1.

Первое научное определение понятия «почва » дал В. В. Докучаев. Он впервые установил, что почва - самостоятельное природное тело, образовавшееся в результате совокупной деятельности пяти факторов почвообразования: материнской породы, растительных и животных организмов, климата, рельефа местности, возраста страны.

Почвой называется рыхлый поверхностный слой земной коры, образовавшийся в результате сложного взаимодействия горных пород, воды, живых организмов, климата, рельефа, хозяйственной деятельности человека и обладающий плодородием. В почве постоянно происходят разложения и накопление органических и минеральных веществ, изменяется численность и видовой состав микроорганизмов, с почвенным раствором перемещаются питательные элементы, изменяется количество почвенного воздуха.

В зависимости от наличия в почве мелких глинистых частиц и песка почвы но сят то или иное название, характеризующее их механический состав. В Нечерноземной зоне России преобладают дерново-подзолистые и торфяно-болотные почвы. Дерново-подзолистые почвы по механическому составу подразделяются на песчаные, супесчаные, глинистые и суглинистые.

Песчаные и супесчаные почвы по физическим свойствам малосвязные и плохо удерживают влагу. Они легко прогреваются, но и быстро теряют тепло.

Чтобы повысить плодородие тяжелых глинистых почв, ежегодно осенью или весной надо вносить на квадратный метр 3-4 кг органических удобрений.

Определить механический состав дерново-подзолистой почвы очень просто. К пригоршне земли из пахотного слоя добавляют воду и перемешивают до тестообразного состояния. Затем из этой массы скатывают жгут и сгибают его в кольцо. Если оно трескается - почва суглинистая, нет - глинистая. Если тесто не получается - почва песчаная.

Гранулометрический состав является важным физическим параметром, от которого зависят многие аспекты существования и функционирование почвы, в том числе плодородие Все механические элементы почвы с размером частиц менее 0,01м называются физической глиной, а более 0,01 мм - физическим песком. Кроме этого выделяют мелкозём, в который входят частица размером до 1 мм и почвенный скелет - частицы размером более 1 мм.

Роль почвы в природе . По учению В. И. Вернадского, почва входит в состав биосферы - области распространения жизни на Земле. Располагаясь на границе соприкосновения и взаимодействия литосферы, атмосферы и гидросферы, почва играет специфическую роль в этой сложной системе планетарных оболочек, формируя особую геосферу - педосферу, или почвенный покров Земли. При этом роль почвы в природе сводится к выполнению нескольких глобальных функций.

Главнейшая из всех функций - обеспечение существования жизни на Земле. Из почвы растения получают элементы питания и воду, создают свою биомассу, которая является условием жизни животных и человека. Почва - это среда обитания многочисленных животных, а также микроорганизмов .

Следующая глобальная функция почвы заключается в регулировании химического состава атмосферы и гидросферы. Фотосинтез растений вместе с почвенным «дыханием» и дыханием организмов играют главную роль в поддержании состава приземного слоя атмосферного воздуха, а через него и атмосферы в целом.

Почвенный покров определяет также состав веществ, поступающих в реки, моря и океаны.

Кроме перечисленных глобальных функций почва играет роль общепланетарного аккумулятора энергии, трансформировавшейся в процессе фотосинтеза растений, и служит экраном, удерживающим в биосфере важнейшие элементы от геохимического стока в Мировой океан. Почвенный покров вместе с его микромиром выполняет функции универсального биологического поглотителя и нейтрализатора различных загрязняющих веществ.

Роль почвы в жизни человека. Благодаря плодородию почвы человек получает необходимые для жизни продукты питания.

Почва является основным средством сельскохозяйственного производства и характеризуется незаменимостью, ограниченностью в пространстве и неперемещаемостью. По отношению к человеческому обществу почва имеет двойственную природу: с одной стороны, это физическая среда, жизненное пространство существования людей, а с другой - экономическая основа, средство производства.

Крупные международные декларации и соглашения по проблемам природопользования (Всемирная стратегия охраны природы . Основы мировой почвенной политики) подчеркивают значение почвы как всеобщего достояния человечества, рационально использовать и охранять которое должны все люди Земли для современного и будущих поколений.

Проблемы землепользования связаны с комплексом социально-экономических вопросов, в частности с вопросами земельной собственности, земельного законодательства, земельного права, экономической оценки земли и др.

Почву человек использует универсально: строит жилье, возводит хозяйственные и промышленные сооружения, прокладывает дороги и, наконец, выращивает культурные растения.

2.В длительном историческом процессе накопления знаний о почвах выделяют несколько периодов, связанных с общим развитием естествознания.

1. Период накопления разрозненных фактов о свойствах почв и способах их обработки относится к первым следам земледельческой культуры (10...11 тыс. лет до н.э.), когда человек начал сравнивать почвы по их плодородию и изобретать приемы обработки с учетом свойств почв.

2. Период обособления знаний о почвах и введения первичного земельного кадастра совпадает с развитием рабовладельческого общества и характеризуется дифференцированным подходом к использованию различных почв. Одним из письменных памятников этого периода является «Кодекс Хаммурапи» - первое известное земельно-водное законодательство вавилонского царя, регламентирующее землепользование и водопользование. Планы землеустройства и схемы оросительных систем, сделанные древними вавилонянами на глиняных табличках, также представляют большой интерес.

3. Период первичной систематизации сведений о почвах относится к периоду греко-римской цивилизации (VIII в. до н. э. - III в. н. э.). Первые теоретические обобщения эмпирических сведений о почвах были сделаны в античных Греции и Риме. В сочинениях Аристотеля и его ученика Теофраста (IV в. до н. э.), а также писателей античного Рима - Катона, Варрона, Колумеллы и Вергилия (I в. до н. э.) были разработаны некоторые приемы повышения почвенного плодородия.

4. Период изучения почв и проведения земельно-кадастровых работ (VI-XVII вв.) связан с развитием почвенно-оценочных работ в целях налогообложения. В разные периоды этого времени в большинстве стран был введен официальный земельный кадастр. В России для учета земельных фондов учредили Поместный приказ и составили описания земель - Писцовые книги. В них указывали угодья - леса, луга, болота и особенно подробно пашни, которые делили по качеству на землю добрую, среднюю, худую и добре-худую. В начале XVII в. ценным источником информации являлась также «Книга Большому чертежу», которая представляла собой пояснение к карте Московского государства. После петровских реформ, когда вместо поземельной была введена подушная подать, а воинская повинность распространялась и на неслужилые классы, учет земель прекратили, так как в нем не было непосредственной государственной надобности.

5. Период зарождения экспериментального и географического изучения почв относится к XVIII в. и связан с развитием экстенсивного земледелия. В этот период значительное влияние на развитие почвенных знаний оказала «Книга о плодородии почвы», в которой немецкий ученый А. Кульбель (Германия, 1770) показал значение воды в питании растений. В России появились новые идеи о происхождении почв, которые были отражены в трудах академиков - М. В. Ломоносова (1763), П. С. Палласа (1773), И. А. Гюльденштедта (1791). В этот период были опубликованы почвенно-агрономические работы, из которых наибольшее значение имели «Примечания о хлебопашестве вообще» А. Т. Болотова (1768), «О земледелии» И. М. Комова (1789) и особенно «Описание моего владения» А.Н.Радищева (1801). Выдающийся писатель А. Н. Радищев в своей работе, целью которой было доказать путем экономических расчетов необходимость уничтожения крепостного права, много внимания уделил почвам и способам повышения их плодородия. Он писал: «Если кто искусством покажет путь легкий и малоиздержанный к претворению всякой земли в чернозем , то будет благодетель рода человеческого».

6. Период развития агрикультурхимии и агрогеологии в XIX в. предшествовал возникновению современного генетического почвоведении как самостоятельной науки, он совпадал с бурным развитием капитализма. В этот период вышли в свет работы основателей агрохимии М. Э. Вольни, А. Тэера, М. Г. Павлова, Ю. Либиха, сформулировавших основные принципы агрикультурхимии. В начале XIX в. немецкий ученый А. Тэер выдвинул теорию гумусового питания растений. Он считал, что растения непосредственно питаются органическим веществом. В подтверждение этой теории приводились доводы о том, что темноокрашенные почвы, удобряемые навозом, обладают высоким плодородием. Теория гумусового питания упорно держалась до 1840 г., когда вышла в свет книга Ю. Либиха «Химия в приложении к земледелию и физиологии». В ней было показано, что зеленые растения усваивают из почвы минеральные питательные вещества. Ю. Либих на основании теории минерального питания растений предложил применение минеральных удобрений. В этом бессмертная заслуга Ю. Либиха, так как с введением в практику сельского хозяйства минеральных удобрений значительно повысились урожаи культур. Появилась новая наука - агрикультурхимия, которая занималась разработкой способов применения удобрений. Однако Либих смотрел на почву как на мертвый субстрат, смесь минеральных и органических соединений. Агрикультурхимики мощность почвы ограничивали только пахотным слоем.

В этот период независимо от агрикультурхимического направления развивалось агрогеологическое направление в почвоведении (Ф. Фаллу, Г. Берендт, Ф. Рихтгофен и др.). Агрогеологи рассматривали почву как землистую массу, не признавали ее развития и возможности изменения под воздействием производства.

Таким образом, ни агрикультурхимические, ни агрогеологические направления не создали научного почвоведения.

7. Период создания современного генетического почвоведения связан с именем выдающегося русского ученого В. В. Докучаева (1846-1903). Докучаев развил почвоведение в широкую отрасль естествознания. Официально годом рождения почвоведения считается 1883 г., когда был опубликован фундаментальный труд В. В. Докучаева «Русский чернозем». В. В. Докучаев стал основоположником научного почвоведения. Он показал, что почва - это самостоятельное естественно-историческое тело, образовавшееся в результате совокупной деятельности пяти факторов почвообразования : материнской породы, живых организмов, климата, рельефа местности и возраста страны. Комплексные научные исследования природы привели Докучаева к выводу о необходимости изучения не только отдельных тел и явлений природы, но и существующих между ними закономерных связей и взаимодействий. Докучаев сформулировал закон зональности почв и показал, что с почвенными зонами тесно связаны сельскохозяйственные области и что в каждой зоне сельское хозяйство имеет свои особенности. Научная работа Докучаева была направлена на решение производственных задач. Изучая причины периодического повторения засухи и способы борьбы с ней, Докучаев показал прогрессирующее иссушение степей под влиянием вырубки лесов на водоразделах и в речных долинах. Для предупреждения губительного действия засухи Докучаев разработал систему мероприятий, в которую входили устройство водохранилищ в целях орошения земель, борьба с эрозией почв , закрепление и облесение оврагов, облесение песков, накопление зимой и весной влаги на водоразделах путем устройства прудов и водоемов, насаждения лесных полос, а также путем обработки почвы, направленной на накопление и рациональное использование влаги.

Вторым основоположником русского почвоведения был П. А. Костычев (1845-1895). Он указывал, что почва является источником питания растений и ее следует изучать в тесной связи с жизнью и потребностями растений. П. А. Костычев установил зависимость содержания перегноя от разложения растительных остатков микроорганизмами. Таким образом, были заложены основы биологического направления в почвоведении.

Особое значение имеют наблюдения Костычева за изменением структуры почвы при распашке черноземов. Главную причину понижения плодородия черноземных почв при продолжительном их возделывании Костычев видел в разрушении структуры чернозема вследствие обработки. Исследования Костычева показали, что при оставлении пашни под залежь однолетние сорные растения уступают место корневищным злакам, которые затем сменяются степными плотнокустовыми - типчаком и ковылем, способствуя восстановлению структуры почвы, и лет через 20...25 почва мало отличается от целины. В целях ускорения восстановления структуры почвы Костычев рекомендовал переходить от кратковременной залежи к полевому травосеянию. Он доказал, что возделывание кормовых трав дает возможность поддержать плодородие почвы и достигнуть большего постоянства урожаев.

Н. М. Сибирцев (1860-1900) был наиболее близким учеником и последователем Докучаева. Он уточнил то определение почвы как естественно-исторического тела, которое было дано Докучаевым. По Сибирцеву, почва сочетает в себе геологические процессы (выветривание) с биологическими. Н. М. Сибирцев систематизировал докучаевское учение о почвах, установил разделение почв на зональные, интразональные и азональные.

Почва не только место обитания для многих микроорганизмов, она в значительной мере и продукт их жизнедеятельности. Основное свойство почвы - ее плодородие. Плодородие почвы обусловливается содержанием в ней перегноя, а перегной тоже является продуктом жизнедеятельности почвенных микроорганизмов и корневых систем растений.

Одновременно с минерализацией органического вещества в почве идет процесс образования перегноя. Перегной постоянно образуется в почве из остатков наземных и почвенных организмов, в основном зеленых растений. В лесу годовой опад листьев и сучьев составляет 1,5-7 т/га. Луговая растительность дает наземной массы 2-4 т/га, а корней 7-12 т/га. Источником образования перегноя в почве служат также отмирающие микроорганизмы, мхи лишайники, роющие и копающие животные. Перегной отличается от других продуктов превращения органического вещества своей устойчивостью в отношении его разложения. Поэтому и происходит его накопление.

П. А. Костычев установил, что превращение органических остатков в перегной - сложный биологический процесс, в котором решающая роль принадлежит микроорганизмам. Он нашел, что при разложении растительных остатков происходит, с одной стороны, распад их до простых продуктов, а с другой стороны, образование более сложных стойких соединений, содержащих азот. Эти темноокрашенные вещества получили название гуминовых или перегнойных кислот. П. А. Костычев говорит о синтезе гумуса микроорганизмами, что перегной представляет собой не мертвую массу, но в каждой точке дышит жизнью в разнообразных ее проявлениях: в нем происходят не только процессы разложения сложных органических соединений, но вместе с тем и процессы образования сложных соединений из простейших.

П. А. Костычев доказал деятельное участие почвенных грибов в образовании перегноя. Благодаря микроорганизмам происходит образование новых форм органических веществ, в частности гуминовых, или перегнойных, веществ. Микроорганизмы накапливают в результате своей жизнедеятельности биомассу своих тел, выделяют большое количество ферментов и других физиологически активных веществ и создают деятельный перегной. Участвуют в этом процессе преимущественно аэробные микроорганизмы.

После уборки урожая в почве полей остаются в большом количестве растительные остатки. Органическое вещество их, содержащее главным образом клетчатку, с одной стороны, минерализуется микроорганизмами, а с другой стороны, в процессе разложения преобразуется в перегной. Превращение клетчатки производят клетчаткоразлагающие микробы. При этом образуется достаточное количество безазотистых органических соединений, в том числе органических кислот. Азотобактер не усваивает клетчатку, но ему необходимы безазотистые соединения углерода как источник энергии для фиксации азота воздуха. Он использует образующиеся органические кислоты и обогащает почву азотом. В свою очередь, усваивая органические кислоты, он создает благоприятные условия для дальнейшей жизнедеятельности целлюлозных микробов, страдающих от накопившихся выделяемых ими кислот. Такое симбиотическое сожительство этих двух групп микробов ведет к накоплению в почве азота, а следовательно, и перегноя.

Таким образом, перегной есть сложный комплекс высокомолекулярных азотсодержащих органических соединений, образующихся в процессе синтетических реакций микроорганизмов из веществ распада органических остатков, биомассы и выделений. Перегной составляет 80-90% всех органических веществ в почве, остальные 10-21% составляют растительные, микробные и животные остатки. Химический состав перегноя и образование его еще полностью не изучены.

В перегное накоплена в потенциальной форме энергия солнечных лучей. В нем содержатся и наиболее долго сохраняются основные элементы питания растений.

Перегной представляет собой запас питательных веществ для растений. Но растение не может использовать сложное вещество непосредственно для питания. Предварительно оно должно быть разложено особыми аэробными микробами. Если в почве нет условий для жизнедеятельности этих микробов (недостаток воздуха, большая кислотность почвы), растение будет голодать и при большом наличии перегноя.

Таким образом, при участии микроорганизмов происходит накопление перегноя и расходование его на питание растений. Искусство земледелия состоит в том, чтобы умело сочетать в почве эти два противоположных, одновременно идущих и одинаково нужных процесса.

Кроме накопления питательных веществ, почвенный перегной еще создает структуру почвы. Перегной способен склеивать почвенные комочки в прочные агрегаты. Он цементирует их под влиянием действия ионов кальция. Почва приобретает прочное мелко-комковатое строение, при котором имеется много некапиллярных промежутков. В такой почве, обеспеченной влагой и воздухом, успешно протекают микробиологические процессы, делающие возможным усвоение растением питательных веществ перегноя. При высоком уровне агротехники на любых почвах можно получить хороший урожай, но на структурной почве хорошая агротехника даст более эффективный результат.

Плодотворная работа микроорганизмов в большой степени зависит от хозяйственной деятельности человека. Хорошая обработка почвы, внесение удобрений, правильный севооборот - все это оказывает благоприятное воздействие на развитие полезной микрофлоры почвы и тем самым способствует увеличению урожайности посевов.