Почвоведение - это... Название науки, основатель, направления изучения, характеристика, цели и этапы развития, современные технологии и применение

Почвоведение – это наука об особенностях почвы, ее строении, свойствах, составе и географическом распространении, о закономерностях ее происхождения и развития, функционировании, значении в природе, способах и методах мелиорации, тонкостях охраны и рационального пользования в ходе хозяйственной деятельности. Сегодня почвоведение довольно быстро превращается из описательной науки в инструментальную, занимается не только инвентаризацией природы, но и ищет пути управления ею.

Предпосылки возникновения почвоведения

Одной из основных причин появления этой науки является проблема голода. Недостаточное количество продуктов питания, выращиваемых человечеством, связано с малоземельем, катастрофической эрозией почв, опустыниванием, падением плодородия. Не менее важной является необходимость получения большего урожая с меньшей площади. Именно в качестве решения проблемы роста населения и стихийно развивающегося земледелия сформировалась новая наука - почвоведение.

О почве, как о рыхлом слое земли, человек развил представление с началом земледелия. Но нередко почву отождествляли с участком поверхности, на котором обитает человек. Но земля – это более сложное понятие, имеющее исторические и социально-экономические аспекты. Хоть она и относится к природным ресурсам, но включает не только почву, а также определенную долю земной поверхности, некое положение в географическом пространстве, имеет социально-экономический потенциал.

Становление отечественной науки

Развитие почвоведения в России принято отсчитывать с момента открытия Академии наук в 1725 г. По мнению В. И. Вернадского, первым почвоведом следует называть М. В. Ломоносова. В своих трудах он отчетливо показал роль растений в превращении в почву различных горных пород. Также именно Ломоносов, как основатель почвоведения, заложил предпосылки для развития биологического взгляда на почву как на некое тело, образующееся в ходе превращения горных пород под действием растительности.

Важными вехами в развитии науки являются:

• 1779 г. - предположение П. Палласа о черноземе как о морском иле, оставшемся после регрессии Черного и Каспийского морей.
• 1851 г. - составление и издание В. С. Веселовским первой почвенной карты Европейской России.
• 1866 г. - Ф. Рупрехом разработана теория наземно-растительного происхождения черноземов.

Труды В. В. Докучаева

В своей монографии "Русский чернозем" он писал о почве как о естественно-историческом самостоятельном природном теле. В ходе защиты своей диссертации Докучаев доказал, что чернозем формируется под действием множества факторов почвообразования. Случилось это 10 декабря 1883 г., и именно этот день принято считать официальной датой зарождения почвоведения в Санкт-Петербурге.

Делом жизни для Докучаева стало создание русской школы почвоведения, а вместе с тем и подготовка специалистов для нужд сельского хозяйства. В его разработки входили методы борьбы с засухой. Всеми силами стараясь поднять сельское хозяйство на высший уровень, он также увеличивал и экономическое благосостояние России в целом. За свои труды он заслужил звание основателя почвоведения. Работы Докучаева переведены на разные языки.

Другие достижения В. В. Докучаева:

• За собранные коллекции почв и составленные почвенные карты получил на Международных выставках золотые медали в Чикаго и Париже.
• Совместно со своим учеником Н. М. Сибирцевым разработал закон зонального и азонального распределения почв.
• Разработал методику картографирования почв, получившую широкое распространение и за рубежом.
• Начал многолетние стационарные исследования процессов, происходящих в почвах, которые закончил и углубил его ученик Г. Н. Высоцкий.

Другие ученые-почвоведы

• П. А. Костычев (1845-1895). Внес немалый вклад в изучение агрономии почв, в частности черноземных. Именно он доказал, что выращивание кормовых трав позволяет поддерживать плодородие почв и достигать больших урожаев.
• П. С. Коссович (1862-1915). Он предположил, что отдельные почвы являются лишь стадиями в почвенном процессе. Коссович старался увязывать химические, физические и агрономические данные изучения почв с основами генетического почвоведения. Это позволило ему положить в основу почвообразования процессы вымывания или элювиальный.
• К. К. Гедройц (1872-1932). Он разработал руководство для лабораторий "Химический анализ почвы", а также подробно исследовал коллоидные процессы в почве, результатом чего стало учение о поглотительных способностях почв.
• К. Д. Глинка (1867-1927). Работал в различных почвоведческих направлениях: изучение минерального состава почвы, исследования процессов выветривания минералов, изучение древних почв, проведение почвенно-географических исследований.
• С. С. Неуструев (1874-1928). Является автором первого курса лекций по географии почв.
• Б. Б.Полынова (1877-1952). Заложил базу для современного учения о выветривании почв, а также экспериментально доказал ведущую роль организмов в почвообразовании.

Благодаря работе этих и множества других ученых, почвоведение как наука сформировалась именно в России. Многие научные термины вошли в международный лексикон именно с подачи российских ученых (chernozem - чернозем, podzol - подзол и т. д.).

Направления развития

Как и любая другая наука, современное почвоведение дифференцировано на ряд разделов, которые можно объединить в два больших блока: фундаментальный и прикладной. Фундаментальное (общее) почвоведение направлено на изучение особенностей почвы как единого природного тела. Прикладное (частное) почвоведение ставит своей целью изучение различных аспектов пользования почвой человеком.

Фундаментальное почвоведение включает следующие дисциплины, рассматриваемые исключительно применительно к почвам:

• морфология;
• физика и химия почв;
• история почвоведения;
• биогеохимия почв;
• биология и зоология почв;
• микробиология почв;
• минералогия почв;
• география и картография почв;
• экологические функции почвы;
• гидрология почв;
• энергетика почв;
• плодородие почв;
• экология почв;
• палеопочвоведение;
• деградация и охрана почв;
• генезис и эволюция почв.

Морфология, физика, химия, минералогия и биология почв непосредственно изучают состав, строение и свойства почвы. Такие разделы фундаментального почвоведения, как география и систематика, экология почв, оценка почв и почвенная информатика, служат изучению распространения в пространстве и природного разнообразия почвы на поверхности Земли вкупе с общей географией. Историческое почвоведение связано с изучением развития и эволюции почвы, его дисциплинами являются генетика почв и палеопочвоведение. Динамическое почвоведение включает исследование процессов образования современных почвенных режимов. Региональное почвоведение является наиболее ценной основой рационального природопользования, поскольку непосредственно связано с изучением почв крупных регионов.

В рамках прикладного почвоведения изучаются направления:

• сельскохозяйственное;
• лесное;
• мелиоративное;
• санитарное;
• инженерное;
• геологическое (грунтоведение);
• экологическое;
• археологическое;
• криминалистическое;
• ландшафтное и садово-парковое;
• землеустроительное;
• бонитировка почв и земельный кадастр;
• природоохранное почвоведение;
• агрохимия почв;
• агрофизика почв;
• биономика;
• преподавание почвоведения.

Прикладное почвоведение наиболее ценным считает агропочвоведение, которое включает рациональную организацию территорий, выбор севооборота, подбор способов обработки и путей повышений плодородия почв. Также немаловажно мелиоративное почвоведение. Это теоретическая основа комплексной мелиорации методами инженерии и техники, химии, биологии и агротехники. Санитарное почвоведение имеет немалый круг задач, связанных с проблемами обезвреживания различных отходов, географии болезней растений и животных.

Функции почвы

1. Обеспечение возможности жизни на Земле. Почва считается одним из главных богатств любого государства, ведь на ее поверхности и в ее толще производится порядка 90 % всех продуктов питания. Деградация почв неразрывно связана с неурожаем и уменьшением продовольствия, ведет к бедности стран. Из почвы большинство растений, являющихся началом пищевой цепи, получают микроэлементы и минералы, воду для наращивания биомассы. Почва - это не только следствие жизни, но также и условие ее существования.
2. Обеспечение связи геологического и биологического круговоротов веществ, осуществляемых на земной поверхности.
3. Регулирование состава химических веществ в атмосфере и гидросфере. Под действием почвенных микроорганизмов, которые в огромных количествах продуцируют различные газы – азот и его оксиды, кислород, моно- и диоксид углерода, метан, сероводород и другие, почва оказывает огромное влияние на химический состав атмосферы.
4. Регулирование биосферных процессов. Распределение живых организмов по суше, а также их плотность главным образом определяется географическими характеристиками почвы. Ее неоднородность, наряду с плодородием и климатическими факторами, сказывается на выборе мест обитания, в том числе и человека.
5. Накопление органического вещества в активной форме и взаимосвязанной с ним химической энергии.

Факторы почвообразования

Основу почвоведения как науки составляют факторы почвообразования. Под почвой сегодня понимают обладающую плодородием сложную полифункциональную и поликомпонентную открытую структурную систему в поверхностном слое земной коры, являющуюся комплексной функцией горных пород, организмов, климата, рельефов и времени. Эти пять факторов и являются базой почвообразования. Еще два фактора добавлены сравнительно недавно: грунтовые и почвенные воды, а также деятельность человека.

Почвообразующими породами обычно называют субстрат, на котором непосредственно происходит процесс формирования почвы. В них содержатся частицы, инертные к происходящим вокруг химическим процессам, однако играющие важнейшую роль в создании физико-механических свойств почвы. Прочие составные компоненты почвообразующих пород довольно легко разрушаются, что приводит к обогащению почвы теми или иными химическими элементами. Очевидно, что строение и состав почвообразующих пород чрезвычайно сильно влияют на почвообразование. Именно поэтому раздел "Основы геологии" в почвоведении является чрезвычайно важным.

Растения в ходе своей жизнедеятельности способны синтезировать органические вещества и особым образом распределять их в почве. У живых растений это корневая масса, а у погибших и надземная часть - растительный опад. Разложение этих растительных остатков ведет к переходу химических элементов в почву, что, в свою очередь, постепенно обогащает ее.

Благодаря жизнедеятельности микроорганизмов идет разложение биологических остатков и синтез соединений, поглощаемых растениями. Растения с микроорганизмами образуют некие комплексы, которые приводят к образованию разных типов почв. Так, в хвойных лесах никогда не будет сформирован чернозем, для которого необходимы растения луга и степи.

Не менее важны для почвообразования и животные организмы. Например, землерои постоянно перерывают почву, что способствует ее рыхлению и перемешиванию, а это, в свою очередь, обеспечивает хорошую аэрацию и быстрое развитие почвообразовательного процесса. Не стоит забывать и про обогащение органической части почвы продуктами их жизнедеятельности.

Периодические увлажнения и иссушения, замораживания и оттаивания вызывают образование глубоких трещин на поверхности почв. При этом нарушаются процессы воздухообмена почвы, а значит, и химические процессы. Таким образом, почвоведение - это наука, для которой важно понимание великого разнообразия процессов, происходящих в окружающей среде.

Кто и где изучает почвоведение?

Почвоведение как индивидуальный предмет или как раздел в рамках другого изучается при подготовке специалистов различных отраслей. Зачастую в учебных заведениях даже нет факультета почвоведения, а преподают его географы, биологи или экологи.

Обязательным является изучение почвоведения студентами, обучающимися по направлениям охраны окружающей среды и рациональному ее использованию. Особенно в тех отраслях экономики, которые способны нанести чрезвычайный вред почвам: нефтегазовые производства, металлургия, химические синтезы и многие другие.

Не менее важна эта дисциплина для будущих специалистов лесного и лесопаркового хозяйства, ландшафтного дизайна, землеустройства и кадастра, земледелия и агрохимии, земельного кадастра и многих других.

Факультет в МГУ

Несмотря на то что как такового института почвоведения в России нет, центром изучения этой науки по праву считается МГУ. Впервые вопрос преподавания почвоведения и открытие кафедр почвоведения в российских университетах был поставлен и обоснован В. В. Докучаевым в 1895 г. Но тогда это его предложение не воплотилось в жизнь. И лишь спустя десятилетие, в 1906 г., его сторонник, зав. кафедрой агрономии МГУ А. Н. Сабанин ввел преподавание почвоведения студентам физико-математического факультета, а точнее его естественного отделения. Кафедра же почвоведения появилась в 1922 г. на базе кафедры агрономии.

За многолетнюю историю университета кафедра почвоведения в разные годы относилась и к физико-математическому, и к почвенно-географическому, и геолого-почвенному, и биолого-почвенному факультетам. Сегодня факультет почвоведения является самостоятельной структурной единицей университета и включает 11 кафедр:

1. Агрохимии.
2. Географии почв.
3. Эрозии почв.
4. Земледелия.
5. Химии почв.
6. Почвоведения.
7. Радиоэкологии.
8. Биологии почв.
9. Физики почв.
10. Оценки почв.
11. Агроинформатики.

Подготовка почвоведов происходит с разными уровнями высшего образования: "бакалавр почвоведения" (срок обучения 4 года), "специалист-почвовед" (срок обучения - 5 лет) и "магистр почвоведения" (длительность обучения - 6 лет).

Аспирантура

На почвоведческом факультете МГУ работает аспирантура, позволяющая обучаться одновременно около 90 будущим ученым. Для этого на факультете созданы советы по присуждению ученых степеней докторам биологических наук по специальности «Почвоведение», докторам и кандидатам биологических наук по специальности «Биогеохимия», кандидатам биологических наук по специальностям «Почвоведение», «Агрохимия», «Микробиология» и «Агропочвоведение и агрофизика».