Д.С. Орлов - Химия почв, страница 3

Либих провел мно­гочисленные анализы растений и опыты по влиянию калийных и фос­фатных солей на развитие культурных растений на песчаной почве.В книге «Органическая химия в приложении к земледелию и физиоло­гии» 1840 он показал, что растения нуждаются не только в углероде,кислороде, водороде и азоте, но также в фосфоре, калии, кальции, сере,9магнии, железе и даже кремнии. Изучая вопросы агрохимии, Либих неограничился только решением теоретических вопросов, но на основерасплавов карбоната калия и натрия приготовил искусственное удоб­рение.

Первые фабричные удобрения, правда, оказались не эффектив­ными. Было бы неверно, однако, сводить значение трудов Либиха в об­ласти агрономической химии только к проблеме минерального питаниярастений и внесения удобрений. Работы Либиха повлияли на последу­ющее развитие проблем доступности элементов минерального питаниярастениям, их подвижности в почвах и, как следствие, проблемы хими­ческих равновесий минеральных компонентов в системе почва — поч­венный раствор.Работы по химии почв в России в XVIII—XIX вв.В России уже к XV в. был накоплен большой народный опыт воценке свойств почв, и в материалах XV—XVII вв.

можно найти нема­ло рекомендаций по органическим удобрениям; упоминаются такие поч­вы, как солончаки, соленые озера. Стоит сказать и о том, что в Древ­ней Руси накопленные в области земледелия знания систематизирова­лись и фиксировались. Известен, в частности, сельскохозяйственный ка­лендарь IV в. — глиняный кувшин, на поверхности которого пиктогра­фическим способом нанесены основные этапы сельскохозяйственных ра­бот и благоприятные для них погодные условия.Быстрым развитием знаний о свойствах почв характеризуется Рос­сия XVIII в., когда издаются сочинения М.

И. Афонина, И. И. Комова,А. Т. Болотова, В. Н. Татищева, А. Н. Радищева и др. Особенная рольв изучении почв принадлежит, как известно, М. В. Ломоносову (1711—1765), который ввел в научную литературу термин «чернозем», исполь­зуя его не только для обозначения определенных почв, но и как сино­ним термина «перегной». М. В. Ломоносов дал объяснение образова­нию перегноя и обрисовал условия его накопления; наряду с органиче­ским веществом почв он уделял внимание соленонакоплению в почвахи влиянию солей на плодородие.

В 1755 г. был открыт Московский уни­верситет, созданный по замыслу и плану М. В. Ломоносова; видимо, неслучайно начало почвенно-агрономических исследований в Московскомуниверситете датируется уже 1770 г. когда был организован первыйкурс «сельскохозяйственного домоводства», который читал профессорМ. И. Афонин (1739—1810). М.

И. Афонин немало внимания уделял хи­мическим свойствам почв; он высказал представления о происхождениигумуса из остатков «трав и растений» под влиянием воды, атмосферно­го воздуха и населяющих почву живых организмов. Классифицируя«черноземы», он выделяет почвы с повышенной кислотностью и указы­вает, что зола сожженного торфа может служить хорошим удобрением.В начале XIX в., практически одновременно с западноевропейски­ми исследователями, а зачастую и опережая их, в России развиваютсявзгляды на гумусовое и минеральное питание растений, начинаютсяэкспериментальные работы по химии почв. В 1825 г.

профессор Москов­ского университета М. Г. Павлов (1793—1840) издает книгу «Земле­дельческая химия», а в 1837 г. выходит его «Курс сельского хозяйства».Первые глубокие исследования химии гумуса принадлежат, види­мо, московскому химику Р. Герману, который сделал значительный шагвперед по сравнению со своими предшественниками и современникамиБерцелиусом, Мульдером и др. Он внес важные усовершенствования вметодику химического исследования почв, в частности заменил высуши­вание гумусовых веществ при 195° С, что вызывало их деструкцию, на10сушку при 100° С; для характеристики гумуса черноземных почв он ис­пользовал водную вытяжку («чернозем был настоен с перегнанной во­дой и потом пропущен через цедилку») и вытяжку раствором углекис­лого натрия; кроме того, он определял содержание углерода в нерастворившемся остатке почвы.

Эти приемы близки к современным методамизучения качественного состава гумуса. В числе теоретических выводовГермана следует отметить установление многообразия видов гумусо­вых веществ, что отвечает современным представлениям о групповом со­ставе гумуса, и довольно стройную классификацию гумифицированныхорганических веществ, которая включала три обширных класса соеди­нений: продукты гниения, продукты процесса углеобразования и про­дукты воздействия вулканического пепла на растительные остатки.

Про­дукты гниения были подразделены на ряд групп, различающихся порастворимости в щелочах, минеральных кислотах и уксусной кислоте.Р. Герману принадлежит также идея о конституционной роли азота вгумусовых веществах, причем если Мульдер считал, что азот входит всостав гумусовых веществ только в аммонийной форме (т. е. образует­ся гуминовокислый аммоний), то, по Герману, азот замещает кислород,образуя, следовательно, ковалентные связи. Особенность исследованийГермана состояла еще и в практической направленности; он выяснилпричины снижения плодородия длительно распахиваемых почв и уста­новил, что содержание перегноя в пахотных черноземах по сравнениюс целинными снижается на 17—25%.

О приемах химической характери­стики почв в этот период свидетельствует перечень анализов чернозе­ма, выполненных Германом. Кроме изучения органического веществаон определял в черноземе содержание кремнезема, глинозема, окисижелеза, из" -и, магнезии, воды и фосфорной кислоты.Во второй половине XIX в. внимание к химическим свойствам и хи­мической характеристике почв возрастает. Кафедра сельского хозяйст­ва в Московском университете заменяется в 1863 г. кафедрой агрономи­ческой химии, которой с 1872 по 1890 г. заведовал профессор Н. Е. Лясковский.

В этот период при кафедре была создана почвенно-химическая лаборатория. Идеи химии все больше проникают в описание гене­зиса и классификации почв.Химические свойства почв широко использовал основоположник ге­нетического почвоведения В. В. Докучаев для решения вопросов проис­хождения почв, закономерностей их географического распространенияи правильного использования.

В трудах В. В. Докучаева мы находимподробнейшие сведения о валовом химическом составе черноземов идругих почв, включая данные о содержании органического вещества,К 2 0, Na 2 0, CaO, MgO, Mn 2 0 3 , Fe 2 0 3 , Al 2 0 3 , C0 2 , N, P 2 0 5 , S0 3 . Оцененоколичество NaCl, CaC0 3 . Анализы почв выполнялись, в частности, вПетровской земледельческой и лесной академии, а также в лаборато­рии Петербургского университета под руководством Д. И. Менделеева.Необходимо подчеркнуть, что Д.

И. Менделеев проявлял большойинтерес к проблемам сельского хозяйства. Это выражалось не тольков многочисленных и разнообразных химических анализах сельскохозяй­ственных объектов и постановке опытов, но и в критике концепцииМальтуса, а также в активной поддержке предложений В.

В. Докучае­ва об открытии специальных кафедр почвоведения. Характерно, что втрудах Докучаева можно встретить десятки ссылок на результаты ра­бот Менделеева. Много занимаясь химическими анализами почв, Мен­делеев указывал, что тщательный анализ почвы составляет очень слож­ную процедуру, при которой всегда можно ожидать разнообразных слу­чайностей.11Для понимания свойств и генезиса почв во второй половине XIX в.уже становится недостаточным знание только валового химического со­става почв, и В. В. Докучаев использует подразделение ряда элементовпо формам их соединений в почвах, различая, например, кремнезем,растворимый в горячем растворе едкого натра, разлагаемый 33%-нойHF, и остаток (кварцевый песок), нерастворимый в HF.В. В.

Докучаев дал интереснейший анализ процесса гумификациикак функции биоклиматических (экологических) условий, и сформиро­ванные им принципы лежат в основе современных представлений. За­кономерности гумусообразования Докучаев рассматривает как средст­во для раскрытия генезиса чернозема и границ его распространения,исходя при этом из двух основных положений: условий произрастаниярастений как фактора накопления биомассы для гумификации, с однойстороны, и условий разложения (трансформации) органических остат­ков и закрепления гумуса в почве, с другой стороны. Очень четко этиположения сформулированы, например, в связи с выяснением причинотсутствия черноземов на песках: «...

пески ... являются плохой почвойдля растительности; следовательно, на почвах песчаных, при всех ос­тальных одинаковых условиях растительности, всегда будет скоплятьсяменьше гумуса, чем, например, на суглинках. Мало того, и тот гумус, ко­торый попал в песчаную породу, имеет сравнительно немного шансов,чтобы сохраниться там: во-первых, здесь гумусу не с чем соединяться,а во-вторых, благодаря пористости песков, он скорее сгорит на воздухеи даст конечные продукты гниения» (Докучаев. Избр.

соч., 1949, т. 3,с. 103—104). Докучаев отмечает, что для накопления гумуса не стольважны видовые различия растений, сколько их масса, размеры годово­го прироста и условия перегнивания, причем как на воздухе, так и всамой почве. Отсутствие чернозема в северной части России, малогумусность северных почв он объясняет следующими причинами: мень­шее количество растительных остатков, низкие температуры и излишекводы в почве при слабом доступе воздуха. При таких условиях конеч­ные продукты гниения существенно отличаются от продуктов разло­жения органических остатков в черноземах.

Опираясь на работы пред­шественников, Докучаев указывает, что при неблагоприятных услови­ях гниение приводит к образованию болотного газа и свободного азо­та, тогда как при доступе воздуха образуются благоприятные для ра­стений азотная и угольная кислоты и аммиак. В южных и юго-восточ­ных районах образованию чернозема (накоплению гумуса) препятст­вуют скудная растительность, недостаток влаги, особенный [характер еевыпадения, избыток света и теплоты; в таких условиях растительныеостатки окисляются на воздухе или разносятся суховеями. Эта оченьчеткая концепция лежит в основе последующих гипотез гумусообразо­вания в зональном ряду почв, хотя новейшие работы и отличаются зна­чительной конкретизацией и детализацией химических механизмов гу­мификации.