История почвоведения - History of soil science

Ранние концепции почва были основаны на идеях, разработанных немецким химиком, Юстус фон Либих (1803–1873 гг.), И модифицировались и уточнялись учеными-земледельцами, работавшими над образцами почвы в лабораториях, теплицах и на небольших полевых участках. Почвы редко исследовались ниже глубины нормальной обработки почвы. Эти химики придерживались «балансовой» теории питания растений. Почва считалась более или менее статичным хранилищем питательных веществ для растений - почвы 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 культурами и их возврата в виде навоза, извести и удобрений.

Ранние геологи в целом принимали балансовую теорию плодородие почвы и применяли его в рамках своей дисциплины. Они описывали почву как разложившуюся породу различных видов - гранит, песчаник, ледниковый тилл и тому подобное. Однако они пошли дальше и описали, как процессы выветривания изменили этот материал и как геологические процессы сформировали его в формы рельефа, такие как ледниковые морены, аллювиальные равнины, лёссовые равнины и морские террасы. Геолог Натаниэль Шалер (1841–1906) монография (1891) о происхождении и природе почв обобщила геологическую концепцию почв конца XIX века.

Ранние исследования почвы были сделаны, чтобы помочь фермерам определить местонахождение почв, отвечающих различным методам управления, и помочь им решить, какие культуры и методы управления наиболее подходят для конкретных видов почвы 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 считали почвы в основном продуктами выветривания геологических формаций, определяемыми формой рельефа и литологическим составом. Большинство исследований почв, опубликованных до 1910 г., находились под сильным влиянием этих концепций. В те, которые были опубликованы с 1910 по 1920 год, постепенно добавлялись более подробные сведения и признавалось больше особенностей почвы, но сохранялись фундаментальные геологические концепции.

Балансовая теория питания растений доминировала в лаборатории, а геологическая концепция - в полевых исследованиях. Оба подхода преподавались во многих классах до конца 1920-х годов. Хотя некоторые почвоведы, особенно почвоведы, разрабатывали более широкие и полезные концепции почвы. Юджин В. Хилгард (1833–1916) и Джордж Нельсон Коффи (1875-1967) в Соединенных Штатах и ​​почвоведы в России, необходимые данные для формулировки этих более широких концепций были получены в ходе полевых исследований почв.^[1]

Фридрих Альберт Фаллу

Фаллоу перед смертью в 1877 году

В его двух книгах «Первые принципы почвоведения» (1857 г., 2-е изд. 1865 г.) и «Почвоведение или общее и специальное почвоведение» (1862 г.) Фридрих Альберт Фаллу разработал свои собранные полевые наблюдения за почвой в систематический подход. Он объяснил, почему почвообразование заслуживает изучения, и призвал к признанию почвоведения в качестве дисциплины. В работе 1862 года он представил предложение по описанию профиля почвы, обсудил физические и химические свойства почв и предложил классификацию почв на основе минеральных свойств.

Василий Докучаев сегодня признан более влиятельным, чем Фаллоу, однако в годы, последовавшие за смертью Докучаева, Фаллоу считался основателем современного почвоведения учеником Докучаева, влиятельным российским почвоведом. Константин Дмитриевич Глинка (1867-1927). Исторический статус Фаллоу как основателя подтверждается московским почвоведом и библиографом российского почвоведения Арсением Яриловым, редактором журнала «Почвоведение». Ярилов озаглавил свою статью 1904 года о Фаллоу в «Почвоведение». Фридрих Альберт Фаллу, основатель почвоведения.

Василий Докучаев

В. Докучаев с чернозем

Научные основы почвоведения как естествознания заложили классические работы А. Василий Васильевич Докучаев. Раньше почва считалась продуктом физико-химических преобразований горных пород, мертвым субстратом, из которого растения получают питательные минеральные элементы. Фактически почва и коренная порода были приравнены.

Докучаев рассматривает почву как естественное тело, имеющее собственное происхождение и свою историю развития, тело со сложными и разнообразными процессами, происходящими в нем. Считается, что почва отличается от коренной породы. Последний становится почвой под действием ряда почвообразующих факторов - климата, растительности, страны, рельефа и возраста. По его словам, грунт следует называть «дневным» или внешним горизонтом горных пород независимо от типа; они изменяются естественным образом под действием воды, воздуха и различных видов живых и мертвых организмов.^[2]

Начиная с 1870 г. Российская школа почвоведения под руководством Докучаев В.В. (1846–1903) и Н. М. Сибирцев (1860–1900).^[3] разрабатывал новую концепцию почвы. Российские рабочие представляли почвы как независимые природные тела, каждый из которых обладает уникальными свойствами, вытекающими из уникального сочетания климата, живого вещества, исходного материала, рельефа и времени. Они выдвинули гипотезу о том, что свойства каждой почвы отражают совокупное воздействие определенного набора генетических факторов, ответственных за формирование почвы. Позднее Ханс Дженни подчеркнул функциональную взаимосвязь свойств почвы и почвообразования. Результаты этой работы стали общедоступными для американцев благодаря публикации в 1914 г. К.Д. Глинка учебник на немецком языке и особенно в его переводе на английский язык К.Ф. Марбу в 1927 году.^[4]

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

Ранний энтузиазм по поводу новой концепции и растущей новой дисциплины почвоведения заставил некоторых предположить, что изучение почвы может продолжаться без учета более старых концепций, полученных из геологии и агрохимии. Конечно, верно и обратное. Новая концепция не только закладывает фундамент почвоведения с его собственными принципами, но и делает другие науки еще более полезными. Морфология почвы обеспечивает прочную основу для группирования результатов наблюдений, экспериментов и практического опыта, а также для разработки интегрированных принципов, предсказывающих поведение почв.^[1]

Кертис Марбут

Под руководством К. Ф. Марбут, российская концепция была расширена и адаптирована к условиям США. Эта концепция подчеркивала индивидуальные профили почвы в зависимости от внешних свойств почвы и геологии поверхности. Однако, делая акцент на профилях почвы, почвоведы сначала стремились упустить из виду естественную изменчивость почв, которая может быть значительной даже на небольшой территории. Отсутствие учета изменчивости почв серьезно снизило ценность карт, показывающих расположение почв.

Более того, первоначальный акцент на генетическом профиле почвы был настолько велик, что можно было предположить, что материал без генетического профиля, такой как недавний аллювий, не является почвой. Было проведено четкое 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 неразличимы.

В течение нескольких лет после 1930 года понятие почвы постепенно расширялось и расширялось, в основном за счет консолидации и баланса. Основное внимание уделялось почвенному профилю. После 1930 г. морфологические исследования были расширены от отдельных ям до длинных траншей или серии ям на участке почвы. Морфология почвы стала описываться не одним «типичным» профилем, а набором свойств, отклоняющихся от центральной концепции. Развитие методик минералогических исследований глин также подчеркнуло необходимость лабораторных исследований.

Марбут особо подчеркивал, что классификация почв должна основываться на морфологии, а не на теориях генезиса почв, поскольку теории эфемерны и динамичны. Возможно, он переоценил этот момент, чтобы опровергнуть других исследователей, которые предполагали, что почвы имеют определенные характеристики, не исследуя почвы. Марбут пытался прояснить, что изучение самих почв имеет важное значение для разработки системы классификации почв и создания пригодных для использования почвенных карт. Несмотря на это, работа Марбута показывает его личное понимание вклада геологии в почвоведение. Его классификация почв 1935 года сильно зависит от концепции «нормальной почвы», продукта равновесия ландшафта, где нисходящая эрозия идет в ногу с почвообразованием.

Уточнение и расширение концепции почвоведения также выросло из усиления внимания к детальному картированию почв. Концепции изменились с повышенным вниманием к прогнозированию урожайности для каждого типа почвы, показанной на картах. Многие из более старых описаний почв были недостаточно количественными, а единицы классификации были слишком разнородными для того, чтобы делать прогнозы урожайности и управления, необходимые для планирования управления отдельными фермами или полями.

В течение 30-х годов прошлого века почвообразование объяснялось в терминах нечетких процессов, таких как «оподзоление», «латеризация» и «кальцификация». Предполагалось, что это уникальные процессы, ответственные за наблюдаемые общие свойства почв региона.^[1]

Ханс Дженни

В 1941 г. Ханс Дженни «Факторы почвообразования» (1899–1992), система количественного почвоведения, кратко суммировала и проиллюстрировала многие из основных принципов современного почвоведения на тот момент. С 1940 г. время приобрело гораздо большее значение среди факторов почвообразования, и геоморфологические исследования стали важными для определения времени, в течение которого почвенный материал в любом месте подвергался процессам почвообразования. Между тем достижения в химии почв, физике почв, минералогии почв и биологии почв, а также в лежащих в их основе фундаментальных науках, добавили новые инструменты и новые измерения в изучение почвообразования. Как следствие, формирование почвы стало рассматриваться как совокупность многих взаимосвязанных физических, химических и биологических процессов. Эти процессы подлежат количественному изучению в физике почв, химии почв, минералогии почв и биологии почв. Фокус внимания также сместился с изучения общих характеристик всей почвы на совместное варьирование деталей отдельных частей, в том числе взаимосвязи между зернами.^[1]

Гай Смит

Как в классификации Марбу, так и в классификации 1938 года, разработанной Министерством сельского хозяйства США, классы были описаны в основном в качественных терминах. Классы не были определены в количественном выражении, которое позволяло бы последовательно применять систему разными учеными. Ни одна из систем не связала однозначно классы своих более высоких категорий, в значительной степени под влиянием генетических концепций, инициированных российскими почвоведами, с сериями почв и их подразделениями, которые использовались при картировании почв в Соединенных Штатах. Обе системы отражали концепции и теории почвогенеза того времени, которые сами по себе носили преимущественно качественный характер. Модификация системы 1938 года в 1949 году исправила некоторые из ее недостатков, но также продемонстрировала необходимость переоценки концепций и принципов. Более 15 лет работы под руководством Гай Д. Смит кульминацией стала новая система классификации почв. Это стало официальной системой классификации Национального совместного исследования почв США в 1965 году и было опубликовано в 1975 году под названием «Таксономия почв: базовая система классификации почв для проведения и интерпретации исследований почв». Система Смита была принята в США и многих других странах для их собственной системы классификации.

Другой фактор оказал огромное влияние на исследование почвы, особенно в 1960-е годы. До 1950 года исследования почв в первую очередь применялись в сельском хозяйстве, скотоводстве и лесоводстве. Приложения для планирования шоссе были признаны в некоторых штатах еще в конце 1920-х годов, а интерпретации грунта были помещены в полевые руководства для дорожных инженеров некоторых штатов в 1930-х и 1940-х годах. Тем не менее, изменения в почвенных исследованиях в этот период были в основном ответом на потребности сельского хозяйства, скотоводства и лесного хозяйства. В течение 1950-х и 1960-х годов использование почвы в несельскохозяйственных целях быстро увеличивалось. Это создало большую потребность в информации о влиянии почв на несельскохозяйственное использование.^[1]

Биотурбация

Основная переоценка почвообразования и роли биоты началась в 1980-х годах, когда почвенные геоморфологи начали переоценивать Чарльз Дарвин 'песок Натаниэль Шалер ранние идеи о роли биотурбация в почвообразовании.^[5][6] В настоящее время имеется достаточно доказательств, подтверждающих выводы Дарвина, и во многих районах биота, зарывающаяся в почву, является основными агентами почвообразование.^{[7][8][9][10]}

Смотрите также

• Список российских ученых Земли

Рекомендации

Литература

• Агафонов В., 1926. Quelques réflexions sur l'histoire de la pédologie // Annales de la science agronomique française et étrangère. Vol. 43. С. 132–153.
• Сотрудники службы почвенного исследования, 1993 г. Исследование почвы: ранние концепции почвы. (HTML) Руководство по исследованию почвы, USDA Handbook 18, Служба охраны почв. Министерство сельского хозяйства США. URL-адрес получен 30 ноября 2004 г.
• Дарвин, К., 1881, Образование плесени на овощах под действием червей, с наблюдениями за их привычками: Лондон, Джон Мюррей
• Шалер, Н.С., 1891, Происхождение и природа почв, Пауэлл, Дж. У., изд., 12-й годовой отчет Геологической службы США за 1890–1891: Вашингтон, округ Колумбия, Правительственная 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, стр. 84–102.
• Хамфрис, Г. С., Митчелл, П. Б., 1983, Предварительная оценка роли биотурбации и дождевых смывов на склонах холмов из песчаника в Сиднейском бассейне, Австралийская и Новозеландская геоморфологическая группа, стр. 66–80.
• Уилкинсон, М. Т., и Хамфрис, Г. С., 2005, Изучение почвообразования с помощью темпов производства почвы на основе нуклидов и темпов биотурбации на основе OSL: Австралийский журнал исследований почвы, т. 43, с. 767–779.[2]

внешняя ссылка

• Патон Т. Р. и Хамфрис Г. С., 2007 г., Критическая оценка зоналистических основ почвоведения в Соединенных Штатах. Часть I: Начало классификации почв: Геодермия, т. 139, с. 257 - 267.[3]
• Патон, Т. Р., Хамфрис, Г. С., 2007 г., Критическая оценка зоналистических основ почвоведения в США. Часть II: Прагматизм Chales Kellogg: Geoderma, v. 139, no. 268 - 276.[4]