Почвовед

Почвове́дение — наука о почве. Почвоведение изучает происхождение, развитие, строение, состав, свойства, географическое распространение и рациональное использование почв.

Основные положения

Современное почвоведение, основы которого были заложены В. В. Докучаевым, рассматривает почву как самостоятельное естественноисторическое биокосное природное тело, возникшее и развивающееся на поверхности Земли под действием биотических, абиотических и антропогенных факторов. Нижняя граница этого природного тела определяется глубиной, на которую произошло существенное изменение горной породы процессами почвообразования, что составляет до 1-3 метров, однако в экстремальных условиях тундры, пустыни или в горах мощность почвенной толщи может измеряться несколькими сантиметрами. Боковые границы почвенных образований определяются как границы раздела между элементарными почвенными ареалами.

Почва имеет многоуровневую структурную организацию:

1. атомарный уровень
2. кристалломолекулярный или молекулярно-ионный уровень
3. уровень элементарных почвенных частиц (ЭПЧ) — фракций, определяемых в гранулометрическом анализе
4. почвенные микро- и макроагрегаты, а также новообразования
5. генетический почвенный горизонт
6. почвенный профиль
7. далее следуют уровни структуры почвенного покрова

Каждый из перечисленных уровней требует специфических методов исследования и способов воздействия.

Часто рассматривают четыре (ранее три) фазы почвы (под фазой в этом случае понимают несколько иное, нежели в классическом определении):

• твёрдая фаза — полидисперсная органоминеральная система, наименее динамичная часть почвы, составляющая каркас для других фаз
• жидкая фаза — почвенный раствор
• газовая фаза — почвенный воздух, заполняющий вместе с почвенным раствором поровое пространство, его состав отличается от состава атмосферы
• живая фаза — почвенная биота, за исключением роющих млекопитающих и корней растений, принадлежность которых к живой фазе почв остаётся дискуссионной, хотя их роль в почвообразовании несомненна и велика

История почвоведения

Накопление эмпирических знаний о почве началось в конце мезолита, когда племена натуфийской культуры произвели первые попытки занятий земледелием. Систематизация сведений была начата в трудах писателей и философов Античности (Коллумела, Феофраст, Плиний старший, Лукреций Кар и др.). В Средние века производились описания земельных угодий с целью установления феодальных повинностей (например, «Писцовые книги» в России).

В XVII—XIX вв. происходит развитие теории питания растений, сформировавшая новый взгляд на почву. В 1629 Ван-Гельмот предложил теорию, что растения питаются только водой, в начале XIX века её сменила теория гумусного питания. Только в 1840 Юстус Либих опроверг её и выдвинул свою теорию минерального питания (в книге «Химия в приложении к земледелию и физиологии»), что послужило основой возникновения агрохимии. Тогда же возникла и научно-прикладная дисциплина, называемая почвоведением, однако рассматривающая почву лишь как среду развития корней, состоящая из минеральных и органических компонентов. Параллельно в Германии развивается и геологическое почвоведение, по которому почва считалась верхней частью коры выветривания.

В России М. В. Ломоносов в работе «О слоях земных» (1763) первым высказал идею значительной роли растений и их остатков в образовании почвы. Следующий этап развития русского почвоведения связана с деятельностью Вольного экономического общества (образовано с 1765). В XIX веке общество организует экспедиции с целью создания почвенной карты (К. С. Веселовского масштабом 200 вёрст в дюйме и в 1879 В. И. Чаславского 60 вёрст в дюйме).

В. В. Докучаев

Оживлённые дискуссии происходили в то время вокруг генезиса чернозёмов. Президент Общества И. А. Гюльденштедт в 1790-х предложил теорию растительно-наземного происхождения, другие исследователи настаивали на их формировании в ходе геологических процессов (так называемые морская, ледниковая, болотная теории).

Возникновение современного генетического (то есть уделяющего основное внимание генезису почв) почвоведения связано с именем профессора Василий Васильевич Докучаев, который впервые установил, что почвы имеют чёткие морфологические признаки, позволяющие различать их, а географическое распространение почв на поверхности Земли так же закономерно, как это свойственно растениям и животным. В своей монографии «Русский чернозём» (1883) он впервые рассматривает почву как самостоятельное природное тело, формирующееся под воздействием 5 факторов: живых организмов, свойств породы, рельефа, климата и времени развития. 1883 год считается временем возникновения почвоведения как науки.

Большую роль в развитии науки сыграл П. А. Костычев, один из основных оппонентов Докучаева, дополнившим своими положениями его взгляды. Ученик Докучаева Н. М. Сибирцев создал первый учебник по генетическому почвоведению (1889).

Методы исследований

При исследованиях на нижних уровнях организации в почвоведении применяются методы разработанные ранее для других естественных наук: химии, физики, геологии, минералогии, биологии, биохимии, гидрологии и др. — обычно в модификациях, учитывающих почвенную специфику.

На более высоких уровнях используются и специфические методы, которые можно объединить в следующие группы:

Изучение почвенного профиля

• Профильные методы заключаются в изучении системы почвенных генетических горизонтов, включая почвообразующую породу с целью сравнения их свойств и состава с породой. Найденные различия позволяют судить о направленности процессов почвообразования, непосредственное наблюдение за которыми невозможно. При этом применяется ряд допущений:
  • Исходная порода не была слоистой
  • Образец эталонной породы существенно не менялся за период почвообразования
  • Процесс почвообразования всё время существования почвы протекал в одном направлении

Невозможность какого-либо из допущений приводит к усложнению интерпретации результатов профильного метода.

• Сравнительно-географические методы (а также сравнительно-геоморфологический и сравнительно-литологический) заключаются в выявлении закономерностей между строением, составом и свойствами почв с факторами почвообразования, определенным образом варьирующимися по земной поверхности.
• Сравнительно-исторические методы построены на основе принципа актуализма, который позволяет реконструировать по реликтовым (не выводящимся из современных факторов почвообразования) свойствам почв условия их существования в предыдущие эпохи.
• Стационарные методы дают возможность изучать почвенные режимы: водный, тепловой, газовый, окислительно-восстановительный и др. Метод лежит в основе биосферного мониторинга. Сюда относятся методы почвенных лизиметров и стоковых площадок.
• Картографические методы, применяемые для составления карт почвенного покрова. Для этого применяются методы других типов (сравнительно-географический) и даже наук (геодезии — в особенности аэрокосмические методы) в сочетании со специфическими (например, метод почвенных ключей — изучение закономерностей структуры почвенного покрова на небольшой территории и построение по ним карты большой территории). Закономерности распространения почв на поверхности Земли в целях почвенно-географического районирования изучает раздел почвоведения — география почв.
• Методы моделирования состоит в экспериментальном воспроизведении изучаемых явлений на основе контролируемых условий полевого или лабораторного опыта, а также использование математических моделей.

Основные проблемы почвоведения

• Изучение антропогенных почв и антропогенных трансформаций почвенного покрова, прогноз возможной эволюции при естественных и антропогенных изменениях факторов почвообразования,
• Обеспечение выполнения педосферой своих глобальных экологических функций,
• Классификация почв для решения вопросов земельных ресурсов мира.

См. также

• Факультет почвоведения МГУ
• Докучаевское общество почвоведов
• Грунтоведение

Ссылки

• Центральный музей почвоведения им. В.В. Докучаева
• Институт экологического почвоведения МГУ
• Электронный журнал "Доклады по экологическому почвоведению"
• Кафедра почвоведения и экологии почв СПбГУ
• Научно-информационный портал по почвоведению
• Развитие науки о почве

Литература

• Ганжара Н. Ф. Почвоведение.— М.: Агроконсалт, 2001. — 392 с. ISBN 5-94325-003-4
• Крупеников И. А. История почвоведения.— М.: Наука, 1981
• Розанов Б. Г. Генетическая морфология почв.— М.: Изд-во Московского университета, 1975