В представлениях о почве в Китае, Японии и Индии было много общего: почве уделялось большое внимание, разрабатывались сходные способы поддержания почвенного плодородия.
2.2 Византия
Отчетливое представление о знаниях византийцев о почве дает объемистая сельскохозяйственная энциклопедия, созданная в X в. Полное ее название «Геопоники, выборки о сельском хозяйстве». В книге дается описание почв, климата, всех разделов земледелия, животноводства, пчеловодства и даже рыболовства.
Почва считается хорошей, если «в засуху она не очень сильно трескается, если от проливных дождей она не превращается в болото, а впитывает всю дождевую влагу в свои недра». Затрагиваются и более точные методы определения качества почвы, по Вергилию, путем получения водной вытяжки из «комка почвы».
«Геопоники» содержат некоторые новые представления о почве--в них проявлен особый интерес к перегнойной почве -- «чернозему», к глубоким слоям почвы в связи с условиями роста разных культур; повторены многие важные, известные ранее римлянам аспекты понимания почвы.
2.3 Арабские халифаты
Арабы издавна разделяли пустынные почвы на три вида: равнинные красные песчаные почвы, всхолмленные песчаные почвы -- более бесплодные и каменистые или «железные» почвы. Кроме того, были известны долины временных потоков, обильно увлажняемые во время редких ливней.
На территории Йемена в V--VI в. сочетались богарное земледелие и искусственное орошение. В горах было построено гигантское водохранилище, огражденное плотиной, которая в VI в. была прорвана, что причинило огромный ущерб населению и почве. Существовало здесь и террасное земледелие китайского типа. В XIV в. на террасах появились насаждения кофейного дерева, завезенного из Эфиопии. У арабов замечается некоторое пренебрежение к почве, они чаще говорят о плодородных и неплодородных местностях, без дальнейшей детализации. Самый выдающийся мыслитель мусульманского мира Абу Ибн Сина, или Авиценна, говорит о строении земной коры и почвы: «В середине земного шара должна быть чистая земля, вполне соответствующая простой природе земли. Над этой землей должна быть земля в смеси с водой, то есть глина. Над этим либо вода, либо преобладает земля. Арабский ученый XIV в. Ибн Халдун, живший в Испании, а затем в Тунисе, в своем сочинении «Рихла» говорит о природе стран Магриба, об их климате и почве, которые оказывают большое влияние на человека. Ибн Халдун -- единственный среди арабов -- предвосхитил очень популярный в эпоху Возрождения и позднее взгляд об определяющем влиянии почвы и климата на социальную структуру человеческого общества.
2.4 Западная Европа
В XI--XIII вв. происходит массовый подъем сельского хозяйства: расширяются посевные площади, усиливается так называемая внутренняя колонизация, т. е. освоение новых почв -- иногда плодородных, иногда требовавших солидных мелиорации (осушение болот). В отдельных местах начинают применять в качестве удобрения мергель, вырабатываются приемы дренажа избыточно увлажненных почв.
В Англии в XII--XIII вв. было освоено около миллиона с четвертью акров новых земель за счет пустошей и болот. Кроме мелиоративных приемов осушения, был разработан оригинальный способ борьбы с избыточным увлажнением почв путем создания на полях с помощью плуга выпуклых гряд, разделенных канавами для отвода воды.
Альберт Великий рассматривал взаимосвязь воды и почвы. В связи с этим совет, как распределять навоз на склоновой пашне -- в верхней части надо класть больше навоза, в нижней -- меньше, так как сверху он все равно частично будет смыт. Об орошении говорится, что надо учитывать при этом качество воды: больше всего надо бояться соленой воды -- она «иссушает, опаляет почву и совершенно противна зарождению растений».
Главные достижения последних столетий средневековья в Европе сводятся к восстановлению античных источников, к признанию роли почвы в земельном кадастре, формированию некоторых новых взглядов на природу почвы и ее роль в жизни растений. Все это в наибольшей мере проявилось в труде Альберта Великого. [3]
2.5 Зарождение знаний о почве на Руси
Первые исторические сведения о почвах нашей страны относятся к ее окраинам, известным грекам и римлянам. В районах европейской части СССР, например в Приднестровье, земледельческие племена обитали еще в IV--III тысячелетиях до н.э. У древних славян начиная с VII--VIII вв. было развито пашенное земледелие и культура разнообразных сельскохозяйственных растений.
Земледелие в Киевской Руси стояло на достаточно высоком для своего времени уровне. Существовали уже разные системы земледелия--«наезжая пашня», перелог, подсек леса; зарождались паровая обработка почвы и трехполье. Это требовало некоторых знаний о почве -- ее мощности, времени, нужного для ее восстановления.
Существовали количественные соотношения между различными типами земель по их плодородию: худые, средние и добрые почвы.
На Севере России -- в Двинской и Архангельской земле -- уровень сельского хозяйства и агрономических знаний был выше, чем в других частях государства. Пахотные земли здесь высоко ценились. Паровое поле давало отдых почве, в него же вносился навоз, хотя и нерегулярно. При внесении навоза учитывалось природное плодородие почв; там, где они были особенно бедными, его всегда не хватало.
Семен Ульянович Ремезов (1642--1720 гг.) составил «Чертежную книгу Сибири», завершенную в 1699--1701 гг. Это был первый русский географический атлас из 23 карт большого формата. На них показаны леса, степи, пески, соленые озера, т. е. косвенные элементы почвенной характеристики территории. Но еще раньше в процессе составления карт и сбора для них материала велся «Список с чертежа Сибирской земли».
К XVI--XVII вв. восторжествовали народные представления о необходимости отдыха (паровое поле) и удобрения (унавоживания) почвы для поддержания ее плодородия.[4]
3. Европейское возрождение
В 1504--1506 гг. Леонардо да Винчи (1452--1519 гг.) --гениальный художник, мыслитель, инженер, перечисляя «примеры и доказательства роста земли», делает такую запись: «Возьми сосуд и наполни его чистой землей и поставь на крышу: увидишь, что немедленно же начнут прорастать в нем густо зеленеющие травы и, возросши, производить различные семена; и когда дети опять упадут к ногам своих старых матерей, ты увидишь, что травы, произведя свои семена, засохли и, упав на землю, в короткий срок обратились в нее и дали ей приращение; затем увидишь ты, что рожденные семена совершат тот же круг, и всегда будешь видеть, как народившиеся, совершив естественный свой круг, дадут земле приращение, умирая и разлагаясь».
В XVI--XVIII вв. почвоведение еще не оформилось в самостоятельную науку, но знания в этой области существенно расширились, возникло большое число гипотез о роли почвы в жизни растений.
Бернар Палисси (1510--1589 гг.) -- французский художник-керамист и ученый, поборник экспериментального метода в естествознании. В его опубликованных сочинениях масса самых разнообразных наблюдений «относительно строения гор и состава различных почв, происхождения минеральных веществ».
В сочинении, посвященном питанию растений солями, он высказал мнение, что растения питаются «солями почвы» и она важна для них именно потому, что содержит соли. По этой же причине навоз эффективен как удобрение; когда его вносят в почву, то возвращают ей «нечто взятое из нее раньше.
Ван-Гельмонт (1579--1644 гг.) поставил знаменитый эксперимент. Он взял 200 фунтов высушенной в печи почвы, поместил ее в глиняный сосуд и посадил в него ветвь ивы, весившую 5 фунтов. Почву в сосуде поливали дождевой или дистиллированной водой; через пять лет дерево ивы было выкопано, оно весило более 169 фунтов (листья не убирались осенью, они оставались в сосуде). По окончании опыта Ван-Гельмонт снова высушил почву, и «получил те же самые 200 фунтов, как и в начале опыта, за исключением примерно 2 унций. Следовательно, 169 фунтов древесины, коры и корней выросли из одной только воды».
В середине XVII в. И.Р. Глаубер (1604--1670 гг.), впервые получивший азотную кислоту, предположил, что «основу» растительности составляет селитра. Он установил также, что внесение селитры в почву вызывает увеличение урожаев. Отсюда Глаубер сделал категорический вывод, что плодородие почвы и эффективность таких удобрений, как навоз и кости, полностью зависят от селитры.
Внимание агрономов, химиков и других натуралистов фиксировалось на двух компонентах почвы «землистое начало» и гумус почвы.
Середина XVIII в. И.Г. Валлериус, автор капитального сочинения «О химических основах земледелия», пришел к выводу, что пищей растений служит перегной, или гумус, или «тучность» почвы. Остальные ее составные части играют роль фиксаторов или растворителей «тучности». Валлериусу принадлежит первое определение понятия «гумус». О его происхождении Валлериус говорит коротко: «гумус происходит путем разрушения растительности».
Крупную роль в становлении гумусовой теории питания растений, равно как и вообще в истории почвоведения и агрономии, сыграл немецкий ученый Альбрехт Даниель Тэер (1752 -- 1828 гг.), профессор Берлинского университета. Основываясь на достижениях английского плодосеменного земледелия, важных практических опытах И.X. Шубарта (1734--1784 гг.) по введению травосеяния в Германии, сопровождающихся ростом и стабилизацией урожаев, Тэер придал гумусовой теории широкий характер и настойчиво ее пропагандировал в своих трудах, особенно в книге «Основы рационального земледелия», впервые изданной в 1809--1810 гг.
А. Тэер четко расчленяет понятия «перегной», или гумус, и «чернозем»: «перегной не является землей и назван землей только потому, что находится в порошистом состоянии». Он «есть произведение силы органической» и состоит из углерода, водорода, азота и кислорода с примесью фосфора, серы и некоторых других элементов. Важно открытие Соссюра, что перегной содержит меньше кислорода и больше углерода и азота, чем растения.
Мартин Листер предложил подробную классификацию песчаных и глинистых поверхностных пород почв Англии. Принцип этой классификации по отношению к пескам был такой: сначала они разделялись гранулометрически на тонкие, грубые и скелетные; далее шло разделение по окраске, с применением широкой цветовой гаммы: белые, серые, бурые, красновато-бурые и даже серебристые и золотистые. А. Тэер предложил классификацию почв самыми крупными таксонами в которой являлись шесть классов: песчаная почва, суглинок, глинистая, мергель, известковая, перегнойная (болотная). В первых четырех классах выделено 13 родов, например рыхлый песок, глинистый песок, средний суглинок, тяжелый суглинок и т.д. В XVIII в. Тюрго первым сформулировал закон убывающего плодородия почвы, согласно которому каждое последующее вложение в нее труда и капитала оплачивается все уменьшающейся прибавкой урожая.
Необходимо сделать вывод, что знания о почвах в XVI, XVII и особенно XVIII вв. продвинулись в Европе очень далеко. Почвоведение еще не стало наукой, но взгляд на почву стал более научным.[5]
3.1 Век Ломоносова
Почвы В.Н. Татищев разделяет по плодородию на худые, средние и хорошие, следуя тому порядку, который существовал еще в «Писцовых книгах».
Первое упоминание о темных почвах юга страны мы находим в «Слове о плодородии земли», произнесенном 6 сентября 1756 г. в Санкт-Петербургской Академии наук «профессором ботаники и натуральной истории» И.X. Гебенштрейтом.
Крупный и оригинальный вклад в развитие знаний о почве внес М. В. Ломоносов (1711--1765 гг.). Долгое время он находился за границей изучая труды соратников. После возвращения из-за границы Ломоносов по просьбе князя Волынского перевел с немецкого языка на русский «Лифлянлскую экономию» С. Губера--агрономическую энциклопедию, основанную на обобщении сельскохозяйственного опыта Прибалтики. Проблемы почвоведения и сопряженных с ним наук затрагиваются в ряде сочинений Ломоносова и в наиболее обобщенном виде в трактате «О слоях земных», написанном в 1757--1759 гг. и опубликованном в 1763 г. Ломоносов -- убежденный актуалист в объяснении перемен, происходящих на «лике земном». Почва, по Ломоносову, «не первообразная и не первозданная материя», а особое геобиологическое тело. Она образовалась «долготою времени» в результате воздействия выветривания и живых организмов на горные породы, даже в том случае, если они представляли собой первоначально «каменные голые горы».
Именно М.В. Ломоносов ввел в научный оборот термин «чернозем». Он характеризует природные области Европейской России. Он отмечал различие этих «полос» не только по климату, растительности и почвам, но и по условиям сельского хозяйства в них.
Ломоносов долгое время руководил в Академии наук Географическим департаментом и Классом земледельчества. Приступив к «поправлению российского атласа» и составлению «верной и обстоятельной российской географии», Ломоносов в 1759 г. разослал по губерниям специальный вопросник.
XVIII век ознаменовался организацией в странах Западной Европы научных агрономических обществ.
А.Т. Болотов (1738--1833 гг.)--выдающийся русский агроном, оставивший литературное наследство в 350 томов «обыкновенного формата». Он дает сравнительную характеристику трех почв песчаных, глинистых и чернозема.
Автор первой «Флоры России», академик П.С. Паллас (1741-1811 гг.).
Многие труды Российских почвоведов знали в Европе. Например, труд Ломоносова «О слоях земных», описания путешествий Лепехина,Палласа, Гюльденштедта, книга Плещеева были изданы на немецком, а некоторые и на французском языках.
Радищев на пути в сибирскую ссылку «на десятилетнее безысходное пребывание» взялся за изучение природы края. В его «Записках путешествия в Сибирь» содержится множество ценных замечаний об устройстве поверхности, растительности, почвах и земледелии различных местностей. Он кратко описывает почвы районов Предуралья, Урала, Западной и Восточной Сибири. При возвращении из ссылки Радищев ведет «Дневник путешествия из Сибири».
Пользуясь методикой отмучивания почвы, заимствованной у Комова, Радищев установил большое содержание песчаных частиц («половину почти») в тютнарских черноземах, обнаружил он в них также «несколько селитры и железной соли». Было замечено, что черноземы обладают хорошей водопроницаемостью, являются «рыхлыми». Пахотные подзолистые («серые») почвы Радищев противопоставляет черноземам.
Радищеву были известны разработанные русскими агрономами, его современниками -- Болотовым, Комовым, Друковцовым, способы борьбы с эрозией почвы на пашнях.
Завершая главу, можно с полным основанием говорить, что русское почвоведение сравнялось с зарубежным уже в XVIII в. Русские ученые выработали свое понимание почвы как геобиологического тела природы, ввели в научный оборот понятие «чернозем» и начали дискуссию по поводу его образования, нащупали идею зональности почв, подошли во многих аспектах к их оценке, обработке, удобрению, роли в экономической жизни государства.[6]
3.3 Накануне возникновения генетического почвоведения
В XIX в. почвоведение становится подлинной наукой, появляется уже ее название, сначала у немцев, а затем и в России, в современном его звучании.
Почвоведение начинает дифференцироваться в большей мере, чем раньше. Резче проявляется его зависимость от успехов химии, геологии, биологии, но и его достижения осваиваются этими науками. Примерно в середине века Маркс и Энгельс используют ряд понятий о почве в своих экономических и философских работах. Как и в конце XVIII в., русская научная мысль в области почвоведения не уступает западной, продолжаются и нарастают дискуссии о черноземе. Изучение почвы сосредоточивается вокруг ряда узловых проблем.
3.4 Питание растений и химия почв
Теория гумусового питания растений победоносно перешла из восемнадцатого века в девятнадцатый. Ее каноны разделяли многие, в том числе такие выдающиеся ученые, как Г. Дэви и Я. Берцслиус. Английский химик и физик Г. Дэви (1778--1829 гг.), известный также как автор книги «Элементы агрокультурной химии». Деви считал, что растения питаются гумусом почвы, поэтому и масла являются хорошим удобрением, ибо содержат углерод и водород. Польза навоза определялась тем же; известь производит благоприятный эффект, так как «растворяет твердый растительный материал». Однако внимание Дэви к питанию растений веществами почвы породило у него интерес к почве вообще. Он иследует гранулометрию и химический состав почв Англии и Ирландии; может быть, первый составляет перечень приборов и реактивов, необходимых для анализа почв. Дэви изучал физические свойства почв, показав, что отношение их к нагреванию и охлаждению зависит от химического и гранулометрического состава. Дэви считал, что почва «образовалась в начале путем разложения скал и каменных напластований» под действием кислорода воздуха, воды и углекислоты.
Ярым сторонником гумусовой теории питания растений был шведский химик и минералог Й.Я. Берцелиус (1779--1848 гг.). Занимаясь наряду с другими проблемами химии составом и строением органических веществ, в частности кислот уделил много внимания перегнойным веществам почвы. Экспериментальными исследованиями Берцелиуса, его современника К. Шпренгеля, голландского химика Г. Мульдера и других ученых в 20--30-е годы были выделены такие гумусовые вещества почвы: гуминовая кислота, растворимая в щелочах; ее индифферентная форма -- гумин, или гумусовый уголь; креновая и апокреновая кислоты, многие соли которые легко растворимы в воде.
Мульдер на протяжении двадцати лет (1840-1862 гг.) уточнял эту схему, полагая, что «кислоты» почвенного гумуса являются строго индивидуальными безазотистыми соединениями; он также установил наличие в составе гумуса обычных органических кислот: уксусной, муравьиной, а также некоторых других веществ.
Булле в 1830 г. и Малагути в 1855 г. искусственно получили гумусоподобные вещества, обрабатывая углеводы кислотами. Все эти данные нашли отражение в солидном и популярном «Учебнике химии» Берцелиуса.
Шпренгель (1787--1859 гг.), издал в 1837 г. в Лейпциге первую специальную книгу по почвоведению.
Профессор Московского университета М.Г. Павлов (1793--1840 гг.). Его книги «Земледельческая химия» (1825) и «Курс сельского хозяйства» (1837) сыграли значительную роль в развитии агрономии в России.
Р. Герман обнаружил в черноземах не только гуминовую кислоту, но и фульвокислоты. Еще более важным было открытие им того факта, что азот входит в состав перегнойных веществ почвы как постоянная составная часть. Он показал, что при «выпахивании» черноземов в них уменьшается содержание гумуса, которое «состоит преимущественно в потере перегнойной (гуминовой) кислоты и перегнойной вытяжки.
