Почвообразовательный процесс по Вильямсу

     Сущность  учения Вильямса о едином почвообразовательном процессе такова: под влиянием термических и химических факторов происходит разрушение (выветривание) массивной горной породы, выступающей на поверхность. В результате образуется рухляковая порода, которая еще не является почвой; она обладает лишь зачатками существенного свойства почвы — плодородия. Рухляковые породы носят название почвообразующих, или материнских, пород. В природе одновременно с процессом выветривания, создающего материнскую породу, происходит почвообразовательный процесс, который определяет скорость единого почвообразовательного процесса, в том числе и выветривание горной породы. Почвообразовательный процесс — это процесс жизнедеятельности растительных и животных организмов, воздействия растений, животных, микроорганизмов на материнскую породу. Характер почвообразовательного процесса зависит от условий, в которых он совершается, места образования почв и времени, в течение которого он протекает. Но при всех различиях характера почвообразовательного процесса определяющей причиной процесса является жизнедеятельность растений, животных, микроорганизмов. Почва есть производное жизни — таков один из незыблемых принципов, установленных Вильямсом. Этот принцип отражает основную сущность учения Вильямса о едином процессе почвообразования.

     Второй  существенной стороной учения Вильямса о едином почвообразовательном процессе является учение о малом, биологическом круговороте веществ. Биологический процесс синтеза органического вещества, а также биологический процесс разрушения органического вещества взаимно связаны и составляют в совокупности малый, биологический круговорот зольной и азотной пищи растений. Этот биологический круговорот развертывается на части траектории большого, геологического круговорота веществ в природе. Биологический круговорот развивается в направлении, противоположном направлению геологического круговорота. Своими исследованиями процесса образования почвы Вильямс установил, что форма кривой биологического круговорота есть прогрессивно расширяющаяся спираль, определяемая прогрессивным развитием форм проявления жизни на поверхности земной суши. Чем больше жизни на той или иной части земли, тем выше общее плодородие, запас пищи. Поэтому человек способен беспредельно увеличивать плодородие почвы. В разработке этой части современной науки о почве — одна из величайших научных заслуг В. На земном шаре много разных, легко различимых почв: подзолистые, торфяные, каштановые, красноземы и черноземы, почвы солонцеватые и кислые. Все эти почвы, по Вильямсу, — различные выражения почвообразовательного процесса, протекающего в зависимости от условий среды. Различия между ними обусловлены, прежде всего, длительностью процесса образования почв и условиями климата. Черноземные почвы юга СССР имеют больший абсолютный возраст и развивались в других климатических условиях, чем подзолистые почвы нечерноземной полосы. Там, где сейчас черноземы, растительные сообщества воздействовали на материнскую породу более длительное время и накопили в почве большие запасы перегноя; этому способствовали также благоприятные климатические условия.

     Но  и в пределах одной зоны встречаются  разные почвы: одни более богаты перегноем, другие — менее. Это зависит уже  не от времени, а от условий и места  образования почвы. Большое влияние  на процесс почвообразования оказывает материнская порода. В почвах долин перегноя больше, чем в почвах водоразделов. Различие, зависящее от условий и места возникновения почв, В. определил как относительный возраст почвы. Но во всех случаях ведущим фактором почвообразования является жизнедеятельность растений и живущего в симбиозе с ними мира микроорганизмов. Если современную почву лишить на несколько лет растений, она быстро потеряет плодородие и превратится в бесплодный порошок.

     Выводы  из изучения процесса почвообразования и послужили Вильямсу основанием для разработки травопольной системы земледелия. Травопольная система земледелия включает учение о восстановлении и повышении плодородия почвы, системе обработки почвы, удобрений и учение об организации всей сельскохозяйственной территории с научно обоснованным размещением на ней лугов, полей, лесов и полезащитных лесных насаждений.

     Отмечая положительную, прогрессивную теоретическую основу травопольной системы земледелия, в то же время нужно указать, что в учении Вильямса о травопольной системе земледелия имеется ряд ошибочных положений (отрицательное отношение к культуре озимых хлебов, рекомендация повсеместной, не зависимой от климатических условий, вспашки травяного поля только глубокой осенью, некоторые ошибочные формулировки в оценке различных сельскохозяйственных орудий, утверждение о нерентабельности применения минеральных удобрений на бесструктурных почвах). При перенесении в практику того или иного положения В. всегда необходимо сообразоваться с конкретными и всегда сложными условиями сельскохозяйственного производства.

     Вильямс известен также своей общественно-организаторской деятельностью. В 1920 году активно выступал за создание рабочего факультета при академии, работал во многих советских учреждениях — в Госплане, Наркомземе, Наркомпросе, выполняя многочисленные задания по планированию народного хозяйства, повышению урожайности, организации просвещения, научной работы. В. являлся организатором ряда научных учреждений — Лугового института (ныне Всесоюзный научно-исследовательский институт кормов), Почвенно-агрономического музея и др.; в 1922—25 был ректором Моск. с.-х. академии им. К. А. Тимирязева.

     На  территории Московской сельскохозяйственной академии им К. А. Тимирязева по постановлению правительства Вильямсу Василию Робертовичу воздвигнут памятник. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Глава 2. Почвообразовательный процесс по Вильямсу 

     Под понятием почвообразовательного процесса разумеем тот в высшей степени сложный комплекс явлений, под влиянием воздействия которых материнская порода приобретает ряд новых свойств и признаков и под влиянием которых и ней возникает непрерывный ряд новых явлений, слагающих в своей совокупности процесс эволюции существенного признака почвы — её плодородия.

     Эти и новые свойства, признаки и явления, возникающие в материнской породе под влиянием почвообразовательного процесса, настолько глубоко и резко — качественно отличаются от свойств, признаков и явлений, присущих материнской породе, как таковой, что наличность их заставляет выделить и отличать особый порядок природных тел — почв.

     Материнская порода, образующаяся под влипнем  минеральных— абиотических процессов выветривании горных пород и механических процессов переноса продуктов выветривания, представляет бесструктурный агрегат продуктов выветривания, обладающий рядом свойств и признаков, не изменяющихся во времени при условии неизменности термодинамических условий, при которых происходило это выветривание. Все признаки и свойства такой породы отличаются полнейшей устойчивостью. Она представляет конечный продукт минерального выветривания, обладающий полным постоянством своих основных существенных свойств: её химический состав неизменен, её отношения к теплу, свету, воде, газам также постоянны и неизменны. Кроме того, все явления, возникающие в материнской породе под влиянием соприкосновения со с внешними минеральными (абиотическими) агентами природы, совершаются неуклонно в одном направлении, как бы долго явление пи продолжалось. Возникшее в материнской породе явление может количественно измениться или прекратиться только под влиянием количественного изменения или прекращения притока внешнего агента, обусловливающего данное явление. Основное свойство почвы

     Почва - функция воздействия на материнскую породу почвообразовательного процесса — представляет полную противоположность последней. Свойства почвы беспрерывно изменяются и не могут не изменяться во времени, несмотря на неизменность термодинамических условий, в которых пребывает почва. Состав почвы подвергается беспрерывному изменению. И общий характер всех изменений направления процессов, происходящих в почве, это — их   цикличность.

     Динамическое  почвоведение

     Все эти качественные отличия почвы от материнской породы происходят под влиянием воздействия на породу процессов биологических. Изучение явлений, составляющих этот биологический почвообразовательный процесс и беспрерывно протекающих в почве под его влиянием, изучение свойств и признаков почвы в их генетическом соотношении между собой и с почвообразовательным процессом и изучение эволюции всех этих элементов составляет предмет динамического почвоведения.

     Учение  о почве, как о  массе

     Изучение  же элементов, присущих материнской породе как одному из факторов почвообразования,- её свойств и явлений, происходящих в ней при соприкосновении с внешними агентами природы, и изучение вновь обособившихся свойств почвы вне зависимости от генетической перспективы, а лишь в пределах незначительных по величине промежутков времени, составляет предмет учения о почве как о массе, или статического почвоведения.

     В настоящее время не подлежит уже сомнению, что первичная, начальная роль в создании организованной материи, а следовательно, и органического  вещества  принадлежит бесхлорофильной клетке. Мы не сделаем, однако, большой ошибки, если допустим, что при условиях настоящей геологической тюхи, переживаемой землёю, подавляющая, главная роль в создании органического вещества на земной поверхности принадлежит хлорофиллоносной клетке, Поэтому рассмотрение созидательной роли бесцветной клетки — бесхлорофильных растений в области почвообразовательного процесса мы отложим до той главы, где нам придётся изучать почвенные образования, в которых заметную роль играют эти организмы. Сейчас же мы займёмся изучением роли в почвообразовательном процессе двух основных его элементов — зелёных растений, созидающих органическое вещество, и бесцветных организмов, разрушающих это-вещество и переводящих его элементы вновь в минеральную форму.

     Всякий  корень, начиная развиваться в  более поверхностном горизонте  почвы, углубляется в нижележащие  слои. По мере его развития в длину, одновременно происходит и его разрастание в толщину. При этом наибольшей своей величины развитие корня в толщину достигает в наиболее старых его частях, т. е. расположенных  наиболее близко к поверхности почвы.

     В схеме всякий корень, можно представить себе в виде конуса, обращенного своей вершиной вниз и споим основанием упирающегося в дневную поверхность почвы. На некотором расстоянии от своего верхнего конца корень начинает ветвиться, и каждая ветвь также на некотором расстоянии от своего верхнего конца образует вторичные ветви; вторичные ветви дают ветви третьего порядка и т. д.

     Рис.1. Распределение массы и длины корневой системы растений: а – общая схема; б – схема распределения массы корневой системы; в – схема распределения длины корневой системы.

     Всякая ветвь корня в схеме представляет такой же конус, обращенный вершиной вниз, как и главный корень. В общей сумме распределение всей массы корневой системы растения в почве может быть изображено схематически в виде конуса, обращенного своей вершиной вниз, а основанием к поверхности почвы (см. рис. 1, б).

     Массе корневой системы соответствует находящаяся в определённом отношении к ней масса надземных органов. Отношение между массами корневой и надземной может варьировать в чрезвычайно широких пределах у различных видов растений. В среднем же, не допуская грубой ошибки, можно принять надземную массу высших растений приблизительно равною их подземной корневой массе.

     Развиваясь, таким образом, корневая система будет постепенно усваивать необходимые для жизни растений минеральные вещества их зольной пищи во всей толще материнской породы по мере своего проникновения в неё. Ясно, что интенсивность усвоения этих минеральных веществ золы растений из различных горизонтов породы будет изменяться в том же направлении, как и длина корня.

     Элементы  корня, непосредственно всасывающие  питательные вещества почвы,— корневые волоски развиваются по мере развития корня в длину в области, предшествующей самой молодой части его, и отмирают после известного срока существования, не возобновляясь более на местах, где они раз отмерли. Ясно, что общая всасывающая поверхность корневых волосков, пронизывающих почвенную массу или пронизывавших её в более ранние периоды развития корня, прямо пропорциональна длине корневых почвы или породы.

     Мы  видели выше, что почти все элементы золы растений, необходимые для их питания и содержащиеся в горных породах - сера, кальций, магний имеют ясно выраженное стремление к выщелачиванию во время процесса почвы выветривания горной породы и образования рухляковой материнской породы. Только железо и марганец избегают этой общей участи зольных элементов пищи растений. Но этот процесс выщелачивания питательных веществ из материнской породы может беспрепятственно иметь место только до тех пор, пока в материнской породе отсутствует корневая система растений.

     Развивающиеся корни неизбежно нарушат молекулярное равновесие раствора, задерживающегося в материнской породе в силу её волосных свойств. Это нарушение должно произойти вследствие усвоения необходимых для растений солей — фосфора, серы, калия, кальция, марганца и железа, а также и солей азотной кислоты, появляющихся в породе под влиянием организмов, усвояющих свободный атмосферный азот. Неизбежным следствием такого нарушения молекулярного равновесия раствора явится осмотический ток тех веществ, которые были поглощены из раствора корневыми волосками и переведены в состояние нерастворимого в воде живого органического вещества. Очевидно, что этот осмотический ток растворённых солей должен быть направлен к тем областям раствора, в которых произошло обеднение этими солями, или, другими словами, к области развития корневых волосков.