Дисциплина «История и методология почвоведения» (72 часа – 10 лекции, 20 практич., экзамен)

 

Основная задача курса: систематизация и обобщение знаний в области почвоведения на основе изучения истории науки о почве в связи с историей смежных с почвоведением наук, на фоне общей истории человеческого общества, характеристикой научного вклада выдающихся ученых и созданных ими научных направлений, школ и методов исследования.

 

 Большое внимание в лекциях уделяется общим методологическим проблемам почвоведения, связи почвоведения с другими науками и запросами практики, развитием сельского и лесного хозяйства, с проблемами экологии. В заключение лекционного курса дается анализ места и роли почвоведения в системе фундаментальных естественных и прикладных наук, в охране природы и рациональном использовании земельных ресурсов.

 

Лекция 1. Введение.  Периодизация истории почвоведения

 (по Аношко В.С и Г.В.Добровольскому)

 

       Почвоведение берет начало с неолита – времени возникновения земледелия (10 тыс. лет тому назад).

       Способы и системы земледелия менялись от простого рыхления, перелогов, паров,   подсечно-огневой системы, до современных технологий.

        Первыми для сельского хозяйства начали использоваться пойменные почвы Тигра, Евфрата, Инда, Нила, Янцзы, Хуанхэ и других рек в VI-VII тыс. до н.э. Одновременно начало развиваться орошение. Примерно к этому времени относится и развитие  земледелия в Мексике.

         В I тыс. н.э. в Ассирии, Вавилоне (сады Семирамиды), Шумере, Египте, Китае и других странах умели отличать почвы разного качества и даже существовал земельный кадастр. Например, в Египте почвы делили по видам на пшеничные (орошаемые), степные (неорошаемые) и водно-болотные (под лугами и пастбищами).

         В древнем Китае почвы делили на хорошие, средние  и худые, а позже на черные (степные), белые (пустынь и полупустынь), красные (тропики и субтропики) и желтые (лессовые плато центрального Китая).

 

Как правило, крупнейшие ученые всегда уделяли большое внимание истории наук, в области которых они работали. Знание истории наук, позволяет правильно понимать их современное состояние и видеть перспективы дальнейшего развития.

"Каждое событие в настоящем рождается из прошлого и является отцом будущего" (XYIII в Вольтер).

 

"Для правильного понимания процесса развития науки, стимулирования развития ее важнейших направлений громадное значение имеет изучение истории науки, ее генезиса, тенденций ее развития, ее связей со всей историей общества. Вместе с тем история науки воскрешает перед нами захватывающую картину проникновения человеческого гения в глубочайшие тайны мироздания" (Выдающийся физик и математик М.В.Келдыш. 1980).

 

Английский ученый-физик и крупный общественный деятель нашего времени Джон Бернал является автором фундаментального труда "Наука в истории общества" (1956).

"История науки не может ограничиваться развитием идей - в равной мере она должна касаться живых людей с их особенностями, талантами, зависимостью от социальных условий, страны и эпохи" (физик С.И.Вавилов).

 

 

Что же такое методология?

 Методология - это учение о наиболее общих принципах и методах изучения природы и общества. Это понятие нельзя путать с понятием методики. Последняя является перечнем приемов конкретных частных исследований: методика определения гумуса по Тюрину, методика изучения каких-либо свойств почвы и т.п. Методология же - это философское понятие, получающее конкретное содержание в применении к разным наукам. Например, методология актуализма Г. Лайеля, эволюционизма Ч.Дарвина, генетического исследования почв В.В.Докучаева, диалектического материализма К.Маркса и др. Как увидим дальше, генетическая методология Докучаева сыграла важнейшую роль в становлении и развитии почвоведения как самостоятельной естественно-исторической науки.

 

        Некоторые ученые подразделяют историю науки в соответствии с периодами социально-экономического развития человеческого сообщества (первобытное, рабовладельческое, феодальное, капиталистическое), другие с датами деятельности выдающихся ученых (до Ломоносова, от Ломоносова до Менделеева, до Докучаева, от Докучаева до Гедройца и т.д.) и др.

 

Приведем примеры периодизации почвоведения

В.А. Ковда (Ви́ктор Абра́мович Ко́вда, 29 декабря 1904 — 23 октября 1991) выделил следующие этапы развития почвоведения: 1) почвоведение в начальный период развития капитализма – агрикультурхимия (XVIII—XIX вв.); 2) почвоведение в период развития капитализма (1870—1917); 3) почвоведение в СССР (1917—1980 гг.).

А.А. Ярилов (Арсений Арсеньевич Ярилов, 1868—1948)

 разделил историю почвоведения на периоды:  додокучаевский, докучаевский, последокучаевский и советский.

И.Н. Соколов (Илья Андре́евич Соколо́в, 1932—2006)

 выделяет следующие периоды русского почвоведения: ломоносовский (1750—1830 гг.); преддокучаевский (1830—1880 гг.); докучаевский (1880—1900); последокучаевский (1900—1918 г.); советский период – после 1918 г.

Наиболее полную и глубокую периодизацию истории почвоведения дал И.А. Крупенников. (Крупенников И.А. История почвоведения (от времени его зарождения до наших дней). М., 1981)

 Весь огромный отрезок времени он условно разделил на десять этапов развития почвоведения:

1. накопление разрозненных фактов о свойстве почв и их использовании (неолит, бронзовый век);

2. возникновение  первичной системы использования и оценки почв (кадастр)  (Египет, Месопотамия, Индостан, Китай);

3. первичная систематизация и география почв, философские и религиозные концепции (IV в. до н.э. – IV в. н.э.),

4. описание почв как земельных угодий, их оценка для установления повинностей (VI—XVI вв.);

5. знания о почвах в эпоху Возрождения, учение об образовании почв и мысли о питании растений (XVI—XVII вв.),

6. зарождение современных взглядов на плодородие почв, их связи с породами и растениями (XVII – середина XVIII в.в.);

7. возникновение агрикультурхимии и определение понятия плодородие,  начало почвенной картографии (конец XVIII – середина XIX вв.);

8. создание теоретического почвоведения (Докучаев, Сибирцев, Костычев, Рамони), начало почвенной микробиологии (конец XIX в.);

9. признание Докучаевского почвоведения, дифференциация почвоведения, составление мировых почвенных карт, перестройка агропочвоведения на новых теоретических основах (первая половина XX в.);

10. современный период, зарождение конструктивного почвоведения, новые методы изучения, использования и охраны почв, составление карт почв и земельных ресурсов Мира.

 

Но наиболее правильной является периодизация по периодам связанным с задачами и методами научных исследований, ознаменовавших переход на новый уровень развития науки.

 

Общепринятого подразделения истории почвоведения нет.

Мы будем придерживаться периодизации Глеба Всеволодовича  Добровольского.

1.      Первый период  (5–8тысячелетие до н.э.) – это период эмпирического накопления знаний о почвах и развитии земледелия от мотыжного к пашенному с использованием тягловой силы животных. Это период продолжался до позднего средневековья и эпохи Возрождения, когда началось развитие естественных наук (15–16 век).

2.      Второй период от эпохи Возрождения до конца 19 века - почва изучалась только в утилитарных целях и почвоведение было прикладной земледельческой дисциплиной, частью агрономии (агрогеологии, агрохимии).

3.      Третий период - период становления и развития почвоведения как самостоятельной естественно-исторической науки: с 80-х годов 19 века до наших дней.

 

В третьем  периоде выделяют два этапа:

Первый этап - возникновения и утверждения почвоведения как самостоятельной научной дисциплины в России - с 1883 г. до 20-х годов 20 века (от "Русского чернозема" В.В.Докучаева до 1924–27 гг., когда произошла организация почвоведения в качестве международно признанной науки).

Второй этап - современный этап развития почвоведения, начавшийся в 1924 г. с организации Международной ассоциации почвоведов в Риме и проведения 1-го Международного конгресса почвоведов в Вашингтоне в 1927 году.

 

 В первом периоде выделяют три этапа

1. Первый этап связан с огородно-мотыжным земледелием еще при первобытно-общинном строе неолите (8–5тысяч лет до нашей эры).

2. Второй этап связан с развитием прикладных знаний о свойствах почв  в древних цивилизациях, развивавшихся главным образом в долинах южных рек. В Древнем Египте в пойме Нила, помимо разработки основ деления земель по землевладельцам, разрабатывалась их оценка с точки зрения плодородия. В этой стране уже имели место элементы бонитировки: почвы  связывались главным образом по  уровню плодородия, обусловленным разным гидрологическим и аллювиальным режимом этой реки.

Высокого уровня земледелия достигла культура Месопотамии, Вавилонии в поймах Тигра и Евфрата в использовании разных аллювиальных почв, расположенных на разных элементах поймы.

3. Третий этап связан с историей изучения почв в античном мире - в древней Греции и  древнем Риме. С этим этапом  вообще связана история науки, и это время характеризуется необычайным стремлением человека понять тот мир, в котором он живет.

 

Разберем более детально третий этап первого периода

 Для греческих ученых-философов характерна исключительная наблюдательность в изучении природных явлений, а так как знаний было еще мало, то возникала потребность опереться на разум, на общие представления, отсюда появление натурфилософии, стремление объяснить непонятное религией, обожествить природу, в том числе обожествить землю.

По представлениям древних греков земля - мать всего земного, рождающее все живое. Известна легенда об Антее - сыне богини земли Геи и бога моря Посейдона, которого никто не мог победить, в том числе Геракл, пока не оторвал его от земли, делавшей его непобедимым.

Суть этого представления проявилась и в русском слове "урожай" - рождать может только живое.

Древнегреческие философы создали первые классификации природных объектов. Например, Эмпедокл (483-423 гг. до н.э.) и Аристотель (384-322 гг. до н.э.) создали учение о четырех началах мира: вода, воздух, земля, огонь.

Аристотель создал  теорию питания растений, которая  продержалась почти до 18 века. Эта теория утверждала, что растения произошли из земли и питаются землей.

В христианской религии человек также был  создан творцом из земли.

 

Впервые связь между почвой и растениями изучал ученик Аристотеля - Феофраст. Он считал, что почва является источником питания растений. Изучая виноградники, он пришел к выводу, что урожай сортов винограда зависят  от типов почвы. Феофраст считал, что климат и  почва имеет большую значимость для растений, чем обработка почвы. Он выделил почвы глинистые, песчаные, каменистые, слоистые, соленые, болотные, тяжелые и легкие, мягкие и плотные.

   

Те знания, которые были накоплены в Греции, были восприняты культурой древнего Рима. Древнеримский  период связан с бурным развитием агрономии в Италии, которое приходиться на период I ст. до н.э. -IV ст. н.э

Но представления римлян о почве имели иной, ультрапрактический характер, что было, по-видимому, обусловлено особой ролью аграрного вопроса в Римской республике. Земледельцы Рима имели четкие представления о разнообразии почв и необходимость учитывать его в практике земледелия. 

 

 Начинается этот период с работы  Катона Старшего (Марк По́рций Като́н ) (234-149 гг. до н.э.) "О земледелии". Он разработал много предложений, как и на каких почвах выращивать определенные культуры, как удобрять и обрабатывать почву, как выбрать лучшую почву и др.

 

Продолжателем Катона был Варрон (Варрон Марк Теренций - знаменитый римский ученый, писатель. Его называют еще Варроном Реатинским) (116-27 гг. к н.э.). Он считал земледелие самостоятельной наукой и  впервые классифицировал почвы Италии, где он выделил до  300 разновидностей.

 

Римский ученый Плиний Старший (23-79 гг. н.э.) в своей знаменитой "Естественной истории" много внимания уделяет почвам. Он доказывал, что плодородие почвы снижается в процессе ее использования. Против этой точки зрения Плиния выступил Колумелла, доказав, что снижения - плодородия можно избежать, правильно подбирая почвы, сорт растений, систему обработки и вид удобрений.

"Искусство садовода должно сообразоваться в каждом случае с природой почвы, с характером местности, со свойствами климата".

Не всегда почва, на которой красуются высокие деревья, бывает хороша и для других растений. Например: какое растение выше пихты? А какое другое может выжить в том же месте?

Большое значение Плиний придает запаху почв. Он один из первых агрономов-почвоведов, который обратил внимание на то, что запах есть один из способов распознавания почв и связан с наличием газовой фазы - той фазы почвы, которой почвоведы не уделяли внимание в течение долгих времен.

 

 Колумелла (Луций Юний Модерат Колумелла 4 н. э.— около 70 н. э.) — один из древнеримских авторов, осветивших в своих произведениях тему сельского хозяйства. Главное сочинение — трактат «О сельском хозяйстве».

Он впервые классифицировал не только почвы, но и удобрения. Он выделил 5 категорий удобрений: навоз, минеральные удобрения, зеленые удобрения, компост и удобрение "земля землей". Роль последних заключалась в том, что на песчаные почвы насыпали глину, а на глинистые - песок и получали высокие урожаи.

 Колумелла - ученый, который написал 18 томов, объединенных общим названием "О сельском хозяйстве". Это сочинения энциклопедического плана. Колумелла также обращает внимание на правильный выбор почв. Он один из авторитетных ученых-агрономов древнего Рима, некоторые историки называют его "Докучаевым древнего Рима".

 

Взгляды древних римлян были натуралистическими, они, не сопровождались количественными показателями, это были эмпирические знания, воспринимаемые непосредственно в природе.

 

В работах  Страбона (Страбо́н — историк и географ Римской античной Греции. Автор «Истории» и сохранившейся почти полностью «Географии» в 17 книгах, которая служит лучшим источником для изучения географии древнего мира. (грек)  (64 г. до н.э. - 24 г. н.э.) Он много внимания уделяет описанию почв разных регионов мира (Азия, Африка, Европа) и  определяет  общие закономерности их распространения.

 

Лукреций (99-55 гг. до н.э.), римский поэт и философ, в своей поэме "О природе веществ" пишет о питании древесных растений из почвы, в итоге чего почва переходит из одного состояния в другое и приобретает качества, которых в ней раньше не было.

 

Период VI-XVI вв. практически совпадает с эпохой феодализма в Европе, и считается, что этот этап не выявил больших сдвигов в почвоведении, как и во всей науке. Под воздействием религии многие материалистические идеи античных ученых были забыты. Однако отдельные успехи можно отметить в почвоведении Китая, Византии, Германии.

 

    В 5 веке нашей эры древний Рим подвергся нападению готов - варварских племен восточных германцев, был завоеван и разрушен. Преемницей культуры древнего Рима постепенно становилась Византия. В Европе на долгие годы воцарилась "тысячелетняя ночь средневековья" с засильем католической церкви, преследовавшей всякое стремление к знаниям. Мрачной славой в этом отношении пользовалась инквизиция - суд над "еретиками" в 13-19 веках, по приговору которой было казнено много людей. Так, на костре был сожжен выдающийся итальянский ученый-мыслитель Джордано-Бруно.

 

Это была эпоха феодализма, бесконечных мелких и крупных войн, эпоха упадка знаний и культуры, в том числе и в земледелии. Урожайность зерновых культур снизилась до 3 ц/ га . Главной проблемой феодалов-земледельцев был учет принадлежавших им земель, поэтому одним из основных вопросов было составление земельного кадастра, хотя и в самых примитивных формах.

 

В представлениях о питании растений господствовала теория Аристотеля.

 

Значительный опыт земледелия и знаний о свойствах почв был накоплен в средние века в Китае, Японии, Индии, Византии, Арабских халифатах.          Китай известен своими исследованиями в оценке земель (кадастр) с учетом плодородия почв, природных и экономичных условий. Данные о качестве земель входили в специальные географические описания "Дифанджи", которые велись в течение 2 тыс. лет (до1951 г.). Всего сохранилась 5 832 этих описаний общим объемам более чем 90 000 томов. В Китае применялись новые, неизвестные за его границами, виды почвообрабатывающих орудий (плуг с отвалом, бороны и др.), а также удобрения.

В Китае хорошо был поставлен кадастр земель: почвы делились на 12 разрядов по их плодородию, данные вносились в специальные географические описания земель - "Дифанчжи", числом почти в шесть тысяч, последние из которых были составлены в 1951 году.

Особенность китайского земледелия - тщательность обработки почвы, плодосмен, террасирование горных склонов, снегозадержание, зяблевая вспашка с оборотом пласта.

 

 О знании разнообразия почв Китая свидетельствует памятник в центре Пекина, воздвигнутый в начале 15 века. Это квадратная приподнятая площадка в центре которой располагается круг из наиболее часто встречающейся в Китае почвообразующей породы - лесса.

Лёсс (нем. Löß или Löss) — осадочная горная порода, неслоистая, однородная известковистая, суглинисто-супесчаная, имеет светло-жёлтый или палевый цвет. 

 Северная сторона квадрата - черная, состоит из темной почвы - черноземов северной части Китая, южная - красная - из красноземов юга страны, западная - из светлых почв пустынных территорий, восточная - голубая, из глеевых почв рисовых полей. Надпись на этом памятнике гласит: "Эта площадка построена в 1421 году, в эпоху династии Мин. В середине находится желтая почва, в восточной стороне - голубая, в южной красная, на западе - белая и на севере - черная почва. Все эти цвета почвы принадлежат императору.

 

В числе достижений японских земледельцев следует упомянуть о земельном кадастре, внедрении непрерывной обработки земли, внесении удобрений, террасировании склонов, использование лесозащитных полос, особенно важны были правила использования почв под основную сельскохозяйственную культуру - рис.

 

В Индии орошаемое земледелие на берегах Инда и Ганга было развито задолго до начала нашей эры. Вообще, ирригация, особенно на аллювиальных почвах, была развита широко. Развитым было и земледелие в предгорных районах. Основными культура здесь были рис, хлопчатник, сахарный тростник. На высоком уровне был и земельный кадастр.

 

В Арабских халифатах большое значение также имело развитие орошаемого земледелия и кадастровые работы. Однако сведения о разнообразии почв здесь были очень скудны.

 

Наследницей Римского государства стала Византия (Византи́йская импе́рия, Восто́чная Ри́мская импе́рия, самоназвание Держава Ромеев, Ромейская империя (395^{[~ 2]}—1453) — государство, сформировавшееся в 395 году вследствие окончательного раздела Римской империи) главной отраслью хозяйства которой стало сельское хозяйство. В 18 веке здесь был принят "Земледельческий закон" в области аграрных отношений. В Византии были сохранены сочинения римских агрономов, на основе которых в 10 веке была создана сельскохозяйственная энциклопедия "Геопоники", включавшая описание почв (черноземы, красноземы, аллювиальные почвы, засоленные почвы), климата, все разделы земледелия.

 

После подъема в развитии науки, культуры и просвещения в античных цивилизациях произошел резкий их спад в средние века.

 

Примерно в 14-15 веках начинается  эпоха Возрождения, эпоха Ренессанса.

Феодальный строй начал сменяться торговым капитализмом, организовывались экспедиции в новые страны, и в 15 началась эпоха великих географических открытий. Это экспедиции Христофора Колумба, открывшего Новый Свет, Васко Да Гамы, обогнувшего Африку - неизвестный дотоле континент, Магеллана, осуществившего кругосветное путешествие.

Мир в представлениях людей расширился после этих открытий, стал сложнее, интереснее, возросла необходимость в совершенствовании этих экспедиций, их оборудования, в новых знаниях в области географии, астрономии, а вместе с тем появились новые представления о своеобразии растительного и животного мира.

 

Почвоведение начинает развиваться как прикладная отрасль агрономии - агропочвоведение.

В это время творили великие ученые, художники - титаны науки, искусства, культуры. В это время Коперник (1473-1543) разработал новую - гелио-центрическую - модель строения Солнечной системы, которая сменила геоцентрическую модель Птоломея, предполагавшую вращение всего Мира вокруг Земли, развивает свои философские знания Джордано Бруно (1548-1600), который за свои взгляды, казавшиеся еретическими католической церкви, был сожжен на костре и знаменитый итальянский ученый, астроном, механик Галилей.

В это же время работали и великие художники как Леонардо Да Винчи (1452-1519 гг.) - математик, механик, художник, конструктор. Он высказал интересные взгляды и на происхождение почвы: наполните любой сосуд землей, посейте семена - и через некоторое время вы увидите, что семена взошли, растение начинает развиваться, позже оно вновь дает семена, отмирают листья и часть корней, и в результате перегнивания этих остатков обогащается почва, она как бы нарастает - таким образом, он провозгласил наличие круговорота веществ в системе "почва-растение".

Он впервые определил концепцию геобиологической сути почвы, объяснял процессы почвообразования.

 

В области знаний о почве наступает такое время, когда ученые начинают задаваться вопросом о роли почвы в жизни растений, в способности производить урожай растений. Является ли почва только субстратом для удерживания растений в вертикальном положении или роль ее значительно сложнее? Может быть, почва играет роль в питании растений?

 

Французский ученый Бернар Палисси (1510-1589 гг.) высказал теорию питания растений солями почвы. В середине XVII ст. к такому же выводу  о минеральном питании растений пришел русский ученый-агроном А.Т. Болотов.

Следующей была теория водного питания растений, предложенная английским философам Френсисом Бэконом (1561-1626 гг.) и поддержанная голландским химикам Ван Гельмонтом  (1579-1644 гг.). Этого мнения придерживался английский физик Роберт Бойль.

 

Очень популярной была теория гумусового питания растений Иогана Адама Кюльбеля. Она была поддержана известным ученым-агрономам шведом  И. Г. Валериусом, который дал первое определение гумуса, определил его химический состав и роль в питании растений.

Большой вклад в развитие гумусовой теории питания растений внес немецкий ученый Альбрехт Даниэль Тэер (1752-1828 гг.). Он расчленил понятия "перегной", "гумус", "чернозем". Считал, что круговорот органического вещества в природе замкнутый и связи между органическими и неорганическими веществами отсутствуют. А.Тэер выделил 6 классов почв: песчаная, суглинистая, глинистая, мергель, известняковая, гумусовая (болотная), и разделил их на роды. Впервые для этих целей использованный количественные критерии (процент содержания глины, песка, мощность почвы и др.).

 

Гумусовую теорию питания растений активно поддержали и развивали известные ученые: англичанин  Г. Дэви (1778-1829 гг.)  и  швед Й. Я. Берцелиус (1779-1848 гг.).

Й. Я. Берцелиус изучал химический состав гумуса и  выделил в гумусе гуминовую кислоту, гумин, креновую и апокреновую кислоты.

Здесь можно выделить три направления учения о роли почвы в питании растений, которые сформировались в 15-17 вв.

 

 

Эти направления существовали достаточно долго, и лишь в середине 19 века были развиты основы нового учения о роли почвы в питании сельскохозяйственных растений.

 

В начале 18 века титан науки того времени - великий естествоиспытатель Карл Линней, шведский ученый, создал учение о системе природы и разработал классификацию разнообразия форм животного и растительного мира, минералов, горных пород и частично почв. Он был великим систематиком, лично описавшим более 1500 видов растений, которые и сейчас носят его имя. Линней разделил почвы на несколько видов - песок, глина, гумус (животный, растительный, болотный), дресва, охра, мергель. В своей книге "Система природы" (1740) он писал: "… земли я считаю лишь песок и глину; из них, при помощи элементов, произошел весь мир минеральных образований". Что же касается "растительной земли - вся она возникает из гниющих растений и животных. Поэтому она ежедневно умножается, но с течением времени снова переходит в один из видов песка".

Предложено множество систем периодизации истории почвоведения.