Зеркало ландшафта

Карпачевский Лев Оскарович

В начале XIX века ученые и среди них знаменитый французский агрохимик и физиолог Ж. Буссенго установили, что кроме углекислого газа растениям необходим азот. Было показано, что это вещество растения берут из почвы. Буссенго первым применил водные растворы, содержащие минеральные вещества, для выращивания растений и доказал, что растения нуждаются в азоте. Из этого опыта, казалось бы, следовал очевидный вывод: растение из почвы забирает питательные вещества, такие, как азот, калий, фосфор, и от их наличия зависит урожай.

Но земледельцам и ученым-агрономам была знакома другая «очевидность», тоже, казалось бы, подтвержденная многовековым опытом ведения сельского

хозяйства. Как правило, растения лучше растут на почвах с высоким содержанием перегноя, или гумуса. Например, на черноземах, самых богатых гумусом почвах, урожай без внесения минеральных удобрений выше, чем на любых других почвах. Внесение органических удобрений, и в частности навоза, заметно увеличивает урожай. Но так как и навоз, и почвенный гумус содержат азот, то был сделан вывод: растения питаются почвенным гумусом. Такая теория была выдвинута в конце XVIII — начале XIX века немецким ученым А. Д. Тэером. Она так и называется: гумусная теория питания растений.

Тэер считал, что растения используют «гумусную слизь» и из органического вещества гумуса строят свое тело и берут все другие элементы. Поэтому Тэер предлагал перестроить систему земледелия на основе поддержания содержания гумуса в почве на постоянном уровне. Решение этой проблемы Тэер видел в «плодосмене», в чередовании сельскохозяйственных культур с разными корневыми системами. Введение плодосмена — большая заслуга Тэера.

Буссенго установил, что клевер улучшает почву, накапливая в ней азот, и в этом он видел успех плодосмена: накопившийся азот повышал урожай следующей после клевера культуры. Но потребовались огромные усилия еще одного химика — немецкого ученого Юстуса Либиха, чтобы доказать роль именно минерального питания растений. В результате открытий Буссенго и Либиха была создана наука агрохимия, и оба этих ученых считаются ее основателями.

Чтобы получить урожай, чтобы заставить растение «работать», надо его «накормить». Либих установил, что в почву необходимо вернуть те минеральные вещества, которые увезены с поля вместе с урожаем. Этот закон «возврата» и сейчас используют агрономы, планируя урожай и рассчитывая, сколько удобрений необходимо внести в почву. Либих установил также, что урожай часто зависит от того питательного элемента, который находится в минимуме.

Обычно этот «закон минимума» иллюстрируют наполненной водой бочкой, верхний край которой составлен дощечками разной высоты. Естественно, вода в такой бочке будет стоять у края самой низкой дощечки. Так и урожай — его «уровень» определяется «высотой дощечки» — содержанием отдельных элементов. Если достаточно азота, но мало калия, то, пока не добавят в почву калий, урожай не повысится и избыток азота будет лежать мертвым балластом. Этот закон был восторженно принят миром. Действительно, урожаи возросли. Повысился доход земледельцев. И вдруг рост урожаев останавливается. Не действуют дополнительные дозы удобрений. Мало того, внесение удобрений иногда даже снижает урожай растений.

Либих принял очень близко к сердцу неудачи разработанной им системы удобрений. У него наступила тяжелая душевная депрессия. Он уже не верил ни в свои силы, ни в науку. «Я хотел исправить господа бога! Я посмел поднять руку на его творение», — писал он в письмах. Но уже появились работы, которые спасли и Либиха, и агрохимию.

Скандинавский ученый Оскар Лев в середине XIX века открыл явление антагонизма ионов: отдельные химические элементы, находясь в почве или в водном растворе в избытке, препятствуют поглощению растениями других элементов. Поэтому при неправильном соотношении элементов в почве

их поступление в растение может затрудняться. Вторая причина неудач Ю. Либиха заключалась в том, что он считал почву чем-то вроде простого вместилища корней — своего рода «сосуда», из которого растение черпает воду и питательные вещества. Содержится много питательных веществ - почва хороша, если мало — надо их добавить, и почва станет хорошей. И помощь Либиху и агрономии пришла именно со стороны почвоведов от вновь созданной в конце XIX века науки — почвоведения.

* * *

До 80-х годов XIX века почвой занимались геологи и агрономы. Первые считали почву верхним геологическим слоем и не видели разницы между ним и, например, черными глинами, образованными во время юрского геологического периода. Некоторые геологи считали, что чернозем — это юрская глина, которую размыли ледниковые потоки и отложили затем в степях. Агрономы же за почву принимали верхний слой земли в 30—40 сантиметров и глубже «не заглядывали». Многие исследователи изучали почву, но привел факты в систему и основал новую науку — почвоведение выдающийся русский ученый В. В. Докучаев. Дата основания новой науки, определившей развитие ряда других, смежных наук, — 1883 год, когда вышла книга В. В. Докучаева «Русский чернозем».

С точки зрения автора этих строк, который не одинок в своих заключениях, наукой занимаются научные работники и ученые. Первые собирают и накапливают факты. Они делают очень важную и нужную работу. Но обилие фактов подобно Критскому лабиринту. Нужна нить Ариадны, чтобы пробраться сквозь него. И вот тогда выступают на арену ученые. Они объединяют факты на основании теории (этой нити Ариадны), и начинается новая эра накопления фактов. Самая ценная категория ученых — это «генераторы» идей — ученые, создающие идеи. Их мало. И тем значительнее их появление, тем больше человечество может гордиться своими «звездными часами». К таким ученым и принадлежал В. В. Докучаев.

В простом нагромождении фактов Докучаев увидел систему. В верхних слоях Земли, таких разнородных по внешнему виду, он обнаружил признаки естественно-исторического тела, обладающего своими особыми свойствами, историей, законами развития. Докучаев первым установил, что в сходных природных условиях образуются сходные почвы, а в разных — разные. Докучаев определил специфическое строение почв, показал, что почвы, как и другие природные тела, имеют свой внешний вид, свою форму, или морфологию, как говорят почвоведы.

В начале развития почвоведения как науки среди внешних морфологических признаков почвы исследователи в первую очередь отмечали разный цвет верхних горизонтов, верхнего метра земли. Поэтому многие почвы на первом этапе исследований получали «цветовые» названия (черноземы, каштановые почвы, буроземы, серые лесные, сероземы, красноземы, желтоземы и т. д.). Цвет почвы — как сигнальный флажок на корабле: он дает знать, каких веществ больше всего в ее составе — железа, кальция, перегноя, марганца и др. и как они распределяются внутри почвы.

В последние годы в классификации, принятой в нашей стране, названия почвам стали давать и по другим признакам, не только цветовым. Например, введены названия: дерново-лесные, мерзлотно-таежные, вулканические слоисто-пепловые и др. Следует отметить, что Докучаев ввел в науку ряд нецветовых названий: солонцы, луговые почвы и др. Эти названия отражают специфику почвы, особенности ее строения, присутствие особых горизонтов: солонцового, сложенного столбчатыми и призмовидными структурными отдельностями, или глеевого, сизовато-синеватого от застоя в нем воды.