Ковда В.А., Розанов Б.Г. (ред.) Почвоведение. Часть 1 Почва и почвообразование

Подождите немного. Документ загружается.

царя Хаммурапи, регламентирующее землепользование и водо-

пользование. Большой интерес представляют и сделанные древ-

ними вавилонянами на глиняных табличках планы землеустрой-

ства и схемы оросительных систем.

3. Период первичной систематизации знаний о почвах связан

с Греко-Римской цивилизацией и охватывает тысячелетие с VIII в.

до н. э. по III в. н. э. В этот период в связи с развитием земле-

делия, наук и искусств знания о почвах получили форму некото-

рых обобщений и концепций в рамках философии. Была накоп-

лена масса отдельных фактов и наблюдений, зафиксированных

в трактатах греческих и римских философов. Было дано описание

почв разных мест, их особенностей в связи с теми или иными си-

стемами земледелия. Были даны первые классификации (пе-

речни) почв по их свойствам и ценности, разрабатывались реко-

мендации по земледельческому использованию тех или иных

почв. Если греческие философы, начиная с Гесиода и вплоть до

Феофраста и Эратосфена, на протяжении шести веков пытались

наряду с констатацией многочисленных фактов о почве постичь

и ее существо как природного явления, то римские ученые были

более склонны к практицизму и на протяжении двух веков соз-

дали довольно стройную систему знаний о почвах и их земле-

дельческом использовании. Особенную известность получили в

этом отношении трактаты Катона, Варрона, Вергилия и Колу-

меллы. Колумелла, которого иногда называют «Докучаевым ан-

тичного мира», прославился обширностью сведений о земледелии

и почвах, собранных в трактате «О сельском хозяйстве» — пер-

вой в мире сельскохозяйственной энциклопедии, в которой можно

найти самые разнообразные сведения о почвах разных мест, их

плодородии, классификации, обработке, удобрении.

4. Период интенсивных земельно-кадастровых работ эпохи

феодализма охватывает 15—17 веков новой эры и связан с раз-

витием почвенно-оценочных работ в целях феодального налого-

обложения. В это время мало было сделано по сравнению с анти-

ками для познания почв и их свойств, но очень много было со-

брано описаний почв разных территорий при их сравнительной

качественной оценке. Официальный земельный кадастр был вве-

ден в большинстве стран в те или иные периоды этого времени.

Наиболее известными трудами по земледелию в этот период ста-

ли трактаты Альберта Великого (Германия) и Петра Кресценция

(Италия), написанные в XIII в. В этих книгах были воскрешены

знания и рекомендации древних римлян, особенно Колумеллы.

К концу периода появились и новые идеи о почвах наряду с пере-

сказыванием известных фактов и рекомендаций, в частности,

появились рассуждения о водном питании растений (Френсис

Бекон), о потреблении растениями солей из почвы (Бернар Па-

лисси во Франции и Френсис Бекон в Англии), о круговороте

веществ в природе (Леонардо да Винчи).

5. Период интенсивного экспериментального и географическо-

го изучения почв и их плодородия в связи с развитием экстен-

сивного земледелия характеризует XVIII в. Большое влияние

в этот период оказала «Книга о плодородии почвы» немецкого

ученого Н. А. Кюльбеля (1740), где обоснована гипотеза водного

питания растений, а в экономической оценке земли популярными

стали идеи французских физиократов, в частности А. Тюрго, вы-

ступившего с обоснованием закона убывающего плодородия почв

(1766). Получили развитие и экспериментальные работы: Н. Ва-

лериус в Швеции исследовал гумус почв и выдвинул гипотезу

гумусового питания растений (1761), а Ф. Ахард в Германии

извлек щелочью перегнойные вещества из торфа и осадил их

серной кислотой (1786), определив 200 лет назад тот принцип

исследования гумусовых веществ, который используется и до

сего времени. Появились и новые идеи о происхождении почв,

особенно в трудах русских ученых — академиков М. В. Ломоно-

сова (1763), П. С. Палласа (1773), И. А. Гюльденштедта (1791).

6. Период развития агрогеологии и агрикультурхимии совпа-

дает с бурным распространением капиталистического производ-

ства в земледелии Европы в XIX в. Этот период предшествовал

непосредственно становлению почвоведения как науки. Самыми

известными в этот период стали работы основателей агрохимии

М. Э. Вольни, А. Д. Теера, Г. Дэви, М. Г. Павлова, Я. Берцелиу-

са, Ю. Либиха, Ж. Б. Буссенго, сформулировавших основные

принципы агрикультурхимии. Второе научное направление связа-

но с именами немецких агрогеологов К. Шпренгеля и Ф. А. Фал-

лу. В 1837 г. появилась книга, где впервые было использовано

слово «почвоведение», — это монография К. Шпренгеля «Почво-

ведение или наука о почве». Составлялись и первые почвенные

карты крупных территорий, в частности в России первая карта

была составлена в 1851 г. под руководством К. С. Веселовского,

а вторая — в 1879 г. под руководством В. И. Чаславского. Однако

ни агрикультурхимики, ни агрогеологи не смогли подняться еще

до создания новой науки, оставаясь на позициях старых пред-

ставлений о почве как косной среде произрастания растений.

7. Период создания современного генетического почвоведения

в конце XIX — начале XX в. связан с именем русского естество-

испытателя В. В. Докучаева. Именно ему выпала честь быть

основателем новой науки, ему и блестящей плеяде докучаевцев.

В чем существо научной революции, совершенной Докучаевым?

Самое главное, В. В. Докучаев показал, что почва — это

самостоятельное естественно-историческое тело природы, отлич-

ное от всех других природных тел, развивающееся истори-

чески из горных пород во времени под влиянием одновременной

и совокупной деятельности воды, воздуха и организмов. Как

всякое природное тело, почва имеет свое строение и специфиче-

ские свойства, «живет» своей особой «почвенной жизнью», имеет

свой возраст и закономерное распространение на поверхности

Земли.

Заслугой В. В. Докучаева является формулирование ос-

новных теоретических концепций современного генетического

почвоведения, о которых го-

ворилось выше, — учения о

почве как самостоятельном

теле природы, учения о фак-

торах почвообразования,

учения о зональности почвен-

ного покрова. Им разрабо-

таны и основные методы

почвенных исследований —

профильно-морфологический,

сравнительно-морфологиче-

ский, заложены основы со-

временной картографии почв.

Важно подчеркнуть, что

В. В. Докучаев не был уче-

ным-одиночкой. Наоборот,

вокруг него и в созданных им

крупных экспедициях сгруп-

пировалась и выросла школа

почвоведов России, с име-

Василий Васильевич Докучаев (1846- нами которых связаны мно-

1903) гие важные почвенные иссле-

дования этого времени. Уже в работах Нижегородской экспедиции

(1882—1886) участвовали ученики В. В. Докучаева: Н. М. Сибир-

цев (впоследствии профессор, создатель первого учебника генети-

ческого почвоведения), А. Р. Ферхмин (историограф докучаевско-

го периода почвоведения), В. II. Амалицкий, Ф. Ю. Левинсон-Лес-

синг (впоследствии академик, основатель петрографии), И. К. Кыт-

манов, П. А. Земятченский, П. Ф Бараков, Н. Н. Бурмачевский,

А. Н. Краснов (географ, ботаник, почвовед, основатель Батум-

ского ботанического сада). В Полтавской экспедиции (1888—

1894) к ним присоединились В И. Вернадский (впоследствии

академик, основатель биогеохимии и современного учения о био-

сфере и ноосфере), ботаники Г. Н. Танфильев и Г.Н.Высоцкий

(впоследствии профессора, основатели агролесомелиорации).

В особой экспедиции по борьбе с засухой (1892—1897) начали

работать К. Д. Глинка (впоследствии академик, первый русский

президент Международного общества почвоведов), П. В Отоц¬

кий (первый редактор журнала «Почвоведение», основанного в

1899 г ), Г. Н. Адамов. Учениками В. В. Докучаева были профес-

сора С. А. Захаров, Н А. Димо, Г. Ф. Морозов (основатель

современного учения о лесе), академики Л.И.Прасолов и

Б. Б. Полынов. Это была поистине блестящая плеяда учеников

и последователей.

Докучаевские идеи буквально всколыхнули ученых России.

В Москве формируется московская школа почвоведов под руко-

водством А. Н. Сабанина (1847—1920), с 1900 г. начавшего чи-

тать курс почвоведения в Московском университете. В Казани

свою школу основывает Р. В. Ризположенский. В Лесном инсти-

туте в Петербурге генетические концепции в химию почв привнес

профессор П. С. Коссович. Ведутся большие почвенно-картогра-

фические работы в различных областях России на основе нового

докучаевского метода.

Важно также подчеркнуть, что труды Докучаева очень быстро

стали известны за рубежом. Его первое исследование о черно-

земе было опубликовано на французском языке в Петербурге

в 1879 г. Уже в 1886 г. немецкий ученый Э. Брюкнер ссылался на

работы Докучаева о черноземе. Особый успех работы Докучаева

(коллекции почв и почвенных карт) получили на Международ-

ных промышленных выставках в Чикаго в 1893 г. и в Париже

в 1899 и 1900 гг.

Хотя бесспорный приоритет в создании генетического почво-

ведения принадлежит Докучаеву, нельзя сказать, что ничего не

было сделано в других странах мира в этот период.

В развитии почвоведения в США большую роль сыграли

работы Е. В. Гильгарда (1833—1916) и М. Уитни (1860—1927).

Первый известен как основатель почвенной школы США (его

первая работа по классификации почв, основанная на близких

к докучаевским новых идеях, вышла в 1893 г), а второй — как

организатор почвенной службы США и автор первой системати-

ки американских почв. Однако в обеих работах было еще очень

много от старых агрогеологических позиций.

Интенсивное развитие почвоведения в этот период в Европе

связано с именами М. Э. Вольни (1846—1901) и Э. Раманна в

Германии, Ю. Шлезинга (1824—1919) во Франции, Г. М. Мурго-

чи (1872—1925) в Румынии, Н. П. Пушкарова (1847—1943) в

Болгарии, П. Трейца (1866—1935) и А. Зигмонда (1873—1939)

в Венгрии, С. Миклашевского (1874—1949) в Польше, И. Конец-

кого в Чехословакии, Б. Аарнио и Б. Фростеруса в Финляндии.

Конец этого периода характеризовался Первой (1909 г. в

Будапеште) и Второй (1910 г. в Стокгольме) Международными

агрогеологическими конференциями, в которых участвовали и

русские почвоведы. Агрогеологи еще господствовали в мировой

науке, но уже постепенно сдавали свои позиции под напором

докучаевских идей. В 1905 г. был опубликован учебник почвове-

дения Э. Раманна, а в 1908 г. — учебник К. Д- Глинки, сыграв-

шие особенно большую роль в распространении докучаевских

идей в мировом почвоведении. Если в России к началу нового

века докучаевское направление в почвоведении стало господст-

вующим, большинство ученых Европы и Америки стояли на ста-

рых агрогеологических позициях.

8. Период развития докучаевского почвоведения и становле-

ния новой науки охватывает время между двумя мировыми вой-

нами (1916—1941). Именно в этот период был собран огромный

фактический материал по химической, физической, минералоги-

ческой характеристике почв разных стран. Были сформулирова-

ны основные концепции по физике, химии, биологии почв. В це-

лом шла интенсивная дифференциация науки и оформление

специализированных направлений в ней. Интенсивно развивались

почвенно-картографические исследования.

В этот период было создано Международное общество почво-

ведов (в 1924 г. на Четвертой Международной педологической

конференции в Риме), проведены три Международных конгресса

почвоведов (Первый в Вашингтоне в 1927 г., Второй в Ленингра-

де в 1930 г. и Третий в Оксфорде в 1935 г.).

В СССР важнейшими организационными событиями этого

периода явились: создание Почвенного института им. В. В. Доку-

чаева в системе Академии наук СССР (1927), первой универ-

ситетской кафедры почвоведения в Московском университете в

1922 г. и Всесоюзного общества почвоведов в 1939 г.

Докучаевские идеи генетического почвоведения окончательно

завоевали признание в мировой науке, особенно благодаря

выступлениям советских почвоведов на двух первых международ-

ных конгрессах и переводу ряда русских работ на иностранные

языки Почвоведение оформилось в самостоятельную отрасль

естествознания, имея собственные предмет и методы исследова-

ния, а географические концепции почвоведов, основанные на

докучаевских идеях, стали широко использоваться в смежных

науках В почвоведении выделились самостоятельные разделы и

направления: химия, физика, география, минералогия, биология

почв; интенсивно развивалось сельскохозяйственное почвоведе-

ние. Русская школа почвоведения получила статус лидирующей в

мировой науке

9. Период интенсивной инвентаризации почвенного покрова

мира и развития международного сотрудничества в почвоведе-

нии характеризует тридцатилетие после окончания второй миро-

вой войны. Пожалуй, главной чертой этого периода явилось

интенсивное исследование почвенного покрова бывших коло-

ниальных и полуколониальных территорий Азии, Африки и

Латинской Америки и создание в развивающихся странах мира

национальных кадров почвоведов путем организации широкой

международной помощи в рамках организаций системы ООН

(ФАО, ЮНЕСКО, ВМО и др.) и путем двустороннего сотруд-

ничества. Сотни европейских и североамериканских почвоведов

побывали в странах тропиков и субтропиков, о которых ранее

почвоведы судили в основном лишь по косвенным данным.

Новый фактический материал дал реальную основу для более

строгого анализа мировой географии и систематики почв. Впер-

вые в истории науки по инициативе и при непосредственном

участии советских почвоведов был организован при посредстве

ФАО и ЮНЕСКО международный проект создания почвенной

карты мира. Работы по ее составлению были начаты в 1960 г.,

после Седьмого Международного конгресса почвоведов, и закон-

чены в 1978 г., когда были опубликованы последние листы карты

масштаба 1:5 000 000. Однако это выдающееся научное достиже-

ние было не единственным результатом международного сотруд-

ничества: проведены десятки международных конференций и

координационных совещаний-экскурсий по разным проблемам

почвоведения, создан Международный почвенный музей в Ам-

стердаме с богатой коллекцией эталонов почв мира, опубликова-

но большое количество переводов работ на всех языках по раз-

ным аспектам почвоведения. Все это привело к созданию новых

представлений о генезисе и географии почв мира, их классифи-

кации, о процессах почвообразования; пересмотрены представле-

ния об уже известных типах почв и описано много новых

типов.

10. Период интенсификации работ по охране и рациональ-

ному использованию почвенного покрова характеризует уже

наши дни и связан с осознанием в глобальном масштабе экологи-

ческих проблем, с которыми столкнулось человечество во второй

половине XX в. в результате кумулятивного эффекта природо-

пользования предыдущих эпох и современного интенсивного

социально-экономического и научно-технического развития. Не

последнее место среди этих проблем принадлежит и состоянию

почвенного покрова планеты, пораженного многими деградацион-

ными процессами и подверженного относительному (вследствие

роста населения) и, что самое страшное, абсолютному (вслед-

ствие разрушения и отчуждений) сокращению. Именно этим

проблемам были посвящены последние международные конгрес-

сы почвоведов, начиная с Десятого (1974 г. в Москве), Сток-

гольмское воззвание по проблемам окружающей среды (1972),

Самаркандское воззвание по вопросам земельных ресурсов мира

(1976), Всемирный план действия по борьбе с опустыниванием

(1977), Всемирная почвенная хартия (1981), Основы мировой

почвенной политики (1982). Разрабатывается большое число

международных проектов в организациях системы ООН: карта

деградации почв мира (ФАО), социально-экономические аспекты

потерь почв (ИФИАС, ЮНЕП, СКОПЕ), классификация почв

мира (ЮНЕП, ЮНЕСКО, МОП), методы оценки и картирова-

ния опустынивания (ФАО, ЮНЕП), ряд проектов оказания по-

мощи развивающимся странам в охране и рациональном ис-

пользовании почвенного покрова.

В приведенном кратком очерке истории развития почвоведения

намечена лишь общая схема развития науки. В ней не упомянуты

имена еще многих исследователей, благодаря трудам которых поч-

воведение обязано своим современным состоянием. В какой-то сте-

пени этот существенный пробел будет восполнен в дальнейших

разделах учебника, посвященных тем или иным аспектам почво-

ведения.

Почвоведение — наука живая и интенсивно развивающаяся.

Она все более на наших глазах превращается из науки описа-

тельной в науку инструментальную, из науки инвентаризации

природы в науку управления природой. На протяжении всей

своей истории почвоведение развивалось на основе производст-

венных задач, возникавших перед человеком, особенно перед

земледельцем, в те или иные периоды развития человечества.

2-817

Сейчас на повестку дня поставлена новая задача — обеспечить

сохранность почвенного покрова планеты для грядущих поколе-

ний и передать его им не в ухудшенном, а в улучшенном состоянии;

обеспечить получение максимальной биологической продукции с

минимальной площади для удовлетворения все растущих потреб-

ностей развивающегося человечества. Решение этой задачи потре-

бует огромных усилий, в основе которых должно лежать знание

того, что такое почва, чему и посвящена данная книга.

Почва и ее свойства

Глава первая

МОРФОЛОГИЯ ПОЧВ

1.1. Фазовый состав почв

Почва — это многофазное природное тело, вещество которого

представлено следующими физическими фазами: твердая, жид-

кая, газовая и живое вещество населяющих почву организмов

(рис. 4).

Твердая фаза почвы — это ее основа, матрица, формирую-

щаяся в процессе почвообразования из материнской горной поро-

ды и в значительной степени унаследующая состав и свойства

последней. Это полидисперсная и поликомпонентная органоми-

неральная система, образующая твердый каркас почвенного те-

ла. Она состоит из остаточных минералов или обломков горной

породы и вторичных продуктов почвообразования — раститель-

ных остатков, продуктов их частичного разложения, гумуса,

вторичных глинистых минералов, простых солей и оксидов эле-

ментов, освобожденных при выветривании породы на месте или

принесенных со стороны агентами геохимической миграции,

различных почвенных новообразований.

Твердая фаза почвы характеризуется гранулометрическим

(механическим), минералогическим и химическим составом, с

одной стороны, и сложением, структурой и порозностью — с

другой.

Жидкая фаза почвы — это вода в почве, почвенный раствор,

исключительно динамичная по объему и составу часть почвы,

заполняющая ее поровое пространство. Содержание и свойства

почвенного раствора зависят от водно-физических свойств почвы

и от ее состояния в данный момент в соответствии с условиями

грунтового и атмосферного увлажнения при данном состоянии

РАЗДЕЛ

погоды В районах с низкими

зимними температурами в хо-

лодный сезон жидкая фаза

почвы переходит в твердое

состояние (замерзает), пре-

вращаясь в лед, при повы

шении температуры часть

почвенной воды может испа-

риться, перейдя в газовую

фазу почвы Жидкая фа-

за — это «кровь» почвенно-

го тела, служащая основным

фактором дифференциации

почвенного профиля, так как

главным образом путем вер-

тикального и латерального

передвижения воды в почве

происходит в ней перемеще-

ние тех или иных веществ в

виде суспензий или раство-

ров, истинных либо коллоид-

ных

Газовая фаза почвы —

это воздух, заполняющий в почве поры, свободные от воды, состав

которого существенно отличается от атмосферного и очень дина-

мичен во времени В сухой почве воздуха больше, во влажной —

меньше, поскольку вода и воздух в почве являются антагонистами,

взаимно замещая друг друга в общем объеме почвенной порознос-

ти в зависимости от состояния почвы в тот или иной момент

(см рис 4)

Живая фаза почвы — это населяющие ее организмы, непос-

редственно участвующие в процессе почвообразования К ним

относятся многочисленные микроорганизмы (бактерии, актиноми-

цеты, грибы, водоросли), представители почвенной микро- и

мезофауны (простейшие, насекомые, черви и пр ) и,наконец, кор-

невые системы растений

Природная почва существует и функционирует в единстве

своих фаз как единое физическое тело

Рис 4 Объемное соотношение между

твердой (а) жидкой (б) газовой (в) и

живой (г) фазами в дерновом горизонте

луговой почвы (/) в гумусовом горизон¬

те чернозема (2) и в солонцовом горизон¬

те солонца (3) во влажном состоянии при

наименьшей влагоемкости (А) и в воздуш¬

но сухом состоянии (Б)

1.2. Морфологическое строение почвы

Почва представляет собой иерархически построенную природ-

ную систему, состоящую из морфологических элементов разного

уровня, под которыми понимаются любые естественные внутри-

почвенные тела, образования либо включения, с четкими или

диффузными границами, отличающиеся от соседних по своей

форме и внешним свойствам — морфологическим признакам

Морфологическую организацию почвы не надо путать со структу-

рной организацией почвы, о которой шла речь во «Введении»

Морфологические элементы почвы — это ее генетические

горизонты, структурные отдельности, новообразования, включения

и поры (пустоты, заполненные водой или воздухом). Морфоло-

гические признаки почвы, отличающие морфологические элемен-

ты один от другого, — это форма элементов, характер их гра-

ниц, окраска при определенной влажности, гранулометрический

состав (механический состав, текстура), сложение, характер по-

верхности, плотность и твердость, некоторые определяемые без

специальных приборов физические свойства (липкость, пластич-

ность) .

Всякая почва представляет собой систему последовательно

сменяющих друг друга по вертикали генетических горизонтов —

слоев, на которые дифференцируется исходная материнская

горная порода (почвообразующая порода) в процессе почвооб-

разования. Эта вертикальная последовательность горизонтов

получила название почвенного профиля. Почвенный профиль

представляет первый уровень морфологической организации

почвы как природного тела, почвенный горизонт — второй.

Почвенный горизонт, в свою очередь, также не является

однородным и состоит из морфологических элементов третьего

уровня — морфонов, под которыми понимаются внутригоризонт-

ные морфологические элементы, исключая структурные от-

дельности, — морфологически обособленные участки (объемы)

почвы внутри генетического горизонта. С одной стороны, это

могут быть разделенные трещинами или затеками материала

вышележащих горизонтов блоки, состоящие из структурных от-

дельностей; с другой стороны — это различные включения и

новообразования. Однородный почвенный горизонт может

представлять собой единый морфон, разделяющийся лишь на

структурные отдельности, так что выделение морфонов в преде-

лах генетических горизонтов возможно не во всех почвах и не

во всех горизонтах.

На четвертом уровне морфологической организации выделяют-

ся почвенные агрегаты (структурные отдельности, комки, педы),

на которые естественно распадается почва в пределах генетиче-

ских горизонтов либо их морфонов. Почвенные структурные

отдельности могут быть разных порядков. Например, большие

тумбовидные глыбы могут состоять из крупных призм, а послед-

ние — из мелких ореховатых отдельностей. Однако все структур-

ные отдельности разного порядка (разного размера) составляют

один морфологический уровень.

Почвенные агрегаты тоже построены очень сложно. Они сос-

тоят из микроагрегатов (минеральных, органоминеральных,

органических), первичных «механических элементов», включая

отдельные минеральные зерна, микроконкреций, стяжений и

других сложных новообразований микроскопического размера.

Следующий, пятый уровень морфологической организации

почвы можно обнаружить уже только с помощью микроскопа.

Это микростроение почвы, изучаемое в рамках микроморфологии

почв.