История развития почвоведения

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное агентство по образованию

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«ОРЕНБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Химико-биологический факультет

Кафедра общей биологии

КУРСОВАЯ РАБОТА

по дисциплине «Почвоведение и растениеводство»

История развития почвоведения

Исполнитель

Гринёв В.В.

Оренбург 2009

Содержание

Введение

1. Человечество познает почву

1.1 Сельскохозяйственные работы в древнем Египте и Азии

1.2 Почва у античных греков

1.3 Почва в римской агрокультуре

2. Почва в феодальную эпоху

2.1 Китай, Япония, Индия

2.2 Византия

2.3 Арабские халифаты

2.4 Западная Европа

2.5 Зарождение знаний о почве на Руси

3. Европейское возрождение

3.1 Век Ломоносова

3.3 Накануне возникновения генетического почвоведения

3.4 Питание растений и химия почв

3.5 Агрогеология и начало биологии почв

3.6 Возникновение почвенной картографии

3.7 Разгар дискуссий о черноземе в 40 - 70 года

4. В.В. Докучаев - основатель генетического почвоведения

4.1 Сооснователи

5. Дифференциация почвоведения в начале XX века

6. Торжество генетического почвоведения

6.1 Исследования Гедройца

6.2 Изучение почвенных ресурсов в СССР

6.3 География почв мира

6.4 Приближение к современности

Заключение

Список литературы

Введение

Упоминания о почвах, их описание, особенности земледельческого использования, характеристика производительности почв встречаются уже в древних рукописях и сочинениях. Однако потребовалось несколько тысячелетий для накопления знаний о почвах, прежде чем в конце XIX в. сформировалась сама наука о почвах -- почвоведение. И.А. Крупеников, изучавший историю почвоведения с древнейших времен до наших дней, выделил условно десять этапов становления и развития науки о почвах.

1. Период первичного накопления разрозненных фактов о свойствах почв, их плодородии и способах обработки. Он относится к времени неолита и бронзы, около 10 тыс. лет до н. э., когда зарождалось земледелие и человек начал сопоставлять почвы по их способности давать урожай.

2. Период использования почв в богарном и орошаемом земледелии. Почвы различались по качеству.

3. Период первичной систематизации знаний о почвах. Он продолжался с VIII в. до н. э. по III в. н. э.; к нему относятся трактаты Феофраста, Катона, Плиния, в которых постигалось существо почвы как природного явления. Особое значение имели труды римского агронома Колумеллы, которого иногда называют «Докучаевым античного мира».

4. Период интенсивных земельно-кадастровых работ эпохи феодализма. Он связан с описанием почв как земельных угодий для установления феодальных повинностей и привилегий. К работам этого периода относятся китайские кадастры, «Геопоники» в Византии, землеоценочные акты в Германии, Англии, Франции и других странах Западной Европы, «Писцовые книги» в России, оценка почв в Литве, Белоруссии и Украине.

5. Период зарождения современных представлений о плодородии почв, об их связи с горными породами. А. Тюрго выступил с обоснованием закона убывающего плодородия почв, Н. Валериус выдвинул гипотезу гумусового питания растений. М.В. Ломоносов в своих работах «Слово о явлениях воздушных», «О слоях земных» высказал современные для будущего XIX в. взгляды на почву и природу питания растений.

В 1765 г. в Петербурге было создано Вольное экономическое общество, которое публиковало труды по различным вопросам агрономии, в том числе по улучшению почв. Оно сыграло ведущую роль в осуществлении первых научных работ В.В. Докучаева -- основателя почвоведения. Ученых особенно интересовали самые плодородные почвы России -- черноземы.

6. Период развития агрогеологии и агрикулътурхимии. Он предшествовал периоду становления почвоведения как самостоятельной науки и связан с распространением капиталистического способа производства в земледелии Европы в XIX в.

В 1837 г. в монографии К. Шпренгеля «Почвоведение, или наука о почве» впервые было использовано слово «почвоведение». Однако в то время почвы все еще рассматривались наукой геологией.

7. Период создания современного генетического почвоведения. В 1851 г. была составлена почвенная карта европейской части России под руководством К. С. Веселовского. В этот период почвы усиленно изучают. Выдающиеся работы выполняет В. В. Докучаев, в 1883 г. выходит в свет его классический труд «Русский чернозем», в котором сформулированы основные положения науки о почвах.

Работа В.В. Докучаева заложила основу современного генетического почвоведения -- учения о природных и почвенных зонах, факторах почвообразования, понятия о почве как об особом естественно-историческом природном теле, профиль которой состоит из слоев, сформировавшихся под влиянием определенных процессов. В.В. Докучаев предложил первую генетическую классификацию почв.

С 1899 г. в Москве начал издаваться ежемесячный научный журнал «Почвоведение».

8. Период развития докучаевского почвоведения. Классические исследования провел К.К. Гедройц, изучавший поглотительную способность почв и их коллоидные свойства, на основе которых он обосновал мероприятия по известкованию и фосфоритованию кислых почв, гипсованию солонцов. Изучены вопросы микробиологии почв. Опубликованы крупные работы по географии и картографированию почв, эрозии почв и борьбе с ней.

Издан трехтомник «Почвы СССР» с обстоятельной характеристикой почв европейской части СССР, многотомник «Агрохимическая характеристика почв СССР», в котором в соответствии с административным делением СССР описаны природные условия формирования почв и агрохимические приемы повышения их плодородия.

9. Период лидирующего положения в мире докучаевского учения о почвах. Распространение докучаевского учения в других странах привело к развитию международного сотрудничества в области почвоведения, созданию в 1924 г. Международного общества почвоведов, первым президентом которого был избран К.Д. Глинка. В этот период проходило интенсивное исследование почвенного покрова стран Африки, Азии и Южной Америки, создавались национальные кадры почвоведов в результате международной помощи по линии ООН и двустороннего сотрудничества стран.

10. Период работ по охране и рациональному использованию почвенного покрова. Он включает новейшее время, когда возникли серьезные экологические проблемы, связанные с разрушением, деградацией и загрязнением почв.

Рассматривая историю почвоведения, убеждаешься в том, что развитие науки о почве тесно связано с решением производственных задач по получению необходимой растениеводческой продукции. Эти задачи остаются центральными и в настоящее время, но перед почвоведением стоят проблемы более углубленного изучения свойств почв и почвенных процессов, так как знания о них составляют научную основу для разработки новых, более эффективных приемов по повышению плодородия почв. [1]

1 Человечество познает почву

Десять тысяч лет назад человек совершил переход от собирательства и охоты к земледелию.

Самый примитивный способ обработки почвы -- мотыжный--требовал некоторых знаний о ее физических свойствах, к ним надо было приспосабливать конструкцию мотыг и родственных им орудий, от этого же зависел урожай. «Исходный пласт» земледелия в долине Иордана и в соседних местах, быть может, восходит к IX--X тысячелетиям до н. э. В районах Передней Азии между VII и III тысячелетиями до н. э. земледелие развивалось в местностях с песчаными и глинистыми почвами.

В лесистых и кустарниковых районах Азии, Африки, Европы, Центральной и Южной Америки люди довольно быстро перешли к подсечно-огневой системе земледелия. Она уже объединяла большую цепь технологических процессов, из которых многие были связаны с почвами: выбор лесного участка, подсека и пожог его, перемешивание золы с почвой, ее рыхление сначала палками, затем мотыгами, а, в конце концов, и плугами с металлическими сошниками. Возникали первые представления о роли золы в почвенном плодородии, ее значении для питания растений. Человек рано познал особенности почв, климата и ландшафтов предгорных территорий, которые явились первыми зачатками семи установленных Н.И. Вавиловым центров мирового земледелия. Из предгорий оно перешло в долины рек с их плодородными аллювиальными почвами. Знание пойменных почв и ландшафта, явилось предпосылкой для перехода к орошаемому земледелию. [2]

1.1 Сельскохозяйственные работы в древнем Египте и Азии

Почвы делились на «пшеничные», подвергаемые искусственному затоплению; водно-болотные, предназначенные для культивирования гидрофильных растений и разведения птицы; «степные», не затопляемые Нилом. Почвы виноградников и садов ценились особо.

Египтяне хорошо знали механические -- строительные свойства своих почв и подстилающих горных пород, понимали сущность кальматажа и умели его регулировать («висячие» сады ассирийской царицы Семирамиды). Сделаны они были, но преданию, на искусственных террасах, куда был принесен мелкозем, затем были высажены декоративные и плодовые деревья. Почва садов искусственно орошалась.

В Индии и Китае задолго до нашей эры существовали разные виды земледелия, то это справедливо для Передней Азии и обширной области Средиземноморья, здесь переплетались пять видов земледелия: подсечно-огневое, «предырригационное», поливное, неполивное средиземноморского типа; земледелие, «связанное с разведением клубневых и корневых растений». Все эти виды земледелия так или иначе связаны с определенными знаниями о почве. Средиземноморское земледелие на маломощных каменистых почвах требовало, с одной стороны, их сохранения, а с другой - частых рыхлений для поддержания нужной влажности.

«Клубневое земледелие» чаще базировалось на рыхлых и легких почвах. Со свойствами почв и видами земледелия тесно связана длительная эволюция почвообрабатывающих орудий, изобретение и дальнейшее совершенствование плуга.

Металлические части плуга в Передней Азии встречаются с III тысячелетия до н. э. В Древней Месопотамии известны два типа плугов -- легкий и тяжелый. Первый применялся на легких и мелких почвах, его обычно тянули ослы. Тяжелый плуг появился позднее. Он предназначался для связных и мощных почв, в него впрягали пару, четверку или шестерку быков. У народа майя сначала господствовала подсечно-огневая система земледелия. Субтропические почвы, вообще очень нестойкие, быстро истощались. Самые плодородные использовались подряд не более 3--4 лет, затем их надо было на 6--10 лет оставлять под лесом. Существовало в Южной и Центральной Америке и настоящее орошение.

В этот период люди многое узнали о почве и научились не только ее обрабатывать, но и переделывать.

1.2 Почва у античных греков

К древним грекам восходят сохранившиеся до нашего времени агрономические, биологические и географические сочинения, в которых немало говорится о земле - почве, ее плодородии, свойствах.

В эпоху эгейской культуры (II тысячелетие до н.э.) грекам были известны различия между почвами, усвоены приемы их обработки в рамках сухого земледелия средиземноморского типа. В Греции выпадало мало осадков, все земледелие было направлено на сбережение почвенной влаги.

Учение греков о почве достигло расцвета в V--IV вв. до н.э., во времена Эмпедокла, Аристотеля и его учеников. Они обобщили не только богатый опыт использования почв в земледелии Греции, но и сведения, почерпнутые у народов других стран, особенно Египта и Двуречья, а также собранные во время военных походов и путешествий. Зная о разнообразных качествах почвы, они рассматривали процессы, происходящие в ней. Аристотель и Феофраст полагали, что «почву и ее природу следует рассматривать как женщину и мать».

Профиль почвы у греков трактуется преимущественно в агрономическом аспекте. Главное качество почвы -- плодородие. Греки видели в почве тело, меняющееся во времени. Кроме этих поэтических представлений о почве начали формироваться и взгляды на нее, близкие к научным.

Сведения о почвах Греции, их использовании и обработке приводятся в трактате «О домашнем хозяйстве» знаменитого древнегреческого историка и писателя Ксенофонта. Знания о почве и тогда связывались с ее воздействием на растения. Этому уделил большое внимание первый ботаник древнего мира Феофраст из Эреса.

Древнегреческая наука была единой, в ней лишь намечалась дифференциация. Тесно сливались друг с другом история и география. Огромный вклад в первоначальное становление географии, во всяком случае страноведческой ее ветви, внес Геродот из Галикарнаса. В главном его сочинении «История в девяти книгах», полностью дошедшем до нас, содержится много сведений страноведческого характера. Плавание по Нилу и осмотр его берегов натолкнули Геродота на мысль что, большая часть этой области является наносной землей. Почву Ливии Геродот называет «красной», о ряде мест говорит, что почва там светлая. По-видимому, именно он первым применил цветовой принцип к наименованию почв; это у него заимствовал Феофраст, часто ссылавшийся на Геродота.

В IV в. до н. э. Эвдокс Книдский предположил, что у Земли есть пояса.

Эратосфен (ок. 276--194 гг. до н. э.) -- автор сочинения «Географические записки» -- впервые определил длину земного меридиана. Он выделял пять поясов, различающихся по климату. Ему же принадлежит другая попытка географического районирования -- разделения суши на крупные регионы.

Феофраст предположил, что почва -- нечто особое и важное, ей присуще профильное строение; плодородие -- ее основное качество, она изменчива в пространстве и имеет свои особенности; растения--дикие и культурные.

1.3 Почва в римской агрокультуре

Греческая агрономия была преемницей древневосточной, точно так же сельскохозяйственные знания римлян развивались под влиянием знаний греков.

Со времени появления рукописи Катона, начинается блестящая эпоха римской агрономии, которая продолжалась до начала V в. н.э. и завершилась сочинением Палладия. На протяжении всего этого времени римляне настойчиво интересовались почвой как главным объектом любой агрономической деятельности.

Марк Порций Катон Старший (234--149 гг. до н.э.) --автор многих произведений, не дошедших до нас, но его трактат «О земледелии», появившийся впервые около 160 г. до н.э., полностью сохранился. Он дает ряд советов о глубине вспашки, применении тех или иных плугов. Катон подробно разбирает вопрос о навозе, доходя до тонкостей. Даются очень детальные советы по выбору почв для разных сортов оливы и винограда. В течение примерно ста лет труд Катона был на вооружении земледельцев.

Марк Теренций Варрон (116--27 гг. до н.э.) --В 37 г. до н.э. он завершил написание трех книг по сельскому хозяйству. Он обобщил новые сведения о земледелии и почвах, выйдя далеко за пределы Италии. Варрон предлагает самостоятельность земледелия как науки. Варрон при характеристике почв идет много дальше Катона и, используя широко сочинения Феофраста, дает классификацию почв Италии, выходящую, однако, за ее географические границы. Он сторонник внесения в почву навоза и первый выдвигает идею о «великом союзе» между земледелием и животноводством.

Гай Плиний Старший (23 или 24--79 в. н.э.) -- автор «Естественной истории» в 37 книгах, явившейся своеобразной энциклопедией естественнонаучных знаний античности, полагал, что плодородие почвы падает, и это нельзя компенсировать никакими самыми дорогими способами ее обработки.

Луций Юний Модерат Колумелла (I в. н.э.) написал трактат «О сельском хозяйстве», который сначала состоял из 4 книг, но к концу жизни автора был расширен до 12 книг. Труд Колумеллы представляет собой подлинную сельскохозяйственную энциклопедию, в которой обобщен весь опыт античной агрономии Средиземноморья, в том числе и знаний о почве. Комбинируя в меняющихся сочетаниях ряд категорий влажности (мокрая, влажная, сухая), тучности (тощая, средняя, жирная), плотности, каменистости и др., Колумелла создал логическую классификацию почв. Наравне с классификацией почв Колумелла предложил и классификацию удобрений. Он различал пять их основных категорий: навоз, минеральное удобрение, зеленое удобрение, компост, удобрение «земли землей».

Серьезным противоречием «римского почвоведения» или, лучше сказать, «почвознания» было широкое представление о разных почвах при отсутствии какой бы то ни было идеи о том, что такое почва вообще. [1]

2. Почва в феодальную эпоху

Феодализм в Европе охватывает период с V по XVII в. В одних регионах мира его элементы возникли значительно раньше, а в других он затянулся до XX в.

2.1 Китай, Япония, Индия

Китайцы в феодальную эпоху достигли большого искусства в изготовлении почвообрабатывающих орудий. В горных районах Южного Китая уже издавна все пространство «от подошвы до отвесных каменных вершин обработано в виде площадок, лежащих одна над другою». Террасирование горных склонов, как способ их освоения и борьбы с эрозией, возникло в ряде стран Юго-Восточной Азии.

Земледелие зародилось в Японии сравнительно поздно, что объясняют особенностями горнолесного ландшафта и задержкой в появлении земледельческих орудий. Позднее, в железном веке, японцы усовершенствовали ручные орудия обработки почвы. В IV--VII вв. шло строительство «великих каналов», водохранилищ, и в результате около 600 тыс. акров земли стало использоваться для посевов. У японцев было слишком мало хорошей земли, поэтому забота о почве перерастала в преклонение перед ней. Почвы полей и садов обрабатывались непрерывно в течение сотен лет, не знали отдыха, но плодородие их не падало. Тщательно применялись все виды местных удобрений, «издавна укоренилась весьма рациональная система использования стручковых растений, дающих зеленое удобрение». Высокого искусства достигли японцы в сооружении террас. Для защиты почвы от эрозии уступы террас засаживались лесными полосами. Искусственные почвы создавали и при изобретенном в Японии «кучевом земледелии».

В XVI в. Японцы стали отвоевывать земли у океана путем обвалования, осушения приморских низменностей и создания искусственных почв. К концу XVIII в. было осушено под рис более 200 тыс. га земель. Переход Японии в начале XVII в. к строгой самоизоляции задержал развитие страны, в том числе развитие агрономических и естественнонаучных знаний, но содействовал укреплению национальных традиций.

В Индии интерес к почве проявлялся еще в глубокой древности. Не все почвы орошались. Неполивное земледелие было распространено на почвах предгорий, где выпадало достаточно дождей, и вблизи русел рек, на почвах с высоким уровнем грунтовых вод. Поля тщательно удобрялись.

В представлениях о почве в Китае, Японии и Индии было много общего: почве уделялось большое внимание, разрабатывались сходные способы поддержания почвенного плодородия.

2.2 Византия

Отчетливое представление о знаниях византийцев о почве дает объемистая сельскохозяйственная энциклопедия, созданная в X в. Полное ее название «Геопоники, выборки о сельском хозяйстве». В книге дается описание почв, климата, всех разделов земледелия, животноводства, пчеловодства и даже рыболовства.

Почва считается хорошей, если «в засуху она не очень сильно трескается, если от проливных дождей она не превращается в болото, а впитывает всю дождевую влагу в свои недра». Затрагиваются и более точные методы определения качества почвы, по Вергилию, путем получения водной вытяжки из «комка почвы».

«Геопоники» содержат некоторые новые представления о почве--в них проявлен особый интерес к перегнойной почве -- «чернозему», к глубоким слоям почвы в связи с условиями роста разных культур; повторены многие важные, известные ранее римлянам аспекты понимания почвы.

2.3 Арабские халифаты

Арабы издавна разделяли пустынные почвы на три вида: равнинные красные песчаные почвы, всхолмленные песчаные почвы -- более бесплодные и каменистые или «железные» почвы. Кроме того, были известны долины временных потоков, обильно увлажняемые во время редких ливней.

На территории Йемена в V--VI в. сочетались богарное земледелие и искусственное орошение. В горах было построено гигантское водохранилище, огражденное плотиной, которая в VI в. была прорвана, что причинило огромный ущерб населению и почве. Существовало здесь и террасное земледелие китайского типа. В XIV в. на террасах появились насаждения кофейного дерева, завезенного из Эфиопии. У арабов замечается некоторое пренебрежение к почве, они чаще говорят о плодородных и неплодородных местностях, без дальнейшей детализации. Самый выдающийся мыслитель мусульманского мира Абу Ибн Сина, или Авиценна, говорит о строении земной коры и почвы: «В середине земного шара должна быть чистая земля, вполне соответствующая простой природе земли. Над этой землей должна быть земля в смеси с водой, то есть глина. Над этим либо вода, либо преобладает земля. Арабский ученый XIV в. Ибн Халдун, живший в Испании, а затем в Тунисе, в своем сочинении «Рихла» говорит о природе стран Магриба, об их климате и почве, которые оказывают большое влияние на человека. Ибн Халдун -- единственный среди арабов -- предвосхитил очень популярный в эпоху Возрождения и позднее взгляд об определяющем влиянии почвы и климата на социальную структуру человеческого общества.

2.4 Западная Европа

В XI--XIII вв. происходит массовый подъем сельского хозяйства: расширяются посевные площади, усиливается так называемая внутренняя колонизация, т. е. освоение новых почв -- иногда плодородных, иногда требовавших солидных мелиорации (осушение болот). В отдельных местах начинают применять в качестве удобрения мергель, вырабатываются приемы дренажа избыточно увлажненных почв.

В Англии в XII--XIII вв. было освоено около миллиона с четвертью акров новых земель за счет пустошей и болот. Кроме мелиоративных приемов осушения, был разработан оригинальный способ борьбы с избыточным увлажнением почв путем создания на полях с помощью плуга выпуклых гряд, разделенных канавами для отвода воды.

Альберт Великий рассматривал взаимосвязь воды и почвы. В связи с этим совет, как распределять навоз на склоновой пашне -- в верхней части надо класть больше навоза, в нижней -- меньше, так как сверху он все равно частично будет смыт. Об орошении говорится, что надо учитывать при этом качество воды: больше всего надо бояться соленой воды -- она «иссушает, опаляет почву и совершенно противна зарождению растений».

Главные достижения последних столетий средневековья в Европе сводятся к восстановлению античных источников, к признанию роли почвы в земельном кадастре, формированию некоторых новых взглядов на природу почвы и ее роль в жизни растений. Все это в наибольшей мере проявилось в труде Альберта Великого. [3]

2.5 Зарождение знаний о почве на Руси

Первые исторические сведения о почвах нашей страны относятся к ее окраинам, известным грекам и римлянам. В районах европейской части СССР, например в Приднестровье, земледельческие племена обитали еще в IV--III тысячелетиях до н.э. У древних славян начиная с VII--VIII вв. было развито пашенное земледелие и культура разнообразных сельскохозяйственных растений.

Земледелие в Киевской Руси стояло на достаточно высоком для своего времени уровне. Существовали уже разные системы земледелия--«наезжая пашня», перелог, подсек леса; зарождались паровая обработка почвы и трехполье. Это требовало некоторых знаний о почве -- ее мощности, времени, нужного для ее восстановления.

Существовали количественные соотношения между различными типами земель по их плодородию: худые, средние и добрые почвы.

На Севере России -- в Двинской и Архангельской земле -- уровень сельского хозяйства и агрономических знаний был выше, чем в других частях государства. Пахотные земли здесь высоко ценились. Паровое поле давало отдых почве, в него же вносился навоз, хотя и нерегулярно. При внесении навоза учитывалось природное плодородие почв; там, где они были особенно бедными, его всегда не хватало.

Семен Ульянович Ремезов (1642--1720 гг.) составил «Чертежную книгу Сибири», завершенную в 1699--1701 гг. Это был первый русский географический атлас из 23 карт большого формата. На них показаны леса, степи, пески, соленые озера, т. е. косвенные элементы почвенной характеристики территории. Но еще раньше в процессе составления карт и сбора для них материала велся «Список с чертежа Сибирской земли».

К XVI--XVII вв. восторжествовали народные представления о необходимости отдыха (паровое поле) и удобрения (унавоживания) почвы для поддержания ее плодородия.[4]

3. Европейское возрождение

В 1504--1506 гг. Леонардо да Винчи (1452--1519 гг.) --гениальный художник, мыслитель, инженер, перечисляя «примеры и доказательства роста земли», делает такую запись: «Возьми сосуд и наполни его чистой землей и поставь на крышу: увидишь, что немедленно же начнут прорастать в нем густо зеленеющие травы и, возросши, производить различные семена; и когда дети опять упадут к ногам своих старых матерей, ты увидишь, что травы, произведя свои семена, засохли и, упав на землю, в короткий срок обратились в нее и дали ей приращение; затем увидишь ты, что рожденные семена совершат тот же круг, и всегда будешь видеть, как народившиеся, совершив естественный свой круг, дадут земле приращение, умирая и разлагаясь».

В XVI--XVIII вв. почвоведение еще не оформилось в самостоятельную науку, но знания в этой области существенно расширились, возникло большое число гипотез о роли почвы в жизни растений.

Бернар Палисси (1510--1589 гг.) -- французский художник-керамист и ученый, поборник экспериментального метода в естествознании. В его опубликованных сочинениях масса самых разнообразных наблюдений «относительно строения гор и состава различных почв, происхождения минеральных веществ».

В сочинении, посвященном питанию растений солями, он высказал мнение, что растения питаются «солями почвы» и она важна для них именно потому, что содержит соли. По этой же причине навоз эффективен как удобрение; когда его вносят в почву, то возвращают ей «нечто взятое из нее раньше.

Ван-Гельмонт (1579--1644 гг.) поставил знаменитый эксперимент. Он взял 200 фунтов высушенной в печи почвы, поместил ее в глиняный сосуд и посадил в него ветвь ивы, весившую 5 фунтов. Почву в сосуде поливали дождевой или дистиллированной водой; через пять лет дерево ивы было выкопано, оно весило более 169 фунтов (листья не убирались осенью, они оставались в сосуде). По окончании опыта Ван-Гельмонт снова высушил почву, и «получил те же самые 200 фунтов, как и в начале опыта, за исключением примерно 2 унций. Следовательно, 169 фунтов древесины, коры и корней выросли из одной только воды».

В середине XVII в. И.Р. Глаубер (1604--1670 гг.), впервые получивший азотную кислоту, предположил, что «основу» растительности составляет селитра. Он установил также, что внесение селитры в почву вызывает увеличение урожаев. Отсюда Глаубер сделал категорический вывод, что плодородие почвы и эффективность таких удобрений, как навоз и кости, полностью зависят от селитры.

Внимание агрономов, химиков и других натуралистов фиксировалось на двух компонентах почвы «землистое начало» и гумус почвы.

Середина XVIII в. И.Г. Валлериус, автор капитального сочинения «О химических основах земледелия», пришел к выводу, что пищей растений служит перегной, или гумус, или «тучность» почвы. Остальные ее составные части играют роль фиксаторов или растворителей «тучности». Валлериусу принадлежит первое определение понятия «гумус». О его происхождении Валлериус говорит коротко: «гумус происходит путем разрушения растительности».

Крупную роль в становлении гумусовой теории питания растений, равно как и вообще в истории почвоведения и агрономии, сыграл немецкий ученый Альбрехт Даниель Тэер (1752 -- 1828 гг.), профессор Берлинского университета. Основываясь на достижениях английского плодосеменного земледелия, важных практических опытах И.X. Шубарта (1734--1784 гг.) по введению травосеяния в Германии, сопровождающихся ростом и стабилизацией урожаев, Тэер придал гумусовой теории широкий характер и настойчиво ее пропагандировал в своих трудах, особенно в книге «Основы рационального земледелия», впервые изданной в 1809--1810 гг.

А. Тэер четко расчленяет понятия «перегной», или гумус, и «чернозем»: «перегной не является землей и назван землей только потому, что находится в порошистом состоянии». Он «есть произведение силы органической» и состоит из углерода, водорода, азота и кислорода с примесью фосфора, серы и некоторых других элементов. Важно открытие Соссюра, что перегной содержит меньше кислорода и больше углерода и азота, чем растения.

Мартин Листер предложил подробную классификацию песчаных и глинистых поверхностных пород почв Англии. Принцип этой классификации по отношению к пескам был такой: сначала они разделялись гранулометрически на тонкие, грубые и скелетные; далее шло разделение по окраске, с применением широкой цветовой гаммы: белые, серые, бурые, красновато-бурые и даже серебристые и золотистые. А. Тэер предложил классификацию почв самыми крупными таксонами в которой являлись шесть классов: песчаная почва, суглинок, глинистая, мергель, известковая, перегнойная (болотная). В первых четырех классах выделено 13 родов, например рыхлый песок, глинистый песок, средний суглинок, тяжелый суглинок и т.д. В XVIII в. Тюрго первым сформулировал закон убывающего плодородия почвы, согласно которому каждое последующее вложение в нее труда и капитала оплачивается все уменьшающейся прибавкой урожая.

Необходимо сделать вывод, что знания о почвах в XVI, XVII и особенно XVIII вв. продвинулись в Европе очень далеко. Почвоведение еще не стало наукой, но взгляд на почву стал более научным.[5]

3.1 Век Ломоносова

Почвы В.Н. Татищев разделяет по плодородию на худые, средние и хорошие, следуя тому порядку, который существовал еще в «Писцовых книгах».

Первое упоминание о темных почвах юга страны мы находим в «Слове о плодородии земли», произнесенном 6 сентября 1756 г. в Санкт-Петербургской Академии наук «профессором ботаники и натуральной истории» И.X. Гебенштрейтом.

Крупный и оригинальный вклад в развитие знаний о почве внес М. В. Ломоносов (1711--1765 гг.). Долгое время он находился за границей изучая труды соратников. После возвращения из-за границы Ломоносов по просьбе князя Волынского перевел с немецкого языка на русский «Лифлянлскую экономию» С. Губера--агрономическую энциклопедию, основанную на обобщении сельскохозяйственного опыта Прибалтики. Проблемы почвоведения и сопряженных с ним наук затрагиваются в ряде сочинений Ломоносова и в наиболее обобщенном виде в трактате «О слоях земных», написанном в 1757--1759 гг. и опубликованном в 1763 г. Ломоносов -- убежденный актуалист в объяснении перемен, происходящих на «лике земном». Почва, по Ломоносову, «не первообразная и не первозданная материя», а особое геобиологическое тело. Она образовалась «долготою времени» в результате воздействия выветривания и живых организмов на горные породы, даже в том случае, если они представляли собой первоначально «каменные голые горы».

Именно М.В. Ломоносов ввел в научный оборот термин «чернозем». Он характеризует природные области Европейской России. Он отмечал различие этих «полос» не только по климату, растительности и почвам, но и по условиям сельского хозяйства в них.

Ломоносов долгое время руководил в Академии наук Географическим департаментом и Классом земледельчества. Приступив к «поправлению российского атласа» и составлению «верной и обстоятельной российской географии», Ломоносов в 1759 г. разослал по губерниям специальный вопросник.

XVIII век ознаменовался организацией в странах Западной Европы научных агрономических обществ.

А.Т. Болотов (1738--1833 гг.)--выдающийся русский агроном, оставивший литературное наследство в 350 томов «обыкновенного формата». Он дает сравнительную характеристику трех почв песчаных, глинистых и чернозема.

Автор первой «Флоры России», академик П.С. Паллас (1741-1811 гг.).

Многие труды Российских почвоведов знали в Европе. Например, труд Ломоносова «О слоях земных», описания путешествий Лепехина,Палласа, Гюльденштедта, книга Плещеева были изданы на немецком, а некоторые и на французском языках.

Радищев на пути в сибирскую ссылку «на десятилетнее безысходное пребывание» взялся за изучение природы края. В его «Записках путешествия в Сибирь» содержится множество ценных замечаний об устройстве поверхности, растительности, почвах и земледелии различных местностей. Он кратко описывает почвы районов Предуралья, Урала, Западной и Восточной Сибири. При возвращении из ссылки Радищев ведет «Дневник путешествия из Сибири».

Пользуясь методикой отмучивания почвы, заимствованной у Комова, Радищев установил большое содержание песчаных частиц («половину почти») в тютнарских черноземах, обнаружил он в них также «несколько селитры и железной соли». Было замечено, что черноземы обладают хорошей водопроницаемостью, являются «рыхлыми». Пахотные подзолистые («серые») почвы Радищев противопоставляет черноземам.

Радищеву были известны разработанные русскими агрономами, его современниками -- Болотовым, Комовым, Друковцовым, способы борьбы с эрозией почвы на пашнях.

Завершая главу, можно с полным основанием говорить, что русское почвоведение сравнялось с зарубежным уже в XVIII в. Русские ученые выработали свое понимание почвы как геобиологического тела природы, ввели в научный оборот понятие «чернозем» и начали дискуссию по поводу его образования, нащупали идею зональности почв, подошли во многих аспектах к их оценке, обработке, удобрению, роли в экономической жизни государства.[6]

3.3 Накануне возникновения генетического почвоведения

В XIX в. почвоведение становится подлинной наукой, появляется уже ее название, сначала у немцев, а затем и в России, в современном его звучании.

Почвоведение начинает дифференцироваться в большей мере, чем раньше. Резче проявляется его зависимость от успехов химии, геологии, биологии, но и его достижения осваиваются этими науками. Примерно в середине века Маркс и Энгельс используют ряд понятий о почве в своих экономических и философских работах. Как и в конце XVIII в., русская научная мысль в области почвоведения не уступает западной, продолжаются и нарастают дискуссии о черноземе. Изучение почвы сосредоточивается вокруг ряда узловых проблем.

3.4 Питание растений и химия почв

Теория гумусового питания растений победоносно перешла из восемнадцатого века в девятнадцатый. Ее каноны разделяли многие, в том числе такие выдающиеся ученые, как Г. Дэви и Я. Берцслиус. Английский химик и физик Г. Дэви (1778--1829 гг.), известный также как автор книги «Элементы агрокультурной химии». Деви считал, что растения питаются гумусом почвы, поэтому и масла являются хорошим удобрением, ибо содержат углерод и водород. Польза навоза определялась тем же; известь производит благоприятный эффект, так как «растворяет твердый растительный материал». Однако внимание Дэви к питанию растений веществами почвы породило у него интерес к почве вообще. Он иследует гранулометрию и химический состав почв Англии и Ирландии; может быть, первый составляет перечень приборов и реактивов, необходимых для анализа почв. Дэви изучал физические свойства почв, показав, что отношение их к нагреванию и охлаждению зависит от химического и гранулометрического состава. Дэви считал, что почва «образовалась в начале путем разложения скал и каменных напластований» под действием кислорода воздуха, воды и углекислоты.

Ярым сторонником гумусовой теории питания растений был шведский химик и минералог Й.Я. Берцелиус (1779--1848 гг.). Занимаясь наряду с другими проблемами химии составом и строением органических веществ, в частности кислот уделил много внимания перегнойным веществам почвы. Экспериментальными исследованиями Берцелиуса, его современника К. Шпренгеля, голландского химика Г. Мульдера и других ученых в 20--30-е годы были выделены такие гумусовые вещества почвы: гуминовая кислота, растворимая в щелочах; ее индифферентная форма -- гумин, или гумусовый уголь; креновая и апокреновая кислоты, многие соли которые легко растворимы в воде.

Мульдер на протяжении двадцати лет (1840-1862 гг.) уточнял эту схему, полагая, что «кислоты» почвенного гумуса являются строго индивидуальными безазотистыми соединениями; он также установил наличие в составе гумуса обычных органических кислот: уксусной, муравьиной, а также некоторых других веществ.

Булле в 1830 г. и Малагути в 1855 г. искусственно получили гумусоподобные вещества, обрабатывая углеводы кислотами. Все эти данные нашли отражение в солидном и популярном «Учебнике химии» Берцелиуса.

Шпренгель (1787--1859 гг.), издал в 1837 г. в Лейпциге первую специальную книгу по почвоведению.

Профессор Московского университета М.Г. Павлов (1793--1840 гг.). Его книги «Земледельческая химия» (1825) и «Курс сельского хозяйства» (1837) сыграли значительную роль в развитии агрономии в России.

Р. Герман обнаружил в черноземах не только гуминовую кислоту, но и фульвокислоты. Еще более важным было открытие им того факта, что азот входит в состав перегнойных веществ почвы как постоянная составная часть. Он показал, что при «выпахивании» черноземов в них уменьшается содержание гумуса, которое «состоит преимущественно в потере перегнойной (гуминовой) кислоты и перегнойной вытяжки.

Юстус Либих (1803--1873 гг.) в 1840 г. выпустил работу «Химия в приложении к земледелию и физиологии растений». Он утверждал, что растения имеют неисчерпаемый запас углекислоты в воздухе. Преимущество гумуса состоит в том, что он постоянно выделяет углекислоту. Минеральные элементы растения берут из почвы, чему способствуют непрерывно идущий процесс выветривания и кислые выделения корней. Азот растения поглощают в форме аммиака, который ими берется из почвы, удобрений или из воздуха.

В начале XIX в. итальянцы Ламбрушини и Гаццери провели опыты по поглощению почвой питательных элементов из растворов, а также красящих и пахучих веществ.

Исследования и выводы Уэя были настолько точны для того времени, что его следует считать основателем научной трактовки поглотительной способности почв, которой было суждено сыграть крупную роль в истории почвоведения. Пристальное внимание привлекли два важнейших элемента питания растений -- фосфор и азот. После ряда дискуссий Жан Батист Буссенго (1802--1887 гг.), не вскрыв механизма явления, доказал, что все растения берут азот из почвы, кроме бобовых, которые сами обогащают ее этим элементом. Этот выдающийся французский химик явился основателем вегетационного метода.

Подчеркнем, что к 70--80-м годам прошлого века разными путями был накоплен огромный материал по химии почв, не приведенный в единую систему, но, тем не менее, чрезвычайно обогативший научное представление о почве.

3.5 Агрогеология и начало биологии почв

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 г. Севергин выпустил «Опыт минералогического землеописания Российского государства».

В 1771 г. М.И. Афонин высказал мысль о создании коллекции почв. Первым это выполнил Севергин. В разных губерниях он собирал 54 образца пахотных почв и, сопроводив их поименным описанием, передал Вольному экономическому обществу. Это была первая или, во всяком случае, одна из первых почвенных коллекций в мировой практике.

Большое влияние на развитие почвоведения оказало упоминавшееся сочинение Севергина «Опыт минералогического землеописания Российского государства». Первый том содержит описание гор и равнин России; второй обнимает «показание минералов по губерниям».

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. Па самом деле почвоведение -- ветвь геологии, или, как тогда говорили, геогнозии, а почва -- землистая, поверхностно лежащая горная порода.

В России одним из центров агрогеологии был университет в Дерпте (Тарту, Эстония). Там работал А. Петцгольд, изучавший черноземы 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 пришел к заключению, что «почвоведение есть часть химической геологии».

Агрогеологи создали классификации почв. Фаллу и его последователь А. Майер делили их на два основных класса: 1) первичные, или коренные, 2) наносные. Первые подразделяются на образовавшиеся из кристаллических пород (гранита, порфира, базальта и др.) и из осадочных (песчаников, глин, известняков. В. Кноп (1817--1891 гг.) предложил классификацию почв по химическому составу с разделением на три класса: силикатные (глиноземные, железистые, кремнеземные или 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.

Представители агрогеологического направления определяли некоторые физические свойства почвы -- их плотность, отношение к воде и теплу. Наибольшего успеха в этом достиг немец Шумахер. Румынский ученый Ионеску де ла Брад, в 1860--1868 гг. изучивший почвы в трех уездах Румынии, отметил влияние на них климата, разделил их на 11 групп с учетом песчанистости, глинистости и гумусности. Ф. Зенфт разделил почвы на «сырые», или «грубые», не содержащие перегноя, и «перегнойные», которые он называл «культурными». П.Л. Костычев в своей классификации почв 1886--1887 гг. наряду с кварцевыми, силикатными, доломитовыми и другими выделял черноземные и болотные почвы. Более категорично и совсем с других позиций роль организмов в образовании почвы постулировал Ч. Дарвин. В 1837 г. после посещения тропических стран он прочитал в Лондонском геологическом обществе доклад «Об образовании растительного слоя (почвы) деятельностью дождевых червей». Великий натуралист полагал, что черви, заглатывая почву, перерабатывая ее и выбрасывая вновь, создают верхний темноокрашенный слой почвы. В дальнейшем он расширил эту работу до объема монографии.

3.6 Возникновение почвенной картографии

Первые попытки картографирования почв предпринимались еще в начале XVIII в.

Многолистная карта части Восточной Европы («от Балтийского моря до Дуная и Днепра») была составлена в 1806 г. известным польским просветителем и геологом, главой Департамента промышленности и ремесел Станиславом Сташицем (1755--1826 гг.).

Почвенную карту территории «от Прута до Ингула» (Бессарабия и Херсонская губ.) составил в 1856 г. А.И. Гроссул-Толстой. Она была разделена на четыре более или менее широтных полосы, сменявшие одна другую с севера на юг: 1) «настоящая черноземная полоса»; 2) «супесчано-черноземная полоса»; 3) «суглинистая полоса с более значительной примесью чернозема»; 4) «глинисто-известковая полоса с незначительной примесью чернозема».

В Японию, где были сильны самобытные традиции понимания почвы, в 1881 г. пригласили руководить почвенными исследованиями немца М. Феска, который до этого зарекомендовал себя знатоком картографии почв. В 1885--1887 гг. он 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).

В 1797 г. в России учреждается «Депо карт», в 1812 г. оно переводится в состав Военного ведомства, которое силами офицеров Генерального штаба приступает к составлению военно-топографических карт губерний и описаний к ним.

Первая почвенная карта Европейской была составлена экономистом и климатологом К.С. Веселовским (1819--1901 гг.) и издана в 1851 г., без изменений перепечатана в 1853 г. В 1873--1879 гг. было предпринято издание новой почвенной карты Европейской России (без Финляндии и Кавказа) более детально. Эту работу провел известный экономист и статистик В.И. Чаславский (1834--1878 гг.), которому помогал В. В. Докучаев.[7]

3.7 Разгар дискуссий о черноземе в 40 - 70 года

Для возникновения теоретического почвоведения важны были, не только не столько успехи почвоведения в Западной Европе, сколько судьба проблемы чернозема в России.

В 1840 г. знаток степей юго-востока России Э.А. Эверсман в книге «Естественная история Оренбургского края», рассматривая сопряженно 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 чернозема». По мере улучшения этой почвы «травы начали расти роскошнее и, через это самое, образование чернозема ускорилось».

Известный геолог Н.Д. Борисяк в речи на «торжественном собрании Харьковского университета», посвященной чернозему, высказался за болотное его происхождение. Труд«Геоботанические исследования о черноземе» Ф.И. Рупрехт (1814--1870 гг.), выступал против геологических концепций, он считал, что северная дерновая почва -- «эквивалент чернозема».

Геобиологическое воззрение на чернозем Шмидта, выражено в рациональной дуалистической форме. Он предлагал «разделять» черноземы: 1) «по минеральным составам» и 2) по показателям «состава относительно перегноя». По «минеральным составам» черноземы юго-запада России были разделены на шесть групп: вязкие глинистые (80% глинистых частиц), глинистые (65-80%), песчано-глинистые (50-65%), суглинистые (35--50%), глинисто-песчаные (20-35%) и песчаные (5-20%).

Почва рассматривалась как пахотный слой (агрономы), или как поверхностная рыхлая порода (геологи), не оформился научный взгляд на происхождение почвы, ее связь с другими «силами» природы; наконец, не существовало еще и самого почвоведения, хотя были уже созданы крупные фрагменты науки о почве.

4 В.В. Докучаев - основатель генетического почвоведения

Василий Васильевич Докучаев родился 1 марта 1846 г. Первые научные работы Докучаева были посвящены изучению генезиса поверхностных отложений, форм рельефа, речной сети и болот Северо-Западной России и завершились изданием в 1878 г. книги «Способы образования речных долин европейской России».

В 1875 г. Чаславский приглашает Докучаева принять участие в составлении почвенной карты Европейской России. Объяснительный текст к ней «Картография русских почв» Докучаев публикует в 1879 г.

Быстрый успех, сопутствовавший Докучаеву в разработке черноземного вопроса и выдвижении его на современный теоретический уровень, определялся во многом гениальностью ученого. Докучаев энергично берется за разрешение черноземного вопроса. В докладе «Итоги о русском черноземе» (1877 г.) он перечислил взгляды па происхождение чернозема, отдавая предпочтение трактовке Ф.И. Рупрехта.

В 1877 г. Докучаев обследовал центр и юго-запад черноземной полосы, в 1878 г.--юго-восток, Крым, Северный Кавказ, побережье Черного и Азовского морей. В 1881 г. он повторно посещает Украину и Бессарабию, а в 1882 г. началась его экспедиция в Нижегородскую губернию, в южных уездах которой были распространены черноземы. В общей сложности он проехал и главным образом прошел пешком по черноземной полосе более 10 тыс. км, описал большое число геологических обнажений и почвенных разрезов, собрал образцы почв и подстилающих пород.

Одновременно Докучаев формулирует положение о пяти факторах-почвообразователях -- климате, материнской породе, растительности, рельефе и возрасте страны, зная характер которых для той или иной местности, «легко предсказать, каковы будут там и почвы».

Докучаев написал на основе своих путешествий знаменитый «Русский чернозем». Эта книга объемом более 40 печатных листов состоит из 10 глав. В первой излагается история изучения чернозема, в следующих шести--описание отдельных частей черноземной полосы и ее почв, VIII -- Происхождение растительно-наземных почв вообще и русского чернозема в частности, IX -- Строение чернозема и его отношение к рельефу, X -- Возраст чернозема и причины его отсутствия в северной и юго-восточной частях России. Выводы докучаевского учения о происхождении черноземных почв сводятся к следующему: 1) главным исходным материалом для образования массы черноземных и других растительно-наземных почв служат органы наземной растительности и элементы материнской породы; 2) в образовании массы именно черноземных почв принимает участие растительность травяных степей, особенно ее корневая система; 3) в процессах образования всех растительно-наземных почв, в том числе и черноземных, существенную роль играет возникновение из растительных и других органических остатков перегноя, или гумуса, т. е. продуктов неполного разложения органических остатков, окрашивающих почву в темный цвет; 4) специфическими процессами при образовании черноземов являются: накопление большого количества перегноя, обладающего нейтральной реакцией («сладкого гумуса»), его распределение среди минеральной массы, с которой он тесно перемешан, его глубокое распространение по профилю почв; 5) в связи с этим чернозем при «нормальном его залегании имеет профиль, четко расчленяющийся на генетические горизонты» А, В и С.

Знакомство в 1888 г. с крупным специалистом по степному земледелию А.А. Измаильским (1851--1914 гг.) вызвало у Докучаева интерес к вопросам «истощения» черноземов, а также и их физическим свойствам, структуре и гидрологии, причинам периодических засух.

В 1892 г. Докучаев издает «в пользу пострадавших от неурожая» книгу «Наши степи прежде и теперь», в которой он предложил план охраны черноземных почв, борьбы с засухой.

Превозмогая тяжелый недуг, Докучаев в последние годы жизни продолжал упорно трудиться. Он обратился к глубоким проблемам тех ветвей естествознания, которые были ему особенно близки; главным здесь надо считать его учение о зональности почв и природы вообще.

Экспедиции по Буковине, Бессарабии, Средней Азии и особенно трехлетние исследования почв Кавказа (1898--1900 гг.) позволили ученому сформулировать законы зональности почв.

Жизнь Докучаева оборвалась в 1903 г. Идеи ученого слишком опережали его время, лишь в слабой мере осуществились его предложения.

Докучаев явился создателем генетического почвоведения как науки, главой славной плеяды единомышленников-натуралистов, их вдохновителем на новые свершения. К сожалению, далеко не все его мысли и идеи нашли быстрое воплощение в теории и на практике.

4.1 Сооснователи