История почвоведения

Ранние концепции почвы были основаны на идеях, разработанных немецким химиком Юстусом фон Либихом (1803–1873) и модифицированными и уточненными учеными-аграриями, работавшими с образцами почвы в лабораториях, теплицах и на небольших полевых участках. Ниже глубины обычной обработки почвы исследовались редко. Эти химики придерживались «балансовой» теории питания растений. Почва считалась более или менее статичным хранилищем питательных веществ для растений — почву можно было использовать и заменять. Эта концепция по-прежнему имеет ценность при применении в рамках современного почвоведения, хотя полезное понимание почв выходит за рамки удаления питательных веществ из почвы собранными сельскохозяйственными культурами и их возврата в навоз, известь и удобрения.

Первые геологи в целом принимали балансовую теорию плодородия почв и применяли ее в рамках своей дисциплины. Они описывали почву как распавшуюся горную породу различных сортов — гранит, песчаник, ледниковый тилл и тому подобное. Однако они пошли дальше и описали, как процессы выветривания изменили этот материал и как геологические процессы сформировали из него такие формы рельефа, как ледниковые морены, аллювиальные равнины, лессовые равнины и морские террасы. В монографии геолога Натаниэля Шалера (1841–1906) (1891) о происхождении и природе почв обобщены геологические концепции почв конца XIX века.

Ранние исследования почвы проводились, чтобы помочь фермерам найти почвы, подходящие для различных методов управления, и помочь им решить, какие культуры и методы управления наиболее подходят для конкретных типов почв на их фермах. Многие из первых исследователей были геологами, потому что только геологи обладали необходимыми полевыми методами и научными корреляциями, подходящими для изучения почв. Они рассматривали почвы как главным образом продукты выветривания геологических формаций, определяемые формой рельефа и литологическим составом. Большинство почвенных исследований, опубликованных до 1910 года, находились под сильным влиянием этих концепций. В публикации, опубликованные с 1910 по 1920 год, постепенно вносились большие уточнения и признавалось больше особенностей почвы, но сохранялись фундаментальные геологические концепции.

Балансовая теория питания растений доминировала в лаборатории, а геологическая концепция – в полевых работах. Оба подхода преподавали во многих классах до конца 1920-х годов. разрабатывали более широкие и более полезные концепции почвы Хотя некоторые почвоведы, особенно Юджин В. Хилгард (1833–1916) и Джордж Нельсон Коффи (1875–1967) в США и почвоведы в России, , необходимые данные для Формулировка этих более широких концепций возникла в результате полевых исследований почвы.

Фридрих Альберт Фаллу

Ф.А. Фаллу перед смертью в 1877 г.

В своих двух книгах «Первые принципы почвоведения» (1857 г., 2-е изд. 1865 г.) и «Почвоведение, или общее и специальное почвоведение» (1862 г.) Фридрих Альберт Фаллу развил свои собранные полевые наблюдения за почвой в систематический подход. Он объяснил, почему почвообразование достойно изучения, и призвал признать почвоведение как дисциплину. В работе 1862 г. он представил предложение по описанию профиля почвы, обсудил физические и химические свойства почв, предложил классификацию почв по минеральным свойствам.

Василий Докучаев сегодня признан более влиятельным, чем Фаллу, однако в годы, последовавшие за смертью Докучаева, Фаллу считался основателем современного почвоведения учеником Докучаева, влиятельным российским почвоведом Константином Дмитриевичем Глинкой (1867–1927). Исторический статус Фаллу как основателя подтверждает московский почвовед и библиограф отечественного почвоведения Арсений Ярилов, редактор журнала « Почвоведение ». Свою статью 1904 года о Фаллу в «Почвоведении » Ярилов озаглавил «Фридрих Альберт Фаллу, основатель почвоведения».

Vasily Dokuchaev

V. Dokuchaev with chernozem

Научную основу почвоведения как естествознания заложили классические труды В.В. Докучаева . Раньше почву считали продуктом физико-химических преобразований горных пород, мертвым субстратом, из которого растения извлекают питательные минеральные элементы. Фактически почва и коренная порода были приравнены.

Докучаев рассматривает почву как природное тело, имеющее свой генезис и свою историю развития, тело, в котором происходят сложные и многообразные процессы. Почва считается отличной от коренной породы. Последняя становится почвой под влиянием ряда почвообразующих факторов — климата, растительности, страны, рельефа и возраста. По его мнению, почвой следует называть «дневные» или внешние горизонты пород независимо от типа; они изменяются естественным путем под общим воздействием воды, воздуха и различных видов живых и мертвых организмов.

С 1870 г. возникла русская школа почвоведения под руководством В. В. Докучаева (1846–1903) и Н. М. Сибирцева (1860–1900). разрабатывал новую концепцию почвы. Русские рабочие представляли почвы как самостоятельные природные тела, каждое из которых обладает уникальными свойствами, возникающими в результате уникального сочетания климата, живого вещества, исходного материала, рельефа и времени. Они предположили, что свойства каждой почвы отражают совокупное воздействие определенного набора генетических факторов, ответственных за формирование почвы. Позднее Ганс Йенни подчеркнул функциональную связь свойств почвы и почвообразования. Результаты этой работы стали общедоступны американцам благодаря изданию в 1914 г. учебника К. Д. Глинки на немецком языке и особенно благодаря его переводу на английский язык К. Ф. Марбуту в 1927 г.

Русские концепции были революционными. Свойства почв больше не основывались исключительно на выводах из природы горных пород, климата или других факторов окружающей среды, рассматриваемых по отдельности или в совокупности; скорее, если обратиться непосредственно к самой почве, комплексное выражение всех этих факторов можно увидеть в морфологии почв. Эта концепция требовала, чтобы все свойства почв рассматривались коллективно как единое природное тело. Короче говоря, это сделало возможным науку о почве.

Ранний энтузиазм по поводу новой концепции и развивающейся новой дисциплины почвоведения привел некоторых к предположению, что изучение почвы может продолжаться без учета старых концепций, полученных из геологии и агрохимии. Конечно, верно и обратное. Новая концепция не только закладывает основу почвоведения с ее собственными принципами, но и делает другие науки еще более полезными. Морфология почв обеспечивает прочную основу для группировки результатов наблюдений, экспериментов и практического опыта и разработки комплексных принципов, прогнозирующих поведение почв.

Кертис Марбут

Под руководством К.Ф. Марбута российская концепция была расширена и адаптирована к условиям США. Эта концепция подчеркивала подчиненность отдельных почвенных профилей внешним особенностям почвы и геологии поверхности. Однако, уделяя особое внимание профилям почв, почвоведы поначалу были склонны упускать из виду естественную изменчивость почв, которая может быть значительной даже на небольшой территории. Упущение из виду изменчивости почв серьезно снизило ценность карт, показывающих расположение почв.

Более того, ранний акцент на генетических профилях почв был настолько велик, что предполагалось, что материал, лишенный генетического профиля, такой как современный аллювий, не является почвой. Было проведено резкое различие между выветриванием горных пород и почвообразованием. Хотя различие между этими наборами процессов полезно для некоторых целей, выветривание горных пород и минералов и почвообразование обычно неотличимы.

Концепция почвы постепенно расширялась и расширялась в течение нескольких лет после 1930 года, в основном за счет консолидации и баланса. Основное внимание уделялось профилю почвы. После 1930 г. морфологические исследования расширились от одиночных ям до длинных траншей или серии ям на участке почвы. Морфологию почвы стали описывать диапазоном свойств, отклоняющихся от центральной концепции, а не единым «типичным» профилем. Развитие методики минералогических исследований глин также подчеркнуло необходимость лабораторных исследований.

Марбут решительно подчеркивал, что классификация почв должна основываться на морфологии, а не на теориях генезиса почв, поскольку теории одновременно эфемерны и динамичны. Возможно, он преувеличил этот момент, чтобы скомпенсировать других исследователей, которые предполагали, что почвы обладают определенными характеристиками, не исследуя почвы. Марбут пытался разъяснить, что исследование самих почв имеет важное значение для разработки системы классификации почв и создания пригодных для использования почвенных карт. Несмотря на это, работа Марбута раскрывает его личное понимание вклада геологии в почвоведение. Его классификация почв 1935 года во многом зависит от концепции «нормальной почвы», продукта равновесия ландшафта, где нисходящая эрозия идет в ногу с почвообразованием.

Уточнение и расширение концепции почвоведения также стало результатом растущего внимания к детальному картированию почв. Концепции изменились, когда возросло внимание к прогнозированию урожайности сельскохозяйственных культур для каждого типа почвы, показанного на картах. Многие из старых описаний почв не были достаточно количественными, а единицы классификации были слишком разнородными для прогнозирования урожайности и управления, необходимых для планирования управления отдельными фермами или полями.

В 1930-е годы почвообразование объясняли с точки зрения широко понимаемых процессов, таких как «оподзоление», «латеризация» и «кальцификация». Считалось, что это уникальные процессы, ответственные за наблюдаемые общие свойства почв региона.

Его Дженни

В 1941 году Ганс Йенни (1899–1992) «Факторы почвообразования: система количественной почвоведения» кратко обобщил и проиллюстрировал многие основные принципы современного почвоведения того времени. С 1940 года среди факторов почвообразования значительно большее значение приобрело время, а геоморфологические исследования приобрели важное значение для определения времени, когда почвенный материал в каком-либо месте подвергался почвообразовательным процессам. Между тем, достижения в области химии почвы, физики почвы, минералогии почвы и биологии почвы , а также фундаментальных наук, лежащих в их основе, добавили новые инструменты и новые измерения к изучению почвообразования. В результате почвообразование стало рассматриваться как совокупность многих взаимосвязанных физических, химических и биологических процессов. Эти процессы подлежат количественному изучению в физике почв, химии почв, минералогии и биологии почв. Фокус внимания также сместился с изучения общих свойств всей почвы на различную детализацию отдельных частей, включая межзерновые взаимоотношения.

Гай Смит

И в классификации Марбута, и в классификации 1938 года, разработанной Министерством сельского хозяйства США, классы описывались преимущественно в качественном отношении. Классы не были определены в количественном выражении, что позволило бы последовательно применять систему разными учеными. Ни одна из систем не связывала однозначно классы своих высших категорий, во многом под влиянием генетических концепций, инициированных российскими почвоведами, с почвенными рядами и их подразделениями, которые использовались при почвенном картировании в США. Обе системы отражали тогдашние представления и теории почвогенеза, которые сами по себе носили преимущественно качественный характер. Модификация системы 1938 года в 1949 году исправила некоторые ее недостатки, но также продемонстрировала необходимость переоценки концепций и принципов. Более 15 лет работы под руководством Гая Д. Смита завершились созданием новой системы классификации почв. Она стала официальной системой классификации Национального совместного исследования почв США в 1965 году и была опубликована в 1975 году под названием «Таксономия почвы: базовая система классификации почв для проведения и интерпретации почвенных исследований». Система Смита была принята в США и многих других странах в качестве собственной системы классификации.

Еще один фактор оказал огромное влияние на исследование почвы, особенно в 1960-е годы. До 1950 года основными приложениями исследования почвы были сельское хозяйство, скотоводство и лесное хозяйство. Применения для планирования шоссе были признаны в некоторых штатах еще в конце 1920-х годов, а интерпретации грунтов были включены в полевые руководства для инженеров-дорожников некоторых штатов в 1930-х и 1940-х годах. Тем не менее, изменения в почвенных обследованиях в этот период были в основном ответом на нужды сельского хозяйства, скотоводства и лесного хозяйства. В 1950-х и 1960-х годах несельскохозяйственное использование почвы быстро возросло. Это создало большую потребность в информации о влиянии почв на несельскохозяйственные виды использования.

Биотурбация

Основная переоценка почвообразования и роли биоты началась в 1980-х годах, когда почвенные геоморфологи начали переоценивать ранние идеи Чарльза Дарвина и Натаниэля Шейлера о роли биотурбации в почвообразовании. В настоящее время имеется достаточно доказательств, подтверждающих выводы Дарвина, и во многих районах биота, зарывающаяся в почву, является основным агентом педогенеза .

Органическое вещество почвы

Органическое вещество почвы значительно отличается от того, что понимали почвоведение до 21 века. Недостатки сложившейся парадигмы стали очевидны в 1999 году. когда модели почвы не могли вместить большой компонент древесного угля, присутствующий в черноземах. В 2016 году в учебниках по почвоведению стали говорить о необходимости отказа от давно принятых, но теперь устаревших концепций.

По состоянию на 2021 год немногие однако поймите, что классическая теория накопления органического вещества в почве «оказалась по большей части ложной».

См. также

• Список российских учёных-землеведов

Литература

• Агафонов В. , 1926. Некоторые размышления по истории почвоведения // Анналы французской и зарубежной агрономической науки. Полет. 43. С. 132–153.
• Сотрудники исследования почвы, 1993. Исследование почвы: ранние концепции почвы. (html) Руководство по обследованию почв, Справочник Министерства сельского хозяйства США 18 , Служба охраны почв. Министерство сельского хозяйства США. URL-адрес открыт 30 ноября 2004 г.
• Дарвин, К. , 1881, Образование растительной плесени под действием червей, с наблюдениями за их привычками: Лондон, Джон Мюррей.
• Шалер, Н.С. , 1891, Происхождение и природа почв, в Пауэлле, Дж.В., изд., 12-й годовой отчет Геологической службы США за 1890–1891 гг.: Вашингтон, округ Колумбия, Государственная типография, стр. 213-45.
• Патон Т.Р., Хамфрис Г.С. и Митчелл П.Б. , 1995, Почвы: новый глобальный взгляд: Лондон, UCL Press Limited.
• Джонсон, Д.Л. , 1990, Эволюция биомантии и перераспределение земных материалов и артефактов: Почвоведение, т. 149, с. 84–102.
• Хамфрис, Г.С., и Митчелл, П.Б. , 1983, Предварительная оценка роли биотурбации и дождевых вод на склонах холмов из песчаника в бассейне Сиднея, в Австралийской и новозеландской геоморфологической группе, с. 66–80.
• Уилкинсон, М.Т., и Хамфрис, Г.С. , 2005, Исследование педогенеза с помощью показателей продуктивности почвы на основе нуклидов и скорости биотурбации на основе OSL: Австралийский журнал почвенных исследований, т. 43, стр. 767–779. [1]

Внешние ссылки

• Патон Т.Р. и Хамфрис Г.С., 2007, Критическая оценка зональных основ почвоведения в Соединенных Штатах. Часть I: Начало классификации почв: Геодерма, т. 139, с. 257 – 267. [2]
• Патон Т.Р. и Хамфрис Г.С., 2007, Критическая оценка зональных основ почвоведения в Соединенных Штатах. Часть II: Прагматизм Чарльза Келлога: Геодерма, т. 139, вып. 268 – 276. [3]