Д.С. Орлов - Химия почв, страница 4

Интересна и такая оценка Докучаевым природы гумуса:«Прежде всего здесь следует помнить, что перегной не есть какое-либоопределенное тело, которое можно было бы выразить постоянною фор­мулой; как известно, под гумусом разумеют смесь химически малоис­следованныхпродуктовразложенияорганизмов...»(Докучаев.Избр. соч., 1949, т. 3, с. 210)'.Наряду с глубоким использованием химических показателей дляхарактеристики почв и решением генетических проблем Докучаев чет­ко сформулировал свои представления о принципах отбора проб дляхимического анализа. Изучая характер географического распростране­ния чернозема, он, в частности, показал неоднородность почвенного по12жрова как функцию рельефа — на вершинах холмов встречаются «поч­вы красноватые каменистые, редко — слабые следы чернозема», в ни­зинках — чернозем толще нормального.

В связи с этим он писал:«... можно сделать десятки анализов почв, собранных на черноземнойполосе России, можно строить на них самые остроумные и логическиевыводы о черноземе и в практическом и теоретическом отношении, новсе это может оказаться напрасной, бесцельной работой, так как дан­ный образчик, может быть, ничего общего с нормальным черноземоми не имеет. Только анализ здорового организма, только признаки неискалеченного животного, только исследование нормально построенногои нормально залегающего чернозема могут и должны лечь в основу иих определения, и их классификации, и, наконец, их правильного ути­лизирования.

Сколько времени, труда и остроумия было бы сохранено,•если бы исследователи чернозема не забывали этого простого прави­ла!» (Докучаев. Избр. соч., 1949, т. 3, с. 99).Несмотря на расширение химических знаний о почвах на протяже­нии XIX в. и на большой объем экспериментальных исследований, хи­мия почв как самостоятельная дисциплина в этот период еще не сфор­мировалась. Химические исследования почв выполнялись для решениягенетических, классификационных или агрономических проблем, а соб­ственно задачи химии почв, как правило, не ставились. Исключение со­ставляют исследование катионного обмена и химии гумусовых веществ,•о которых было сказано выше.Только в конце XIX — начале XX в. химия почв приобретает чер­ты, характерные для самостоятельной дисциплины, для особого разде­ла почвоведения.

Это выражается прежде всего в тематике исследова­ний, направленных на изучение химических свойств и строения состав­ляющих компонентов почвы и на выявление законов, согласно которымпротекают в почвах химические процессы. Необходимость дифферен­циации почвоведения и обособление отдельных разделов, в том числехимии почв, были, конечно, обусловлены внутренней логикой развитиянауки: большим объемом накопленных знаний, совершенствованием тео­рии и методов исследования.

Другой не менее, а, может быть, более•важной причиной стала потребность в достаточно полной и теоретиче­ски обоснованной оценке химических свойств почв в связи с расшире­нием сельскохозяйственного производства, освоением новых земель,внедрением в практику сельского хозяйства минеральных удобрений исредств химической мелиорации почв.Экспериментальные исследования первой половины XX в.В числе наиболее крупных направлений химии почв, разрабатывав­шихся в начале XX в., следует назвать проблему почвенной кислотно­сти, вопросы поглотительной способности почв, химии почвенных кол­лоидов, исследования почвенных растворов, химические и биохимиче­ские основы процесса гумификации.

Отметим некоторые вехи развитияэтих проблем.Начало систематических исследований природы почвенной кислот­ности обычно связывают с публикациями работ американского иссле­дователя Т. П. Вейтча (1904) и японского ученого Г. Дайкухара (1914),показавших, что при взаимодействии кислой почвы с нейтральным раст­вором NaCl (или другой аналогичной соли) в раствор переходят ионыалюминия и их количество близко совпадает с титруемой кислотностьювытяжки. Сущность происходящей при этом реакции обсуждается и дояастоящего времени. Были высказаны две противоположные гипотезы,13объясняющие природу обменной кислотности.

Одна из них — гипотезаобменного водорода — объясняет кислотность присутствием способныхк обмену ионов водорода, а появление в вытяжке А13+ связывает с вто­ричной реакцией растворения некоторых соединений алюминия. Дру­гая — гипотеза обменного алюминия, сущность которой в признаниипрямого вытеснения обменного А13+ катионами раствора и вторичногоподкисления равновесного раствора за счет гидролиза алюминиевыхсолей.Сторонниками гипотезы обменного водорода в 30—50-е гг. былиК.

К. Гедройц, С. Н. Алешин, Н. П. Ремезов. Гипотезу обменного алю­миния развивали А. В. Соколов, X. Каппен, К- Маршалл и др. Фунда­ментальное исследование этой проблемы выполнил советский ученыйВ. А. Чернов. Его книга «О природе почвенной кислотности» (1947) оп­ределила направление дальнейших исследований, выполнявшихся в по­следующие годы учеными многих стран. В результате тонкого химиче­ского эксперимента В. А. Чернов установил, что в большинстве кислыхпочв преобладают обменные ионы А13+, тогда как обменные ионы Не­характерны преимущественно для высокогумусированных и торфяныхпочв. Эта точка зрения, несмотря на продолжающуюся дискуссию, внастоящее время наиболее широко распространена.Проблема почвенной кислотности разрабатывалась не только втеоретическом, но и в прикладном направлении. Большой вклад в прак­тику регулирования кислотности сельскохозяйственных почв внесД.

Л. Аскинази — один из инициаторов работ по известкованию почви автор первой в нашей стране инструкции по известкованию. Он, ви­димо, первым установил влияние рН на емкость поглощения и пока­зал, что известкование влияет на фосфатный режим почвы.Поглотительной способности почв были посвящены интереснейшиеисследования А. Н. Сабанина (1847—1920). Алексей Николаевич Сабанин заведовал кафедрой агрономии Московского университета с1890 по 1920 г.; он начал читать в 1906 г. самостоятельный курс почво­ведения и в 1909 г.

выпустил учебник, озаглавленный «Краткий курспочвоведения». Кафедра агрономии в 1922 г., уже после смертиА. Н. Сабанина, была разделена на кафедру почвоведения (с 1922 по1953 г. кафедрой заведовал профессор В. В. Геммерлинг) и кафедру аг­рохимии. Круг научных интересов Сабанина был очень широк. Он ис­следовал химический состав зерна, тепловые свойства почв, гуминовуюкислоту. В 1908 г. он опубликовал статью о поглотительной способно­сти почв, различая три типа поглощения: химическое, физическое и фи­зико-химическое.

Эта классификация впоследствии была развита.К. К. Гедройцем. Немало сделал Сабанин для разработки методов ис­следования почв. Хорошо известны и используются до сих пор модифи­кации предложенных им методов определения механического составапочв и содержания гумуса в почвах.Дальнейшее развитие исследований в области изучения почвенныхколлоидов и поглотительной способности почв должно быть по правусвязано прежде всего с именем академика К- К- Гедройца.Константин Каэтанович Гедройц (1872—1932) — выдающийся со­ветский ученый, агрохимик, физико-химик, почвовед, создавший фунда­ментальные основы химии и химического анализа почв.

Он окончил в.1897 г. Петербургский лесной институт, а в 1903 г. экстерном и Петер­бургский университет, получив разностороннее образование. Первуюнаучную работу он выполнил под руководством крупного почвоведахимика П. С. Коссовича (1862—1915), заведовавшего кафедрой и хи­мической лабораторией в Петербургском лесном институте. Эта работа14•была посвящена электрическим методам определения влажности почв,температуры и концентрации почвенного раствора. Отличительной чер­той научных исследований Гедройца было стремление познать почву стем, чтобы управлять ее свойствами, добиваясь повышения плодородияи урожайности сельскохозяйственных культур.Начиная с 1908 г.

К. К- Гедройц опубликовал серию работ по волросам коллоидной химии в почвоведении, а в 1922 г. вышла книга«Учение о поглотительной способности почв», определившая направле­ние развития физикохимии почв и оказавшая большое влияние на ми­ровую науку. В этой книге он обосновал стройную классификацию ви­дов поглотительной способности, сформулировал и экспериментальнолодтвердил важнейшие закономерности поглощения веществ почвой.Многие из этих закономерностей вошли в число основных законов и по­нятий химии почв. В разработке и решении теоретических проблем хи­мии почв Гедройц, как правило, исходит из практических задач. Такв 1911 г. он публикует статью «На каких почвах действует фосфорит..Почвы насыщенные и ненасыщенные основаниями», задача которой за­ключалась в том, чтобы выяснить на каких почвах и при каких их свой­ствах применение фосфоритов «будет давать положительный и эконо.мически выгодный эффект».

Решая эту практическую задачу, Гедройцне только вскрывает главное условие эффективности фосфоритов — не­насыщенность почв основаниями, но объясняет химический механизмэффективности и дает научно обоснованное определение ненасыщенно•сти почв. Если ранее Раманн относил к абсорбтивно ненасыщеннымпочвы, имеющие кислую реакцию, то Гедройц кислую реакцию (по дей­ствию на индикаторы) считает лишь частным признаком и указывает,что основным признаком ненасыщенности почв надо считать способ­ность таких почв освобождать из нейтральных растворов солей кисло­ту. Иными словами, как мы и понимаем в настоящее время, ненасы­щенные основаниями почвы обладают потенциальной кислотностью.Анализ работ Гедройца показывает, что тесная связь с практикой поз­воляет ускорить решение теоретических проблем, способствует откры­тию новых закономерностей в природе.Большой вклад внес Гедройц в решение задач оценки потребностипочв в удобрениях, доступности растениям различных элементов, хими­ческой мелиорации почв.

В 1925 г. он сформулировал принципы клас­сификации почв, основанной на составе поглощенных катионов и осо­бенностях почвенного поглощающего комплекса. Им была разработанафизико-химическая гипотеза генезиса солонцов. Изучая действие об­менных катионов на растения, он испытал не только традиционные мак­роэлементы — Са 2+ , Mg2+, Na+, K+, NH4+, Н + , А13+, но и такие элемен­ты как Pb, Cu, Cd, Ba, Sr, Co, Ni, Mn, Fe, которые теперь относят кгруппе микроэлементов. В частности, им было показано, что Cd при низ­ких концентрациях вызывал повышение урожая овса (зерна и соломы),но повышение концентрации Cd снижало урожай, а при полном насы­щении поглощающего комплекса кадмием овес или не всходил вовсеили всходы быстро погибали. Сходные результаты давало полное насы­щение почвы и рядом других элементов.

Этими работами Гедройца бы­ли заложены основы методологии изучения микроэлементов и норми­рования тяжелых металлов в почвах, т. е. проблем, занявших одно из•центральных мест в химии почв в 50—70-е гг.Очень много сделал Гедройц для развития химического анализапочв. Еще в 1909 г. было опубликовано краткое руководство по хими­ческому анализу почв, а в 1923 г. вышла книга «Химический анализпочвы», переиздававшаяся несколько раз и ставшая настольной в поч»15венных и агрохимических лабораториях. В те же годы издавались вдругие руководства (например, в 1923 г.