Лекции по "Почвоведению"

Связь почвоведения с другими науками

В познании почв и почвенного покрова планеты почвоведение тесно связано с другими естественными науками и широко использует их методические подходы и достижения . Современное генетическое почвоведение развилось из геологии и до сих пор сохраняет с ней методические и методологические связи. Изучение геологического строения и геологической истории земной поверхности в целом или отдельной местности позволяет правильно понять генезис почв и почвенного покрова; пространственную дифференциацию почв. Петрография, минералогия, кристаллография дают почвоведам методические основы исследования минералогического состава почв и закономерностей его формирования и трансформации. Гидрогеология помогает решать вопросы формирования и функционирования водного режима почв. Для познания генезиса и эволюции почв необходимы данные и методы динамической геологии, в частности таких ее разделов, как тектоника, вулканология, сейсмология. Геоморфология помогает понять и оценить роль рельефа в почвообразовании и географии почв. Составить правильно почвенную карту нельзя без знания геодезии и картографии и без использования их специфических методов. Почвоведение тесно связано с геохимией, в частности с биогеохимией и гидрохимией, в вопросах изучения процессов и закономерностей миграции и трансформации веществ на поверхности Земли. Климатология и метеорология помогают почвоведам оценивать роль климата и атмосферных факторов в почвообразовании, в создании и поддержании почвенных режимов, в частности водного и теплового режимов почв, а также в географическом распространении почв на земной поверхности.

Ряд наук биологического цикла особенно важен в изучении плодородия почвы и вопросов почвенного питания растений. Почвоведение широко использует методы и подходы микробиологии, биохимии, физиологии растений. Тесно связаны почвоведы с ботаниками (генезис и география почв), с зоологами (почвенная зоология). Необходимы почвоведам и знания экологии растений и животных. Ряд разделов почвоведения непосредственно является научными дисциплинами биологического цикла: биология почв с ее подразделами почвенной энтомологии, протозоологии, микробиологии, энзимологии. Изучение почвенного гумуса невозможно без использования подходов и методов биохимии. Вся химия почв связана с использованием подходов и методов наук химического цикла: аналитической химии, органической химии, физической химии, коллоидной химии, а изучение физики почв основано на приложении к почве законов общей физики. Наконец, надо подчеркнуть и связь почвоведения с математикой. С одной стороны, это широкое использование статистических и вероятностных подходов для оценки почвенной неоднородности разных уровней и оценки почвенного плодородия (бонитировка почв); с другой — математическое описание тех или иных физических и химических процессов в почвах; с третьей — имитационное математическое моделирование почвенных процессов, таких, как передвижение воды или солей в почвах.

Такое широкое применение подходов и методов разных наук в почвоведении связано с особенностями почвы как природного тела — ее формированием и существованием на границе взаимодействия геосфер Земли, изучаемых разными циклами наук.

С другой стороны, созданная В. В. Докучаевым теория и методология генетического почвоведения явилась плодотворной основой формирования ряда новых наук — ландшафтоведе-ния, биогеохимии, лесоведения, агролесомелиорации, геохимии ландшафтов, геоботаники, биогеоценологии. На базе докучаевской методологии его ученик и последователь академик В. И. Вернадский заложил основы современного учения о биосфере и ноосфере. Существенную роль докучаевские концепции сыграли в развитии современной экологии и учения об окружающей среде. Принятый сейчас во многих науках так называемый «экологический подход» — это не что иное, как классический докучаевский подход к изучению природных явлений, сформулированный еще в конце прошлого века в учении о зонах и единстве почвы и факторов почвообразования.

Главные направления и разделы почвоведения

Как всякая наука, почвоведение в своем историческом развитии дифференцировалось на ряд специализированных разделов в соответствии с теми или иными аспектами и методами изучения почвы (схема. 3).

Фундаментальное, или общее, почвоведение, которое иногда называют педологией (от греч. pedon—почва), направлено на изучение всех особенностей почвы как природного тела. Прикладное, или частное, почвоведение состоит в изучении различных аспектов использования почвы человеком. Хотя деление почвоведения на фундаментальное и прикладное является довольно относительным и небезусловным, оно удобно для понимания структуры науки и ее исторической дифференциации.

В фундаментальном почвоведении обособилось несколько научных направлений в зависимости от различных аспектов рассмотрения почвы и методов ее изучения.

Первое из них, которое можно назвать педогностика, связано с изучением вещественного состава, строения и свойств почвы. В этом направлении выделились такие разделы почвоведения, как морфология почв, химия почв, физика почв, минералогия почв, биология почв. Изучение почвы ведется в соответствии с иерархическими уровнями ее структурной организации при примате почвенного профиля или, вернее, почвенного индивидуума как главного объекта исследования.

Вторым важнейшим направлением, которое условно можно назвать педографией, служит изучение пространственного распространения и природного разнообразия почв на земной поверхности в связи с общей географией природной среды. В этом направлении обособились такие разделы почвоведения, как география почв, картография почв, систематика почв, экология почв, оценка почв, почвенная информатика.

Третье направление общего почвоведения — это историческое почвоведение, связанное с изучением генезиса (происхождения, развития) и эволюции почв в контексте общей истории развития земной поверхности. Свои особые подходы и методы имеют здесь генетика почв и палеопочвоведение.

Четвертое направление можно определить как динамическое почвоведение, включающее исследования процессов почвообразования и современных почвенных режимов. Все перечисленные выше разделы почвоведения участвуют в развитии этого научного направления, каждый на основе своих особых подходов и методов. Изучаются взаимодействие биологического и геологического круговоротов веществ при почвообразовании, водный и тепловой режимы почвы, трансформация минералогического состава горных пород при почвообразовании и минеральные новообразования в почвах, процессы синтеза и разрушения почвенного гумуса, динамика окислительно-восстановительных и. иных химических процессов в почвах, динамика состава почвенного воздуха, динамика доступных растениям соединений биофиль-ных элементов и т. д. На основе достижений в этом научном направлении строится система управления почвенным плодородием. Именно на базе динамического почвоведения развиваются многие его прикладные аспекты. Особенно интенсивно в последние годы в рамках этого направления развивается моделирование почвенных процессов, как физическое, так и имитационное математическое.

Пятое научное направление — это региональное почвоведение, связанное с изучением особенностей почв и почвенного покрова крупных регионов (природных или административных) Земли. В рамках общего природоведения региональные монографии о почвах всегда имеют огромную научную ценность, являясь основой рационального природопользования, которое всегда регионально. Человек использует природные ресурсы именно там, где он живет, и он должен знать детально ресурсы именно своего региона. Поэтому в истории почвоведения региональным работам и обзорам всегда уделялось и уделяется очень большое внимание.

Наконец, шестое научное направление в общем почвоведении — это история и методология науки как часть общего науковедения, получившего особенно интенсивное развитие в последнее время в связи с возросшей ролью науки в производственной деятельности человека, когда она стала непосредственной производительной силой общества. В ряде стран это научное направление развивается как особый раздел почвоведения — эпистемология почвоведения, что в нашей терминологии соответствует методологии науки.

Прикладное почвоведение также дифференцируется в зависимости от области использования почвы в хозяйственной деятельности человека.

Естественно, в наибольшей степени почвоведение связано с сельским хозяйством и прежде всего земледелием. Отсюда сельскохозяйственное почвоведение, или агропочвоведение, — это наиболее обширная прикладная отрасль науки о почве. Сельскохозяйственные аспекты почвоведения включают в себя очень широкий круг вопросов, наиболее рациональный способ использования тех или иных почв, в том числе рациональную организацию территории и наиболее продуктивный и экономически целесообразный севооборот; выбор почв, наиболее пригодных для тех или иных культур и севооборотов; определение способов механической обработки каждого вида почвы и в каждом севообороте; выбор путей и методов повышения плодородия почв и поддержания его на достаточно высоком уровне для обеспечения оптимальной биологической продуктивности; выбор путей и методов защиты почв от загрязнений и деградационных процессов; постоянное управление почвенными процессами и режимами для поддержания оптимального состояния почв; определение приложимости технологий, разработанных в одних почвенных условиях, к другим территориям и т. д. Мелиоративное почвоведение служит теоретической основой комплексной мелиорации почв инженерно-техническими, химическими, биологическими и агротехническими методами. Лесное почвоведение вместе с лесоведением является научной основой повышения продуктивности лесов, создания наиболее продуктов ных и экологически и экономически целесообразных лесных искусственных насаждений, лесомелиоративных мероприятий, в том числе агролесомелиорации. Санитарное почвоведение также имеет большой круг задач в связи с проблемой обезвреживания различных промышленных, бытовых и сельскохозяйственных отходов; с проблемой географии болезней растений, животных и человека, включая эндемические болезни и патологии; с проблемой борьбы с патогенными и векторными организмами  (переносчики инфекций), значительное число которых является почво-обитающими; с проблемой защиты растений, животных и человека от радиационного заражения и поражения. Инженерное почвоведение смыкается по своим задачам и методам с грунтоведением и инженерной геологией, рассматривая почву как основание для сооружений и коммуникаций или как строительный материал.

Есть и другие отрасли человеческой деятельности, в которых использование почвы имеет свои особенности и где требуются особые подходы и методы исследования, например в криминалистике, военном деле и т. д. Однако важно подчеркнуть, что в любом случае все прикладные аспекты науки опираются на фундаментальное почвоведение, и почвоведы исходят из его теоретических научных положений при решении любых вопросов прикладного характера.

История почвоведения

Несомненно, корни научных знаний о почве уходят в глубокую древность и связаны с зарождением и постепенным развитием земледелия как одной из основных отраслей человеческой деятельности. В то же время, как и у всех наук, многие тысячелетия развития человечества были лишь периодом накопления разрозненных фактов, наблюдений, гипотез, передававшихся разными способами из поколения в поколение. Знание становится /наукой лишь тогда, когда формулируются в определенной системе законы природы, адекватно отражающие окружающую действительность и служащие инструментом управления ею, когда формулируется парадигма (основная теоретическая концепция) данной отрасли знания.

Соответственно историческое развитие почвоведения можно рассматривать по-разному: можно начать с самого раннего периода первичного накопления фактов и элементарных эмпирических наблюдений с зарождением земледелия где-то около десяти тысяч лет до новой эры и далее детально проследить в веках постепенное становление науки через древние цивилизации Месопотамии, Египта, Греции, Рима, через Средневековье, эпоху Возрождения, эпоху Промышленной революции вплоть до наших дней, через всю звонкую цепь имен от вавилонского царя Хамму-рапи (1792—1750 до н.э. — первый земельный кодекс) до современных академиков и президентов Международного общества почвоведов; а можно поступить и иначе. Можно начать с того дня, когда выдающийся русский естествоиспытатель В.В.Докучаев после длительных и бурных дебатов блестяще защитил в Петербургском университете свою докторскую диссертацию «Русский чернозем», совершив революцию в знаниях о почве и положив начало современному генетическому почвоведению как самостоятельной естественно-исторической науки. Это случилось 10 декабря 1883 г. — официальная дата рождения современного почвоведения. Предлагалось, правда, перенести день рождения почвоведения на девять лет раньше, на декабрь 1874 г., когда молодой геолог В. В. Докучаев сделал сообщение «О подзоле Смоленской губернии» на заседании Санкт-Петербургского общества естествоиспытателей, но все-таки главные теоретические концепции новой науки были сформулированы именно в «Русском черноземе» и развиты им в последующих работах.

Согласно «Истории почвоведения» И. А. Крупеникова (1981) — наиболее капитальному исследованию истории науки, к которому читатель может обратиться для детального изучения этого вопроса, в длительном историческом процессе накопления и систематизации знаний о почвах выделяется несколько четко очерченных периодов, связанных с общим развитием естествознания в истории человечества.

1. Период первичного накопления  разрозненных фактов о свойствах  почв, их плодородии и способах  обработки связан с рождением  и постепенным совершенствованием земледелия в глубине веков неолита и бронзы, где-то 11-10 тыс. лет до новой эры. Поскольку к этому периоду относятся первые следы земледельческой культуры, можно представить себе, что человек начал уже сопоставлять почвы по их плодородию (отличая, скажем, песок от суглинка и болото от сухого места) и изобретать разные способы обработки разных почв, осознав представление о почве как среде обитания растений и предмете обработки. 
       2.Период обособления знаний о почвах и введения первичного земельного кадастра, продолжавшийся несколько тысяч лет до новой эры, совпадает с развитием рабовладельческого общества и связанной с ним земледельческой цивилизации. Поскольку в этот период человек постепенно становится уже опытным земледельцем, создает орошаемое земледение, сложные оросительные и осушительные системы, то знания о почвах, естественно, становятся более полными. Самое основное достижение этого периода. — осознание разнообразия почв и необходимости их дифференцированного использования в земледелии и дифференцированного налогообложения. Из наиболее выдающихся письменных памятников этого времени необходимо отмстить египетские папирусы и стелы с описанием качества земли («Палермский камень», «Бруклинский папирус» — 3500—3000 гг. ю н. э.) и, конечно же, знаменитый «Кодекс Хаммурапи» —первое известное земельно-водное законодательство вавилонского царя Хаммурапи, регламентирующее землепользование и водопользование. Большой интерес представляют и сделанные древними вавилонянами на глиняных табличках планы землеустройства и схемы оросительных систем.