2.1 Агрогеология, начало биологии почв и возникновение почвенной картографии: ретроспектива исследования. Дискуссия о черноземе

в 40-70 годы XIX века.

Успехи химии почв не адекватно отразились на практической агрономии. В сельскохозяйственных сочинениях, число которых было весьма велико в разных странах, вопрос о почве освещался чаще всего достаточно примитивно, с позиций XVIII века. Химия почв того времени не вывела понятие «почвы» за пределы её пахотного слоя, который казался единственно важным, так как именно он обрабатывался и удобрялся. На помощь пришла геология, в которой к этому времени уже выделились минералогия и петрография.

Первым из специалистов-минералогов почвами заинтересовался академик В.М. Севергин (1765-1826 гг.), известный как химик, географ и создатель русской научной терминологии. В минералогии он явился продолжателем идей Ломоносова и выполнил его завет о создании труда по минералогии нашей страны. В 1809 году Севергин выпустил «Опыт минералогического землеописания Российского государства», который оказал большое внимание на развитие почвоведения. Первый том содержит описание гор и равнин России; второй обнимает «показание минералов по губерниям». Автор отмечает распространение в различных частях России черноземов, глинистых почв сухих степей, песков, солончаков, болотных, луговых почв и т.д. Он предполагал, что все почвы распределяются по территории не случайно, а в связи с изменением климата. Под чернозёмом Севергин понимал всякую богатую перегноем растительно-наземную почву. Здесь дано достаточно подробное описание внешнего вида верхнего слоя чернозёма, отмечены некоторые его химические и физические свойства, подчеркнут органо-минеральный характер черноземной почвы. Севергин с позиции химии понял геобиологическую сущность чернозёма и почвы вообще. Внёс большой вклад в создание русской терминологии.

Во втором десятилетии ХIХ века приводились различные сведения о почвах, понимаемых преимущественно в петрографическом аспекте. Несколькими десятилетиями позднее почвой в связи с её оценкой, а затем и картографированием глубоко занялась большая группа геологов, преимущественно немецких, среди которых выделялись Г. Берендт, Ф.А.Фаллу, Ф. Зенфт, Р. Баунгарт, М. Феска, А. Новацкий.

Ученые, получившие наименование агрогеологов, в общем, резонно считали, что агрономия, не имея на то права, узурпировала почву как объект исследования, сужая ее трактовку до восприятия лишь пахотного слоя, который тоже исследовался односторонне и утилитарно. На самом деле почвоведение - ветвь геологии, а почва - землистая, поверхностно лежащая порода, которая, поскольку она используется в земледелии, нуждается в агрономической характеристике под углом зрения ее физической натуры и химического состава. Наиболее ортодоксальным сторонником этого направления был Берендт.

Классиком агрогеологии и, по мнению некоторых, почвоведения был Ф.А. Фаллу (1795-1877 гг.), посвятивший «педологии» (от греческого корня «pedon» - почва) всю свою жизнь неутомимого труженика и аскета. Он утверждал, что «почва» не имеет ничего общего с растением, ни с любым другим органическим веществом... она могла бы быть сравниваема только лишь с неорганическими телами и в особенности с минералами». Однако дар наблюдательности, присущий Фаллу, позволил ему увидеть различия между почвой и подстилающей её породой. Эти различия состоят в трех главных особенностях почвы: зависимости от рельефа, меньшей мощности в сравнении с породой и ничтожной твердости и связности, большей пористости и проницаемости. Взгляду Фаллу на почву был присущ дуализм: почва мёртвая, она объект геогнозии; жизнь в ней присутствует автономно.

Близкие взгляды развивали другие немецкие агрогеологи даже через много лет после выхода в свет «Педологии» Фаллу; эти идеи проникли в Австро-Венгрию (Lorenz,1866), Францию (Meunier,1875) и другие страны. Они породили крайние степени «геологизма» в трактовке почвы, и в 1872 году В.Гамм заявил, что «строго научного» почвоведения вообще не существует: «оно совершенно сливается с учением об образовании земли. Поэтому не существует ни естественнонаучного, ни сельскохозяйственного почвоведения; подобные обозначения не только не состоятельны, но даже бессмысленны». Отсюда нарастание упрощения дефиниции почвы.

В России одним из центров агрогеологии был университет в Дерпте. Там работал А. Петцгольд, изучавший чернозёмы и другие почвы с геологической точки зрения. Его сменил И.Лемберг, видный кристаллохимик и минералог, который исследовал поглотительную способность почв ряда прибалтийских районов Европы и пришёл к заключению, что почвоведение есть часть химической геологии.

Агрогеологи создали классификацию почв. Фаллу и его последователь А.Майер делили их на два основных класса: первичные и наносные. Первые подразделяются на образования из кристаллических пород (гранита, порфира, базальта) и из осадочных (песчаников, глин, известняков). Для наносных почв повторялась классификация Тэера.

Н.М.Сибирцев критиковал эти и подобные классификации, но отмечал полезность учёта петрографического характера почв, особенно «скелетных и грубых». Однако классификация Фаллу, вероятно из-за своей обстоятельности и наукообразия, имела успех, в том числе в практических работах по почвовенной картографии.

В. Кноп (1817-1891 г.г.) предложил классификацию почв по химическому составу с разделением на три класса: силикатные (глинозёмные, железистые, песчаные), карбонатные (известковые, доломитные), сульфатные (гипсовые, ангидритовые). Более мелкие подразделения почв он устанавливал по процентному содержанию в них песка, различных силикатов, карбонатов и т.д. Конечно, такая классификация могла иметь ограниченное применение, и Кноп теперь более известен как автор метода определения гумуса в почве.

Представители агрогеологического направления определяли физические свойства почвы - их плотность, отношение к воде и теплу. Наибольшего успеха в этом достиг немец Шумахер. В России Н.И. Железнов в 1851 году сконструировал специальный «динамометрический лом» для определения в поле вязкости почвы, что было важно при решении вопросов её обработки.

Для почвоведов представляла интерес классификация типов земных пространств, предложенная немецким геологом и географом Ф.П. Рихтгофеном (1833-1905 гг.), известным исследователем китайских лёссов, которым он приписывал эоловое происхождение. Земные пространства он делил на элювиальные с остаточными почвами уравновешенной денудацией, остаточной денудацией, с преобладанием водных наносов, эоловых наносов.

В итоге подчеркнуто, что геологический подход к почве породил ответную реакцию. Почва того времени определялась как «живой организм» (Фогель), «посредница в развитии органической жизни» (Феска), «драгоценный хлебный пласт» (Гюмбель), «нечто живое» (Дегерен). В самих же классификациях почвы намечалось некоторое ограничение чисто геологического подхода. Однако это не изменило их сути, а придало им черты эклектизма, который редко бывает продуктивным.

Первые попытки картографирования почв предпринимались еще в начале ХVIII веке. На многих картах французских поместий 1715-1783 годов выделялись почвы - «поля» для пшеницы, конопляников, виноградников; образцы таких карт опубликованы французским историком М.Блоком (1957). Некоторые элементы показа земельных угодий с отражением качества почв были на планах «Генерального межевания» в России в 60-х, 70-х годах XVIII века. Более точно и основываясь на данных традициях кадастра земель такие работы проводились в Эстляндии и Курляндии.

Многолистная карта части Восточной Европы («от Балтийского моря до Дуная и Днепра») была составлена в 1806 году известным польским просветителем и геологом, Станиславом Сташицем (1755-1826 гг.). Она представляет собой любопытный образец комплексной геолого-геоморфолого-почвенной карты. Рельеф показан «курганчиками», минералы и горные породы - номерами. Исторически такой этап картографии почв, когда они показываются совместно с рельефом и горными породами, неизбежен.

Почвенную карту территории «от Прута до Ингула» (Бессарабия и Херсонская губерния) составил в 1856 году А.И. Гроссул-Толстой. Она была разделена на четыре более или менее широтных полосы, сменявшие одна другую с севера на юг.

На 50 - 60-е годы приходится расцвет почвенной картографии в Германии, Франции, Австрии, Нидерландах, Бельгии; базировалась она целиком на идеях и классификациях агрогеологии. Во Франции в 1857 году Сенармон выпускает карту департамента Сены и Марны; в 1862 году известный инженер А.Доллес - «агрономическую карту окрестностей Парижа». В 1852 г. в Бельгии принимается правительственный декрет о

необходимости «издать земледельческую карту, основанную на геологических данных и статистике земледелия», т.е. имелось в виду придать карте и кадастровую направленность. Дважды - в 1871 и 1889 годах такие карты издавались.

В 70-х и 80-х годах для разных частей Пруссии составлялись карты детальных масштабов вплоть до 1:25000. Началась такая же работа в Швеции. Аналогичный характер имели исследования почв Батана (ныне территория Югославии), песчаных областей Венгрии, других частей этой страны, района знаменитых Токайских вин и другие, проведенные в 1852-1880 годах Р.Хауером, И.М. Мозером и более всего И.Сабо.

В 1885-1887 годах в Японии немец М.Феска опубликовал агрогеологическую классификацию и схематическую карту почв страны.

Велико было влияние взглядов Рихтгофена, который на примере стран Дальнего Востока доказывал, что в результате усиленного выветривания, свойственного этому климату, почвы неизбежно теряют питательные вещества. В связи с этим в Японии приобрели популярность идеи, с одной стороны Либиха (полный возврат), а с другой - Мальтуса (убывающее плодородие). К 1900 году для значительной части страны были составлены агрогеологические карты уже при участии японских ученых. Японские почвоведы в 1964 году так сформулировали недостатки «метода Феска» применительно к их стране: классификация почв и карта были чисто геологическими, почва делилась на 13 классов только «по текстуре» отсутствовала связь с практикой.

Возвращаясь к наиболее детальным прусским картам, отметим их важные черты: число выделов было на них велико; например, «дилювий» («моренные почвы») делились на 14 категорий, а аллювий- на 32. Почвы как геологические образования (например, «долинный аллювиальный песок» или «мергель с супесчаной корой выветривания») обозначались цветом; гранулометрия - буквами: S-песок, L- суглинок и т.д. Для показа строения почвы и ее физического состояния, важных для земледелия, применялись буквенно-числовые формулы. На некоторых картах Орта, Креднера, Берендта, Бенигсен-Фердера условными знаками показывалась общая мощность почвы, чередование слоев, наличие извести, мелкозема.

Метод формул получил распространение на французских, шведских картах. Конечно, эти карты были не генетическими, но определенная польза от них была; отдельные земледельцы и агрономы научились применять их в практических целях. В ряде стран составление почвенных карт стало возводиться в ранг государственного мероприятия, финансировалось и служило основанием для взимания налогов. Что касается интереса агрогеологов к петрографии и минералогии почв, то он, правда уже на другой основе, возродился в наше время. В России задачи картографирования почв в додокучаевский период решались иначе, чем на Западе. В 1797 году в стране учреждается «Депо карт», в 1812 году оно переводится в состав Военного ведомства, которое силами офицеров Генерального штаба приступает к составлению военно-топографических карт губерний и описаний к ним. Это были объемистые сочинения страноведческого характера, серьезные по содержанию, особенно для пограничных губерний. На военно-топографических картах точно наносились многие важные для ведения военных действий элементы почвенного покрова: песчаные почвы, болота и заболоченные почвы, солончаки, речные поймы, овраги, пашни, луга, лесные массивы.

В 1838 году Министерство государственных имуществ приступило к кадастровым работам для «уравнения денежных сборов с государственных крестьян». Были созданы особые кадастровые отряды, которые на местах давали достаточно подробное описание внешнего вида верхнего слоя чернозёма, отмечали некоторые его химические и физические особенности, разделяли почвы на группы, наносили их на карты: эти данные обобщались по губерниям. С 1838 по 1867 год были составлены кадастровые почвенные карты по 16 губерниям Европейской России. Докучаев в 1879 году, ознакомившись с этими картами, сказал, что это «богатейший, единственный в своем роде материал для изучения наших почв». Конечно, земли оценивались в сравнительном аспекте: лучшие, худшие и т.д., но уже применялись такие понятия, как суглинок, глина, чернозем.

В 1843 году министр государственных имуществ П.Д. Кисилев предписал собрать сведения по географии, почвам, сельскому хозяйству для составления «хозяйственного атласа России». Активными участниками этой работы были А. П. Заблоцкий-Десятовский, Н.А.Жеребцов, К. С. Веселовский.

Первая почвенная карта Европейской России в масштабе 200 верст в дюйме была составлена экономистом и климатологом К.С. Веселовским (1819-1901 гг.) и издана в 1851 году. Затем карта была дополнена и исправлена «сообразно имевшимся тогда новым сведениям» и издана в 1857 году в Хозяйственно-статистическом атласе Европейской России. На карте «изображены только главные, преобладающие в каждой местности виды почв», а именно: «1) чернозем, 2) глина всех цветов, 3) песок, 4) суглинок и супесок, 5) ил, 6) солончак, 7) тундры и болота, 8) каменистые места».

В 1873-1879 годах было предпринято издание новой почвенной карты Европейской России (без Финляндии и Кавказа) в более детальном масштабе - 60 верст в дюйме. Эту работу провел известный экономист и статистик В.И. Чаславский (1837-1878 гг.), которому на последнем этапе помогал В.В. Докучаев. В отличие от ранее изданных почвенных карт, было дано достаточно подробное описание внешнего вида верхнего слоя чернозёма, отмечены некоторые его химические и физические особенности (для различных почв). Так, например, чернозем впервые разделен на песчаный, супесчаный, суглинистый и глинистый. Впервые выделены «подзол», «серая земля (переход к чернозему)», чернозем «тучный» и «известковый», солончаки и др. Карта имела большой успех и ее рукописный экземпляр в 1873 году экспонировался на всемирной выставке в Вене. Карта была издана с пояснительным текстом Е.Б.Докучаева в 1879 году, уже после смерти Чаславского. Докучаев очень критически оценивал эту карту, но, несомненно, знакомство с ней явилось для него, а также для Н.М.Сибирцева, А.Р.Ферхмина, П.А. Замятченского и других одной из побудительных причин интереса к почвам и географии.

В итоге за период 40-70-х годов XIX века, в отдельных регионах (Заволжье, юго-запад, юг) были сделаны важные открытия, показавшие полосное расположение разных чернозёмов, их связь с высотами местности, различия по гранулометрическому составу, гумусности; были собраны новые сведения о распространении чернозёмов по губерниям, начали составляться почвенные карты с показом на них черноземов. Изучение и картографирование почв становится государственным делом.

Очень большое внимание уделяли почве Маркс и Энгельс. Этот вопрос интересовал их и как естественнонаучный и как социально-экономический. Они знакомились с трудами о почве Дэви, Либиха, вероятно и других ученых, с химическими основами земледелия видного русского ученого А.Н.Энгельгардта, геологическими и географическими трудами Ч.Лайеля и А.Гумбольдта.

Для понимания общей картины почвообразования интересны мысли Энгельса, высказанные в книге «Анти-Дюринг» (1878). О связи истории земной коры с процессом образования почвы Энгельс писал: «Так в течение миллионов столетий образуются все новые и новые слои,- они по большей части вновь и вновь разрушаются и снова служат материалом для образования новых слоев. Но результат этого процесса весьма положителен: это - образование почвы, состоящей из разнообразнейших химических элементов и находящейся в состоянии механической измельчённости, которая делает возможной в высшей степени массовую и разнообразнейшую растительность».

Маркс в «Капитале» и других работах в связи с исследованием генезиса земельной ренты много раз рассматривает вопрос о плодородии почвы и его формах. Очень важно понимание им двусторонности этого понятия. Он считал плодородие «объективным свойством почвы», но одновременно подчеркивал, что «экономически оно все же постоянно подразумевает известное отношение — отношение к данному уровню достаточно подробное описание внешнего вида верхнего слоя чернозёма, отмечены некоторые его химические и физические особенности, развития химических и механических средств агрикультуры, а потому и изменяется вместе с этим уровнем развития». Интересно отметить, что Маркс считал почву обладающей плодородием от природы, от чего иногда даже отказывались Либих и Фаллу. Но успехи техники и земледелия в XIX веке убедили Маркса, что на естественное плодородие могут влиять удобрения, улучшенная обработка, мелиорация.

К.Маркс и Ф.Энгельс были озабочены сохранением и увеличением плодородия почвы. Это важно, тем более, что развитие гигантских городов, центров индустрии, «препятствует обмену веществ между человеком и землёй, т.е. возвращению почве её составных частей, использованных в форме средств питания и одежды, т.е. нарушает вечное и естественное свойство постоянного плодородия почвы». Установив несостоятельность так называемого закона убывающего плодородия почвы, Маркс убедительно показал обратное: «Урожайность земли может быть бесконечно повышена приложением капитала, труда и науки». Это было выражено Марксом ещё более афористически, когда он заметил, что почва «постоянно улучшается,

если правильно обращаться с ней».

Эти блестящие мысли К.Маркса и Ф.Энгельса не только подводили итоги достижения естествознания, в том числе и знаний о почве, но и определяли пути дальнейшего развития, опровергли «закон убывающего плодородия почвы» и связанное с ним мальтузианство; за симпатии к нему критиковался Либих, который не понимал, что его открытие решительно бьёт по этому реакционному течению в социологии.

Для возникновения теоретического почвоведения важны были не столько успехи почвоведения в Западной Европе, сколько судьба проблемы чернозёма в России. Правда, в середине XIX века эта проблема интернационализировалась, становясь научным фундаментом химических и механических средств агрикультуры, а потому и изменяется генетическое почвоведение, хотя вокруг него разгорелись жаркие дискуссии. Это период рассмотрен Докучаевым в «Русском черноземе».

В 1840 году знаток степей юго-востока России Э. А. Эверсман в книге «Естественная история Оренбургского края», рассматривая почвы и растительность степей, пришел к выводу, что они «в течение веков, а может быть и тысячелетий, от ежегодно умирающей и возобновляющейся растительности покрылись слоем тука, или чернозема». К такой трактовке примкнул французский геолог Ю. Гюо, путешествовавший по степям России. Его работа была издана в Париже, и чернозем стал более известен в Западной Европе.

Однако возродилась морская гипотеза. Английский геолог Р.Мурчисон (1792-1871 гг.), побывавший в 1841 году в России и знавший о «народном взгляде» на образование черноземных почв в результате разложения растительных остатков, категорически отрицал, утверждая, что чернозем - темноокрашенный осадок ледникового моря: «усматривая однообразное сложение чернозема на столь огромных площадях... мы считаем себя вправе отрицать все теории, по смыслу которых происхождение чернозема приписывается единственно материковым, ныне деятельным причинам». Морской гипотезы придерживался ученик Либиха, химик и агроном А. Петцгольд. Геологическая несостоятельность воззрений Мурчисона и Петцгольда выяснилась скоро, они накопились в противоречии и с научными данными того времени. В частности, представления об единообразии чернозема на большом пространстве по мощности и окраске не вязались с имевшимися наблюдениями.

В противовес морской возникла гипотеза болотного генезиса черноземов, впервые высказанная палеонтологом Э.И.Эйхвальдом в труде «Палеонтология России» (1850). Он утверждал, что можно допустить только одно «новейшее происхождение чернозема из болот и тундр», протекавшее в историческое время. Эйхвальд ссылался на Геродота, по которому юг России будто бы представлял собой массу непроходимых болот; приводил утверждения о сходстве некоторых черноземов юга страны с торфом и нахождении в них остатков водных (но не морских) организмов.

Известный геолог Н.Д.Борисяк высказался за болотное происхождение чернозема, добавив, однако, что после удаления воды черный болотный ил, «от влияния перемен воздушных, новой земной растительности, разрыхляясь, мог преобразоваться в настоящий чернозем».

Такую трактовку можно считать прообразом современной концепции обязательной для черноземов гидроморфной стадии. Геолог Ф. Ф. Вангенгейм фон Квален выдвинул своего рода болотный «эквивалент» ледниково-морской гипотезы, полагая, что ледниковый «потоп» захватил с севера огромные массы торфа и других растительных остатков и перенес их на юг. При этом они истирались, измельчались, смешивались с минеральным илом, и так образовался чернозем. Болотную гипотезу в разных ее вариантах поддерживали и другие ученные, преимущественно геологи (Романовский, 1863; Tudwig, 1862).

Сторонники морской и болотной гипотез резко критиковали своих противников, одновременно отвергая теорию о растительно-наземном образовании чернозема. Агрессивность Мурчисона, Борисяка, Эйхвальда толкала к решительным действиям сторонников этого взгляда. Интересно, что даже Борисяк не мог обойти существовавшее на Украине «общенародное мнение о происхождении чернозема от согнивания растений (степных), при содействии атмосферных влияний, от замешивания образовавшегося перегноя с рыхлыми суглинками подпочвы». Такой взгляд на генезис чернозёма поддерживался и учеными,

начиная с Гебенштрейна и Ломоносова, а в середине прошлого века такую точку зрения разделяли Герман, Эверсман, Гюго.

Всё это исторически подготовило теорию образования чернозёмных почв Рупреха, которого Докучаев считал «отцом научной постановки и самой разработки вопроса о происхождении нашего чернозема». Свой труд «Геоботанические исследования о чернозёме» (1866) Ф.И.Рупрехт (1814-1870 гг.), выступая против геологических концепций, начинал словами: «Чернозём представляет вопрос ботанический». По-новому вообще рассматривается вопрос о почве как растительно-наземном образовании. Рупрехт считал, что северная дерновая почва - «эквивалент чернозема». Образование обеих почв аналогично, но чернозем имеет большую мощность и содержит больше перегноя потому, что чернозёмная полоса древнее и характеризуется иной флорой, особенно степными злаками. В доказательство Рупрехт приводит многочисленные факты. Отвергая морскую и болотную гипотезы, он подчеркивал преобладание в черноземе минеральной части над органической, посветление почвы с глубиной, отсутствие в ней морских раковин. Рупрехт неясно понимал механизм образования чернозёма: отрицал роль в этом корневых систем растений, значение климата и материнских пород. Однако постановка вопроса о чернозёме была у него более фундаментальной, нежели у любого из его предшественников.

40-70-х годы ХIХ века происходили острые дискуссии о генезисе чернозёма, утверждалась растительно-наземная концепция, но морская и болотная гипотезы не сдавали своих позиций.