Почвоведение

Наука
Почвоведение
Педология, грунтоведение
Тема	Науки о Земле
Предмет изучения	Почвы
Период зарождения	1883 год, Российская империя
Основные направления	химия почв, физика почв, биология почв, агропочвоведение и др.
Вспомогат. дисциплины	агрономия, география почв, история почвоведения
Центры исследований	Россия, США, Германия, Франция и другие государства
Значительные учёные	В. В. Докучаев, Н. М. Сибирцев, К. Д. Глинка и другие

Почвове́дение (от рус. почва и ведать) — наука о почве, её составе, свойствах, происхождении, распространении, использовании, деградации и восстановлении. Изучает почву как самостоятельное природное тело. Это комплексная мультидисциплинарная область знаний с единым объектом изучения (почвы), она базируется на данных геологии, биологии, географии, химии, физики и других наук.

В современном почвоведении выделяется множество фундаментальных направлений: генезис, геохимия, биология, физика, гидрология, минералогия, география почв, физическая, коллоидная и биологическая химия почв.

История почвоведения

Первые попытки обобщения знаний о почве, накопленных земледельцами, относятся к античному периоду и связан с именами древнегреческих философов Аристотеля и Теофраста. В очагах древней цивилизации (Китай, Древний Египет, Древняя Греция, Древний Рим, 3 тыс. лет до н.э.) имело место накопление эмпирических знаний о почве, приёмах её обработки, свойствах, были первые попытки группировок почв для целей их использования и улучшения. Известны своими работами в области почвоведения такие учёные Древнего Рима и Древней Греции, как Катон Старший, Вергилий, Колумелла, Герадот и др.

В период Возрождения (XV–XVII вв.) происходит расцвет науки о почвах. В это время разрабатывается теория, которая объясняет роль почв для питания растений; тщательно изучается гумус, определяется его происхождение и примерный состав; вносятся изменения в классификацию почв. Специалисты считают, что именно в этот период произошло формирование почвоведения как науки.

С XVII и до начала XX века учёные выдвигают разные теории почвенного питания растений. В конце XVIII века немецкий профессор Альбрехт Тэер предложил гумусовую теорию питания растений, в которой он пытался доказать, что растения питаются непосредственно органическим веществом. В подтверждение этой теории приводились доводы о том, что почвы темноокрашенные, удобряемые навозом, обладают высоким плодородием. Тэер также разработал первую классификацию форм гумуса. Но он ошибочно считал, что круговорот органического вещества в природе замкнутый и связи между органическими и неорганическими веществами отсутствуют. Теория гумусового питания растений держалась до 1840 года, когда появилась книга Юстуса Либиха «Химия в приложении к земледелию и физиологии растений». В ней было доказано, что растения усваивают из почвы минеральные питательные вещества. На основании теории минерального питания растений в 1840 году предлагается теория минерального питания почвы Ю. Либиха.

В XVIII веке важное значение для формирования научных взглядов на почву имели работы М.В. Ломоносова (1711—1765) — о питании растений, о происхождении чернозёмов и др. М.В. Ломоносов полагал, что растения питаются не только водой, но и тонкими частицами земли. Большое внимание Ломоносов уделял вопросу о происхождении перегноя, который он рассматривал как продукт биологических процессов. В 1770 году началось преподавание почвоведения в Московском университете.

В.В.Докучаев

Возникновение современного почвоведения связано с именем В.В. Докучаева (1846–1903) — профессора минералогии, установившего, что для почв характерны четкие морфологические признаки. Их распространение также закономерно, как и природных зон, а морфологические признаки позволяют почвы различать. Публикация «Русского чернозёма» явилась крупным событием в истории не только отечественного, но и мирового почвоведения. Эта работа и последующие статьи почвоведа сформулировали основные законы новой науки и выделили главные факторы почвообразования и их тесную взаимосвязь: климат, почвообразующие (материнские горные) породы, растительный и животный мир, возраст и рельеф местности. Главным в классификации почв учёный считал её происхождение (генезис). Докучаев обращал специальное внимание на способы обработки почв и севооборот, на меры по сохранению влаги, на распыление зернистой структуры чернозёмов и ухудшение водного и воздушного режимов, на эрозию. Докучаевым была заложена система методов изучения почвы, подразумевавшая исследование её вертикального профиля с разделением на горизонты, морфологическое описание почвы и отбор образцов по горизонтам для дальнейшего анализа их химических и физических свойств в лаборатории, систему химических и физических анализов, методы создания почвенных карт по объективным полевым и лабораторным данным. Первый учебник почвоведения опубликовал в 1899 году Н. М. Сибирцев, ученик Докучаева.. Значение В.В. Докучаева в почвоведении столь велико, что, по мнению известного американского почвоведа К.Ф. Марбута, его можно сравнить со значением Ч. Дарвина в биологии и Ч. Лайэля в геологии..

В 1924 году было организовано Международное общество почвоведов. Первый Международный конгресс почвоведов состоялся в США (1927 г.). 2-й конгресс — в Ленинграде и Москве (1930 г.). В последние десятилетия Международные конгрессы почвоведов проводятся каждые 4 года.

На конец прошлого и начало XXI века приходится открытие кафедр почвоведения в разных странах, создается международное общество почвоведов. Следует отметить, что русский почвовед К.Д. Глинка стал президентом Первого Международного конгресса, посвящённого проблемам почвоведения. И в дальнейшем почвоведы России неоднократно были избраны на ответственные должности в Международной организации почвоведов и институтах системы ООН.

Как и любая другая наука, почвоведение — мировое достояние, которое создается и обогащается творчеством всех народов. Серьезные исследования в области изучения процессов почвообразования на различных территориях провели учёные из разных стран:

• немецкий географ и геолог Ф. Рихтгофен;
• американский почвовед Е.В. Гильград;
• немецкий ученый В.Л. Кубиена и другие.

Важную роль в познании закономерностей, сложившихся в почвенном покрове всего мира, играют почвенные карты материков и крупных регионов. В первую очередь это относится к картам территории бывшего СССР, которые составляли в разные годы И.П. Герасимов, Л.И. Прасолов и другие. Не менее важны карты почв Австралии, Восточной Африки, Северной и Южной Америки и т.д.

Российские почвоведы активно участвуют в следующих программах ФАО и ЮНЕСКО:

• охрана ресурсов земли;
• проблемы аридизации суши;
• глобальные изменения и другие.

Русские почвоведы со второй половины XX века трудятся над следующими вопросами:

• геохимическое изучение эволюции почв;
• почвенно-географическое районирование;
• изучение органических веществ, присутствующих в почве;
• классификация и диагностика почв и многими другими.

В настоящее время почвоведы занимаются такими серьёзными проблемами, как грамотное использование почв и их эффективная защита. Не меньшее значение имеет прогнозирование состояния почв в будущем.

Учёные-почвоведы

П.А. Костычев (1845—1895) — один из основателей русского агрономического почвоведения, установил происхождение черноземов и др. почв, способы их улучшения и причины истощения. Автор первого учебника «Почвоведение» в 3 частях (1886-1887 гг.).

С.С. Неуструев (1874–1928) длительное время принимал участие в экспедициях по изучению почв в различных районах России. Он автор первого специального курса по географии почв.

Н.М.Сибирцев (1860—1900) обобщил учение В.В.Докучаева о происхождении почв и представления П.А.Костычёва о почве как среде, способной удовлетворить потребности растений в питании и влаге, написал первый учебник почвоведения, уточнил докучаевскую классификацию почв и концепцию бонитировки почв, которая практикуется в настоящее время.

К.Д.Глинка (1867—1927) разработал вопросы генезиса, географии и классификации почв.

К.К.Гедройц (1872—1932) разработал учение о поглотительной способности почв и приложил его к решению практических задач применения удобрений, обосновал мероприятия по известкованию и фосфоритизации почв. Фундаментальные методики лабораторных анализов почв, разработанные К.К.Гедройцем, широко используются и поныне.

Б.Б. Полынов (1877—1952) заложил основы современного учения о выветривании и развил учение В.В. Докучаева о взаимосвязанности факторов почвообразования, увязав его с достижениями геохимии. Б.Б. Полынов экспериментально показал ведущую роль живых организмов при почвообразовании.

В.Р.Вильямс (1863—1939) показал, что главным признаком всех почв служит концентрация элементов питания в них, которая создается под воздействием растительности на почвообразующую породу, разработал схему управления плодородием почв..

Д.Н.Прянишников (1865—1948) — основоположник агрохимической ветви почвоведения, исследовал химию почв, занимался обоснованием рационального применения азотных, фосфорных и калийных удобрений.

Л.И. Прасолов (1875—1954) — почвовед-географ, автор учения о почвенных провинциях, руководил составлением Государственной почвенной карты СССР..

Важный вклад в обобщение представлений о составе и строении почв в различных географических зонах и районах земного шара сделал видный немецкий почвовед Э. Бланк (1877—1955). Группой почвоведов под редакцией Бланка был создан фундаментальный многотомный справочник по почвоведению.

Методы почвоведения

Морфологические методы заключаются в изучении внешних признаков системы почвенных генетических горизонтов, включая почвообразующую породу;

Лабораторные — они подтверждают или опровергают выводы, сделанные при полевом обследовании;

Сравнительно-географический — сущность метода заключается в выявлении связей между строением, составом, свойствами почв, и факторами почвообразования;

Метод почвенных ключей, в основе которого лежит генетико-географический анализ небольших участков-ключей и их перенос на крупные территории с однотипной структурой;

Сравнительно-исторический — в основу метода заложен принцип, позволяющий исследовать реликтовые свойства почв на основе изучения современных процессов почвообразования и их связь с современными факторами п/о. позволяет реконструировать по реликтовым свойствам почв условия их существования в предыдущие эпохи;

Стационарный метод или метод почвенно-режимных наблюдений — он используется при изучении различных режимов почв: теплового, солевого, водного, реакции среды;

Аэрокосмические методы, с одной стороны, позволяют визуально изучать фотографии поверхности Земли в заданном диапазоне и с разной высоты, а с другой стороны – позволяют проводить прямые исследования с летательных аппаратов на предмет отражательной или поглотительной способности почвы;

Радиоизотопные методы используются для изучения миграционных процессов в почвах;.

Основные направления

В своих исследованиях почвоведение широко использует методические подходы других наук, поэтому имеет с ними тесную связь. Хи́мия почв — раздел почвоведения, посвящённый изучению химических основ почвообразования и плодородия почв. Объектом исследования является почва как особое биокосное тело, её отдельные фазы (твёрдая, жидкая и газообразная) и компоненты.

Химия почв

Химия почв занимается изучением химического состава, строения и свойств почв, природы и механизмов химических процессов и реакций, протекающих в почве и при её взаимодействии с окружающей средой.

Физика почв

Физика почв изучает физические свойства почвы и физические процессы, происходящие в почве. Физические свойства почвы во многом определяют жизнь живых организмов. Так, уплотненные глинистые почвы (старые дороги, плотность почв 2,0) в течение 30 лет после прекращения пользования ими еще не зарастают растениями. Гранулометрический состав определяет во многом растительный покров территории, влияя на водные свойства и водный режим почв..

Биология почв

Биология почв изучает процессы и явления, которые составляют область исследований генетического почвоведения (происхождение и развитие почв, образование гумуса, формирование почвенного профиля т др.). Почвенные микроорганизмы принимают деятельное участие в трансформации внесённых в почву минеральных и органических удобрений, разложении корневых остатков и соломы, а также в превращении органического вещества самой почвы — гумуса. Микроорганизмы и выделяемые ими ферменты играют ведущую роль в разрушении различных пестицидов, вносимых в почву. Из этого неполного перечня становится очевидной та огромная роль, которую играют почвенные микроорганизмы в земледелии.

Гидрология почв 

Гидрология почвенная — учение о почвенной влаге: об ее свойствах, о водных свойствах п., о водном режиме п., его элементах и факторах, об участии почвенной влаги в процессах почвообразования и в жизни растений.

География почв

География почв  изучает закономерности формирования и распределения почв и составляет почвенные карты. География почв изучает состав и строение почвенного покрова на различных уровнях: от глобального (география почв мира и континентов), регионального (география почв отдельных стран и частей их территории) до локального (отдельные хозяйства, поля, города), на котором размеры объектов составляют гектары и квадратные метры.

Почвенная минералогия

Почвенная минералогия изучает минералогический состав и свойства почв.

Организации профиля почвы

Почвоведение изучает весь почвенный профиль

Почва состоит из четырех фаз: твердой, жидкой, газовой и живой. Твёрдая фаза почвы — это полидисперсная органоминеральная система, состоящая из первичных, вторичных минералов и органических веществ растительного и животного происхождения, а также продуктов их взаимодействия, нерастворимых в воде. Она образует каркас для других фаз, характеризуется морфологическими признаками, гранулометрическим, минералогическим и химическим составом.

Жидкая фаза почвы — это почвенный раствор, состоящий из воды, поступающей в виде атмосферных осадков и из грунтовых вод, содержащий растворенные органические и минеральные вещества. Почвенный раствор характеризуется химическим составом, кислотно-щелочными и окислительно-восстановительными параметрами и другими показателями. Ему принадлежит ведущая роль в химических, биологических, биохимических и других процессах, протекающих в почвах в вертикальном и латеральном (боковом) переносе веществ. Он является непосредственным источником корневого питания растений.

Газовая фаза почвы — это почвенный воздух, заполняющий поровое пространство почвы, свободное от воды. Также как и атмосферный, почвенный воздух в основном состоит из азота, кислорода и углекислого газа, но в отличие от атмосферного содержание в нем кислорода и углекислого газа сильно изменяется во времени и в пространстве при среднем значении – 16 % (кислород) и несколько % – углекислый газ.

Живая фаза почвы (почвенная биота) — это населяющие почву организмы. К ним относятся микроорганизмы (бактерии, грибы, водоросли, представители почвенной микрофауны); простейшие, насекомые, дождевые черви и др.

Согласно современным представлениям почва является сложной системой, имеющей многоуровневую структурную организацию. На базе системного подхода определены иерархические уровни структурной организации почвы: — первый уровень структурной организации – наиболее низкий – атомарный (радиоактивные изотопы, естественная и искусственная радиоактивность);

— второй уровень – кристалломолекулярный, или молекулярно-ионный (молекулы и ионы твердой, жидкой, газообразной и живой фаз почвы);

— третий уровень – уровень элементарных почвенных частиц – это фракции разного размера, выделяемые при гранулометрическом анализе (песок крупный, средний, мелкий; пыль крупная, средняя, мелкая; ил). Эти частицы различаются не только размером, но и составом и свойствами;

— четвёртый уровень – почвенные микро- и макроагрегаты или структурные отдельности, включающие, кроме агрегированных (склеенных) элементарных почвенных частиц, специфические новообразования (конкреции, стяжения, пленки и др.). Клеящим веществом в агрегатах являются гумусовые вещества, соединения кальция, железа и др;

— пятый уровень — почвенный горизонт. Морфологические признаки, состав, строение и свойства генетических горизонтов позволяют диагностировать почвенные процессы и различия отдельных типов почв;

— шестой уровень структурной организации – это почвенный профиль (почвенный индивидуум), характеризующий почву как особое природное тело, состоящий из сочетания генетических горизонтов;

— седьмой и последующие уровни являются уровнями почвенного покрова: а) элементарный почвенный ареал — участок территории, занятый одной почвой; б) почвенные комбинации — структуры, включающие два или несколько элементарных почвенных ареалов (сочетания, вариации, комплексы и др.). К последнему уровню следует отнести почвенный покров, или педосферу в целом, как отдельную геосферу Земли, имеющую общепланетарные функции.

Печатные издания о почвоведении

Первый специализированный журнал по научному почвоведению — журнал «Почвоведение», основанный в 1899 году П. В. Отоцким и издающийся до настоящего времени; существует и его англоязычная версия EurasianSoilScience. Также в России издаются журналы «Вестник Московского университета. Сер. 17. Почвоведение» и «Бюллетень Почвенного института имени В. В. Докучаева». В мире национальными обществами почвоведов и международными издательскими компаниями выпускается более трёх десятков специализированных журналов по почвоведению: Geoderma, Catena, Soil Biology and Biochemistry (издательство Elsevier), Journal of Soils and Sediments (издательство Springer), European Journal of Soil Science (Wiley & Sons), SOIL (Европейский союз наук о Земле); также журналы издаются обществами почвоведов США, Канады, Австралии, Германии, Испании, Бразилии, Мексики, Аргентины и многих других стран. Ещё большее количество журналов содержит разделы, посвящённые почвоведению.

Литература

• Герасимов И. П. Рождение почвоведения как самостоятельной естественной науки и роль Международного общества почвоведов в его дальнейшем развитии // Почвоведение. 1974. № 7. С. 3-15.
• Крупеников И. А. История почвоведения. — М.: Наука, 1981
• Розанов Б. Г. Генетическая морфология почв. — М.: Изд-во Московского университета, 1975
• Добровольский Г. В., Никитин Е. Д. Сохранение почв как незаменимого компонента биосферы. — М.: Наука, 2000. — 185 с.
• Ганжара Н. Ф. Почвоведение.— М.: Агроконсалт, 2001. — 392 с. — ISBN 5-94325-003-4
• Глазовская М. А., Геннадиев А. Н. География почв с основами почвоведения. — М.: МГУ, 1995. - ISBN 5-211-03070-2 — 400 с.

Ссылки

• Информационно-справочная система по классификации почв России v1.0
• Доклады по экологическому почвоведению — электронный журнал
• Кафедра почвоведения леса МГУЛ
• Почвенный институт имени В. В. Докучаева Россельхозакадемии
• Почвы и почвоведение — Форум
• Интерактивная карта почв России на сайте классификации природных и антропогенно-преобразованных почв России