировавшихся на поверхности земной суши в результате длительного взаимодействия растительного и животного мира с поверхностными слоями горных пород в различных условиях климата и рельефа местности.
Это учение было развито плеядой его учеников и последователей Н.М. Сибирцевым, П.А. Костычевым, И.С. Коссовичем, К.Д. Глинка и их зарубежными коллегами Е. Гильгардом (США), Э. Романном (Германия), А. Зигмандом и И. Трейцом (Венгрия), Г. Мургачи (Румыния), И. Копецким (Чехословакия) и др. Оно развивалось в новую отрасль естествознания – современное генетическое почвоведение (генезис – происхождение - развитие и эволюция почв).
В историческом развитии почвоведения выделяется несколько периодов, но становление почвоведения как науки связано с именем В.В. Докучаева.
В процессе развития почвоведения как науки в ХХ веке были созданы теоретические основы науки о почве, установлены и сформулированы основные законы и принципы генезиса и географии почв, разработаны профильно-генетический и сравнительно-географический методы изучения почв и почвенного покрова. Использование этих методов, а также изучение физических, химических и биологических свойств почв, их вещественного состава и почвенных процессов послужило основой систематики и классификации почв, позволило выявить их разнообразие и оценить почвенные ресурсы. Результаты этих исследований расширили теоретические основы земледелия и мелиорации.
В области генезиса и эволюции почв одним из самых существенных результатов исследований является установление поликомпонентности, полигенетичности и разновозрастности большинства почв, которые в своих свойствах содержат и частично сохраняют признаки и показатели не только современных, но и прошлых эпох почвообразования. Эти свойства используются в палеопочвоведении, археологии и общей истории.
В области географии и картографии выявлено огромное разнообразие почв Мира и дана оценка ресурсов Земли; создано учение о почвенном покрове Земли как особой её оболочке – педосфере, структура которой отражает влияние биоклиматических, геологических, геоморфологических и антропогенных факторов почвообразования; составлены первые мировые карты почв, а также Государственная почвенная карта СССР 1:1000000; многолистная почвенная карта ФАО/ЮНЕСКО 1:5000000; учение о топографии почв и закономерных структурах почвенного покрова на мезо- и микроуровнях.
В области химии почв разработано учение о поглотительной способности почв, изучены состав и свойства гумусовых веществ, раскрыты закономерности миграции элементов и гранул по почвенному профилю.
В минералогии установлены кристаллохимические структуры тонкодисперсных глинистых силикатов.
В физике почв разработано учение о разных типах водного, воздушного и теплового режимов почв; выявлена структурная организация почв.
В области биологии почв установлено биоразнообразие живых организмов и необходимость их изучения и сохранения; обусловлена ферментативная активность микроорганизмов в биохимических процессах.
В области геоботаники и почвенной зоологии установлена теснота связей разных видов и сообществ животных и растительных организмов с типами и видами почв.
Главные черты развития почвоведения в ХХ в.в. были следующие.
1. Почвоведение получило широкое развитие и признание в качестве самостоятельной естественно-исторической дисциплины.
2. Биокосная природа почвы предопределила комплексный многоплановый характер науки о почве. Изучение почвы как органо-минерального природного тела и как результат взаимодействия биологических и геологических факторов почвообразования проходило как познание сложного процесса взаимодействия всех почвенных фаз.
3. Комплексный системный подход к изучению почв и природных условий (В.В. Докучаев) способствовал тесной связи почвоведения со многими смежными науками (геология, геоморфология, петрография, гидрогеология, климатология, метеорология, химия, физика, биология, зоология) и его развитию, а также становлению и развитию многих смежных с почвоведением естественных, сельскохозяйственных и гуманитарных наук.
4. Развитие почвоведения как комплексной научной дисциплины на стыке геологических, биологических, географических и сельскохозяйственных наук позволило использовать возможности почвоведения в практике различных отраслей хозяйственной и гуманитарной деятельности человека.
5. Международное сотрудничество почвоведов, начавшееся в первые годы ХХ века, привело к организации почвоведения на мировом уровне. К исходу ХХ века почвоведение полностью сложилась как фундаментальная естественно-историческая наука о почве и почвенном покрове Земли как части биосферы.
Генеральная задача почвоведения – повышение плодородия почв и их охрана (борьба с эрозией, дефляцией, засолением, затоплением, подтоплением, заболачиванием, угрозой глобального экологического кризиса).
Третий съезд Докучаевского общества почвоведов определил направления развития и задачи почвоведения в ХХI веке.
1. Дальнейшее развитие фундаментальных исследований в области морфологии, генезиса, систематики, эволюции, геостатистики, географии, картографии почв, химии, физики и биологии почв, а также в расширении сотрудничества со смежными естественными и гуманитарными дисциплинами.
Одной из назревших проблем современного почвоведения – это изучение морфологии почв (изучение почв в пространстве и времени) как связи внешних почвенных характеристик с положением почв в пространстве и времени и естественной классификацией почв (разработка практичной почвенной классификации, чтобы она была понятна всем).
Изучение почвенных свойств и процессов должно основываться на методологических принципах фундаментальных наук, таких как физика, химия и т.д. и дальнейшее их развитие возможно лишь при тесном сотрудничестве с фундаментальными науками и между собой.
2. Развитие функционально-экологического направления в почвоведении и реализация экологических принципов в практике землепользования, земледелия, охраны и регулирования плодородия.
Разработка оптимальных методов использования почв: проблема «запечатывания» почв, связанная с беспрецендентным ростом урбанизированных территорий во всём мире; использование аллювиального материала как строительного ведёт к значительным потерям плодородного слоя; изучение процессов, протекающих в ризосфере при внесении удобрений, определяет возможность оптимизации системы почва-растение и управление плодородием; в области охраны почв и водных ресурсов необходимо соблюдение баланса между интересами земледельца и сохранением запаса и качества грунтовых вод; рекультивация нарушенных земель.
Контроль за внесением удобрений, пестицидов и других химикатов позволит дать правильную оценку состояния почв. Охрана почв под лесными культурами в связи с их загрязнением и подкислением обеспечит сохранность типологической структуры леса.
Социальные и природоохранные аспекты почвоведения следующие: почва как источник и резервуар органического углекислого газа нарушает состав атмосферы и задача состоит в том, чтобы снизить его выбросы в атмосферу; исследование почвенного биоразнообразия и сохранение его видов; борьба с опустыниванием; охрана здоровья населения (почва и экологическая токсикология).
3. Существенное расширение и совершенствование дистанционных интерактивных методов образования в области почвоведения на основе использования современной компьютерной техники.
В историческом процессе накопления и систематизации знаний о почвах выделяют несколько периодов, связанных с общим развитием естествознания.
1. Период первичного накопления разрозненных фактов о свойствах почв, их плодородии и способах обработки, связан с зарождением и постепенным совершенствованием земледелия в глубине веков неолита и бронзы 10-11 тысяч лет до нашей эры.
Первые следы земледелия – сопоставление человеком почвы по плодородию (песок - глина, болото - сухое место), изобретение разных способов обработки, осознание представления о почве как среде обитания растений и предмете обработки.
2. Период обособления знаний о почвах и введение первичного земельного кадастра, продолжавшийся несколько тысяч лет до нашей эры, совпадает с развитием рабовладельческого общества и связанной с ним земледельческой цивилизации.
В этот период создаётся орошаемое земледелие – оросительные и осушительные системы. Основное достижение этого периода – осознание разнообразия почв и необходимости их дифференцированного использования и дифференцированного налогообложения.
В этот период были созданы египетские папирусы и стелы с описанием качества земли – «Палермский каменный», «Бруклинский папирус» - 3500-3000 гг. до нашей эры, знаменитый «Кодекс Хаммурапи» - первое известное земельно-водное законодательство вавилонского царя Хаммурапи, регламентирующее землепользование и водопользование, глиняные таблички с планами землеустройства и схемы оросительных систем, сделанные вавилонянами.
3. Период первичной систематизации знаний о почвах связан с Греко-Римской цивилизацией и охватывает тысячелетие с 8 века до нашей эры по 3 век нашей эры.
В этот период в связи с развитием земледелия, наук и искусств, знания о почвах получили форму обобщений и концепций в рамках философии.
Наблюдения и факты о почве были зафиксированы в трактатах греческих и римских философов.
В этот период даны: описание почв из разных мест; их особенностей в связи с различными системами земледелия; первые классификации почв по их свойствам и ценности; разрабатывались рекомендации по использованию различных почв.
Греческие философы (с Геоксида до Феофраста и Эратосфена) наряду с констатацией фактов пытались постичь её существо как природного явления.
Римские учёные более склонны к практицизму и на протяжении двух веков создали стройную систему знаний о почвах и их земледельческом использовании. Особую известность получили трактаты Катона, Варрона, Вергилия, Колумеллы. Колумелла обширные знания о почвах собрал в трактате «О сельском хозяйстве» - первая в мире сельскохозяйственная энциклопедия, где собраны разнообразные сведения о почвах разных мест, их плодородии, классификации, обработке, удобрении.
4. Период интенсивных кадастровых работ эпохи феодализма (15-17 в.в. н.э.) связан с развитием почвенно-оценочных работ в целях феодального налогообложения.
В этот период мало было сделано для познания почв и их свойств по сравнению с антиками, но много было собрано описаний почв разных территорий при их сравнительной качественной оценке. Во многих странах в этот период был введён официальный земельный кадастр.
Известные труды по земледелию в этот период: трактаты Альберта Великого (Германия), Петра Кресценция (Италия), написанные в восьмом веке, воскресили знания и рекомендации древних римлян, особенно Колумеллы.
К концу этого периода появились новые идеи о почвах: рассуждения о водном питании растений (Френсис Бекон – Англия); о потреблении солей растениями из почвы (Бернар Палисси – Франция, Френсис Бекон – Англия); о круговороте веществ в природе (Леонардо да Винчи).
5. Период интенсивного экспериментального и географического изучения почв и их плодородия в связи с развитием экстенсивного земледелия. (XVIII в.).
Большое значение имела книга немецкого учёного Н.А. Кюльбеля (1740) «Книга о плодородии почв», где обоснована гипотеза водного питания растений, а в экономической оценке была выдвинута идея (французский физиократ А. Тюрго) с обоснованием закона убывающего плодородия (1766).
В этот период выполнено много экспериментальных работ:
- проведены исследования гумуса и выдвинута гипотеза гумусового питания растений (Н. Валериус, 1761, Швеция);
- Ф. Ахард (Германия) извлёк щёлочью перегнойные вещества из торфа и осадил их серной кислотой (1786) – принцип определения гумусовых веществ используется до сего времени;
- выдвигаются идеи о происхождении почв (М.В. Ломоносов 1763, П.С. Паллас 1773, И.А. Гюльденштедт 1791).
6. Период развития агроэкологии и агрикультурхимии – период развития бурного капиталистического производства в земледелии Европы. Этот период предшествовал непосредственно становлению почвоведения как науки.
В этот период сформулированы основные принципы агрикультурхимии (М.Э .Вольни, А.Д. Теер, Г. Дэви, М.Г. Павлов, Я. Берцеллиус, Ю. Либих, Ж.Б. Буссенго), когда почва рассматривается лишь как источник элементов питания. Геер выдвинул гумусовую теорию, т. е. растения питаются органическим веществом почвы.
Второе научное направление связано с именами немецких учёных агрогеологов К. Шпренгеля и Ф.А. Фалла. В 1873 году появилась монография К. Шпренгеля «Почвоведение или наука о почвах».
Агрогеологическое направление – почва рассматривалась как рыхлая горная порода, образующаяся из плотных горных пород в процессе выветривания. Растениям отводилась пассивная роль перехватчиков элементов питания, высвобождающихся при выветривании.
В 1851 году К.С. Веселовский и в 1879 г. В.И. Чаславский составили первые почвенные карты. Но все учёные этого периода оставались ещё на старых позициях представлений о почве, как о косной среде произрастания растений.
7. Период создания современного генетического почвоведения – (конец XIX – начало XX веков) – основоположник В.В.Докучаев. Он показал, что почва – это самостоятельное естественно-историческое тело природы, отличное от других природных тел, развивающееся исторически из горных пород во времени под влиянием одновременной и совокупной деятельности воды, воздуха и организмов. Как всякое природное тело имеет своё строение и специфические свойства, живёт своей «жизнью», имеет возраст и закономерное распространение по поверхности Земли.
В этот период были сформулированы теоретические концепции генетического почвоведения: учение о почвах как самостоятельном теле природы; учение о факторах почвообразования; о зональности почвенного покрова; разработаны методы почвенных исследований – а) профильно-морфологический, б) сравнительно-морфологический, в) заложены основы современной картографии. Сформировалась школа почвоведов (Н.М. Сибирцев, А.Р. Ферхмин, В.П. Амолицкий, Ф.Ю. Левинсон-Лессинг, И.К. Кытманов, А.Н Краснов, В.И. Вернадский, Г.Н. Танфильев, Г.Н. Высоцкий, К.Д. Глинка, С.А.Захаров, Н.А. Димо, Г.Ф .Морозов (основные современные учения о лесе), Л.И. Прасолов, Б.Б .Прасолов). Издан учебник К.Д. Глинки «Почвоведение».
В Европе также идёт бурное развитие почвоведения. Первая (1909) и вторая (1910) агрогеологические Международные конференции проходили с участием русских почвоведов.
8. Период развития докучаевского почвоведения и становления новой науки (1916-1940гг.).
В этот период собран огромный материал о химической, физической и минералогической характеристике почв разных стран; сформулированы основные концепции по физике, химии и биологии почв; шла интенсивная дифференциация науки и оформление специализированных направлений; создано Международное общество почвоведов (1924); в Риме прошла 4ая международная конференция; создан почвенный институт им. В.В. Докучаева (1927); идеи В.В. Докучаева признаны во всём мире.
Почвоведение оформилось в самостоятельную отрасль естествознания, имея собственный предмет и методы исследования. В почвоведении выделились разделы: химия, физика, география, минералогия, биология почв, развивалось сельскохозяйственное почвоведение.
9. Период интенсивной инвентаризации почвенного покрова мира и развития международного сотрудничества в почвоведении (30 лет после второй мировой войны).
Главной чертой этого периода является интенсивное исследование почвенного покрова бывших колониальных и полуколониальных стран Азии, Африки, Латинской Америки и создание в развивающихся странах мира национальных кадров почвоведов. В этот период разработан международный проект создания почвенной карты мира (1960); в Амстердаме открыт международный почвенный музей; созданы новые представления о генезисе почв и их географии, о процессах почвообразования, выполнена классификации почв, описаны их новые типы.
10. Период интенсификации работ по охране и рациональному использованию почвенного покрова (н.в.). Он связан с осознанием в глобальном масштабе экологических проблем, с которыми столкнулось человечество во II половине XX века в результате кумулятивного эффекта природопользования предыдущих эпох и современного интенсивного социально-экономического и научно-технического развития.
Проблема состояния почвенного покрова, поражённого деградационными процессами и подверженного относительному (вследствие роста населения) и абсолютному разрушению. Этим проблемам посвящены Международные конгрессы почвоведов, начиная с 10-го (Москва, 1974). Были разработаны такие документы как Стокгольмское воззвание по проблемам окружающей среды (1972), Самаркандское воззвание по вопросам земельных ресурсов (1976), Всемирный план борьбы с опустыниванием (1977), Всемирная почвенная хартия (1981), Основы почвенной политики (1981), Основы мировой почвенной политики (1982). Кроме того, 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 картирования опустынивания (ФАО, ЮНЕП);
- ряд проектов в оказании помощи развивающимся странам в охране и рациональном использовании почв и почвенного покрова.
Почвоведение наука живая и постоянно развивающаяся. В настоящее время это уже инструментальная наука. Из науки инвентаризации природы она превратилась в науку управления природой. На протяжении всей своей истории почвоведение развивалось на основе производственных задач, возникавших перед человеком, особенно перед земледельцем.
Основная задача почвоведения сейчас – обеспечить сохранность почвенного покрова планеты для грядущих поколений с улучшенным состоянием и обеспечить максимальное получение биологической продукции с минимальной площади для удовлетворения всё растущих потребностей развивающегося человечества.
Связь почвоведения с другими науками. Почвоведение тесно связано практически со всеми науками и занимает определённое место в системе наук: прикладные науки в отраслях народного хозяйства; земледелие, агрохимия, лесоводство, мелиорация, здравоохранение, криминалистика, инженерное строительство, охрана окружающей среды; естественно-исторические науки: биология, геология, география; фундаментальные науки: математика, физика, химия. Современное генетическое почвоведение развилось из геологии и до сих пор сохраняет её методические и методологические подходы.
Изучение геологического строения и геологической истории земной поверхности в целом или отдельной местности позволяет правильно понять генезис почв и почвенного покрова, пространственную дифференциацию почв.
Петрография, минералогия, кристаллография дают почвоведам методические основы исследования минералогического состава и закономер-ностей его формирования и трансформации.
Гидрогеология помогает решать вопросы формирования и функционирования водного режима почв. Методы динамической геологии позволяют познать генезис и эволюцию почв.
Геоморфология помогает оценить роль рельефа в почвообразовании и географии почв. С помощью знаний по геодезии и картографии составляются почвенные карты. Почвоведение тесно связано с геохимией (особенно биогеохимией и гидрохимией) в вопросах изучения процессов и закономерностей миграции и трансформации веществ на поверхности Земли.
Климатология и метеорология помогают оценить роль климата и атмосферных факторов в почвообразовании, в создании почвенных режимов и в географическом распространении почв на земной поверхности.
Почвоведение широко использует методы и подходы микробиологии, биохимии, физиологии растений, тесно связано с ботаникой, зоологией и экологией растений и животных. Вся химия почв связана с использованием методов и подходов химических наук: аналитической химии, физической, коллоидной.
Почвоведение тесно связано с математикой: широко используются статистические и вероятные подходы для оценки почвенной неоднородности разных уровней и оценки почвенного плодородия (бонитировка почв); математически описываются физические и химические процессы в почве; проводится имитационное математическое моделирование почвенных процессов, таких как передвижение воды и солей в почвах.
Такое широкое применение подходов и методов разных наук в почвоведении связано с особенностями почвы, как природного тела, её формированием и существованием на границе взаимодействия геосфер Земли, изучаемых разными циклами наук. Созданная В.В. Докучаевым методология генетического почвоведения явилась плодотворной основой формирования ряда новых наук – ландшафтоведения, биогеохимии, лесоведения, агролесомелиорации, геохимии ландшафтов, геоботаники, биогеоценологии.
На базе докучаевской методологии его ученик академик В.И. Вернадский создал основы современного учение о биосфере и ноосфере.
Существенную роль докучаевские концепции сыграли в развитии современной экологии и учения об окружающей среде.
Принятый сейчас в науках «экологический подход» - это не что иное как классический докучаевский подход к изучению природных явлений.
В почвоведении выделяется два главных направления: фундаментальное, или общее, почвоведение и прикладное, или частное, почвоведение.
Фундаментальное почвоведение (педология) изучает все особенности почв природного тела, и в нём выделяются следующие разделы:
- педогностика (морфология, химия, физика, минералогия, биология, энергетика почв) изучает вещественный состав, свойства и строение почв;
- педография (география, картография, систематика, экология, оценка и информатика) изучает пространственное распространение и разнообразие почв на земной поверхности;
- историческое почвоведение (генетика почв и палеопочвоведение) изучает генезис и эволюцию почв в общей истории Земли;
- динамическое почвоведение (плодородие, мелиорация, технология, эрозия, охрана почв) изучает процессы почвообразования и современных почвенных режимов;
- региональное почвоведение изучает особенности почв в регионах;
- история и методология науки - часть общего науковедения, получившего интенсивное развитие в связи с возросшей ролью науки в производственной деятельности человека.
Прикладное почвоведение изучает различные аспекты использования почвы человеком, и в нём выделяются следующие направления:
- сельскохозяйственное почвоведение (агропочвоведение) определяет рациональную организацию территории, изучает наиболее продуктивный и экономически целесообразный севооборот и набор культур, определяет способы механической обработки почв, пути и методы повышения плодородия и поддержание его на высоком уровне для обеспечения оптимальной биологической продуктивности, разрабатывает пути и методы защиты почв от загрязнения и т.д.
- мелиоративное почвоведение служит теоретической основой комплексной мелиорации почв инженерно-техническими, химическими, биологическими и агротехническими методами;
- лесное почвоведение обеспечивает научную основу продуктивности леса, создание наиболее продуктивных и экологически и экономически целесообразных лесных искусственных насаждений, лесомелиоративных мероприятий;
- санитарное почвоведение занимается обезвреживанием различных производственных, бытовых и сельскохозяйственных отходов, географией болезней растений и животных, борьбой с патогенными организмами, защитой растений, животных и человека от радиационного поражения;
- инженерное почвоведение по задачам смыкается с грунтоведением и инженерной геологией, рассматривая почву как основание для сооружений и коммуникаций или как строительный материал;
- экологическое почвоведение изучает роль и взаимосвязь почвы с компонентами экосистемы.
Методы исследований. В почвоведении используется широкий комплекс методов исследования, адекватных её специфике как природного тела.
Профильный метод – разработан В.В.Докучаевым, лежит в основе всех почвенных исследований и требует обязательного изучения почвы с поверхности на всю глубину её толщи последовательно по генетическим горизонтам вплоть до материнской породы и составления изучаемых свойств или параметров почвенного профиля. Метод отражает природные закономерности вертикальной анизотропности почвы, развития почвообразовательного процесса и почвенных режимов.
Морфологический метод – изучает строение почвенного профиля и является базисным при проведении полевых исследований и составляет основу полевой диагностики почв (разработан В.В. Докучаевым).
Сравнительно-географический метод – основан на сопоставлении почв и соответствующих факторов почвообразования в их историческом развитии и пространственном распространении, позволяет делать обоснованные заключения о генезисе почв и закономерностях их географии.
Сравнительно-исторический метод – базируется на принципе актуализма, даёт возможность исследовать прошлое почв и почвенного покрова на основании изучения современной ситуации. Детальное изучение погребённых почв и горизонтов, реликтовых признаков почв и их сопоставление с современными процессами лежат в основе палеопочвоведения – науки о прошлых почвах и о признаках прошлых эпох в современном почвенном покрове.
Метод почвенных ключей основан на детальном генетико-географическом анализе небольших репрезентативных участков ключей и интерполяции, полученных таким путём, заключений на крупные территории с однотипной структурой почвенного покрова.
Метод почвенных монолитов базируется на принципе физического моделирования почвенных процессов на почвенных колонках ненарушенного строения.
Метод почвенных лизиметров используется при изучении процессов вертикальной миграции веществ в природных условиях.
Метод почвенно-режимных наблюдений применяется для исследований кинетики современного почвообразования на основе измерения различных параметров в течение длительного времени через заданные промежутки времени (влажность, температура, содержание гумуса, азота и других элементов). Метод лежит в основе биосферных мониторинговых исследований.