Историософские аспекты почвоведения

Почвоведение - одна из фундаментальных наук о Земле и биосфере, обращенная в сторону таких важнейших для человечества прикладных дисциплин, как экология, агрономия, лесоводство, гигиена, - до сих пор, к сожалению, не имеет полной истории своего становления и развития. Если монографии по истории физики, химии, геологии, биологии исчисляются уже десятками и сотнями, то почвоведению в этом смысле не повезло.

На состоявшихся 25 международных конференциях по истории науки и технике в общей сложности было заслушано менее 10 докладов по частным аспектам истории почвоведения. Отсутствуют статьи на эту тему. Конечно, почти в каждом учебнике почвоведения несколько страниц посвящено его истории, но в большинстве случаев она изложена схематично. Счастливым исключением, на мой взгляд, является двухтомник В.А.Ковды «Основы учения о почве» (1973), где на 32 страницах дан впечатляющий абрис основных вех в истории науки о почве.

Из исследований рассматриваемого плана на монографическое освещение вопроса могут претендовать немногие. В 1929 году в немецкой книге «Handbuch der Bodenlehre» помещен очерк Ф. Гизеке, в котором на 58 страницах приведен исторический обзор развития знаний о почве со времен Древнего Египта до конца XIX века. Текст пестрит именами, среди которых девять десятых - немецкие, что, разумеется, сильно искажает истину. В противоположность этому книга Д.Г. Виленского «История почвоведения в России» (1958), подчеркивая верную мысль о решающей роли русских ученых, и особенно В.В. Докучаева, в создании современного теоретического почвоведения, все же слишком резко вырывает русское почвоведение из мировой панорамы его развития.

В 1947 году польский ученый М. Стрижемский выпустил обширный обзор истории «научной систематики почв», в котором затронул общие вопросы по истории почвоведения. Очень интересна в методическом отношении статья Э. Эвальда о шести линиях развития истории почвоведения. Важнейшее значение как обобщающий труд имеет двухтомник А.А. Ярилова «Педология как самостоятельная естественнонаучная дисциплина о Земле» (1904-1905).

Иных попыток рассмотреть почвоведение в целостном аспекте его истории мы не знаем. Но существует немало прекрасных публикаций, посвященных истории отдельных проблем и разделов почвоведения, его развитию в разных странах, оценке вклада тех или иных ученых в общую копилку знаний о почве.

Однако нас в науке должна интересовать не столько история людей -даже самых выдающихся - сколько история идей - гипотез, теорий, предвидений, которые составляют само здание науки. Важно выяснить, как эти идеи формировались. Исследование путей, которыми наши предки приобрели наше умственное достояние, может показать нам и то, чем мы владеем, и чего мы можем ожидать, - может не только привести нам на память тот запас, который мы имеем, но и научить нас, как его увеличить и улучшить.

Нам важно коснуться важных направлений и узловых моментов развития науки о почве в первые семь десятилетий ХIХ века, вплоть до появления на мировой арене В.В.Докучаева и возникновения генетического почвоведения. Теория гумусового питания растений победоносно перешла из восемнадцатого века в девятнадцатый. Её каноны разделяли многие, в том числе такие выдающиеся ученые, как Г.Деви и Я.Берцелиус. Получился такой парадокс: неверная в своей основе теория породила большое число экспериментальных исследований, и на базе этого возникла существующая уже более полутора веков школа химиков-гумусистов. Её адептом был выдающийся английский химик и физик Г.Деви (1778-1829 гг.), известный

также как автор книги «Элементы агрикультурной химии».

Деви утверждал, что растения питаются гумусом почвы, поэтому и масла являются хорошим удобрением, ибо содержат углерод и водород. Одновременно Деви, не соглашаясь с Тэером, полагал, что «зольные» -минеральные составные части почвы для растений и действуют на них не только как стимуляторы. Внимание Деви к питанию растений веществами почвы породило у него интерес к почве вообще. Он исследует гранулометрию и химический состав почв Англии и Ирландии; первый составляет перечень приборов и реактивов, необходимых для анализа почв, приходит к выводу, что «почвы, которые содержат более всего глинозема и углекислой извести - суть в то же время такие, которые обладают наибольшей энергией в сохранении удобрений»; это первые представления об органо-минеральных соединениях почвы. Деви изучал физические свойства почв, показав, что отношение их к нагреванию и охлаждению зависит от химического и гранулометрического состава.

Деви считал, что почва «образовалась в начале путем разложения скал и каменных напластований» под действием кислорода воздуха, воды и углекислоты. В результате и полевой шпат и слюды... «разрушаются; первый, однако гораздо быстрее». А далее идут рассуждения, подобные тем, которые были у Ломоносова, о поселении примитивных растений и их смене; в конце концов «почва уже настолько улучшается, что в ней могут вегетировать и высшие растения... Урожай почвы определяется, однако, еще и свойствами нижележащих слоев». Деви классифицировал почвы, разделяя их на «почвы выветривания» и «намывные»; первые он считал возможным обозначать как базальтовые, гранитные и т.д.

Ярым сторонником гумусовой теории питания растений был шведский химик и минеролог И.Я.Берцелиус (1779-1848 гг.). Занимаясь наряду с другими проблемами химии составом и строением органических веществ, в частности кислот, он уделил много внимания перегнойным веществам почвы. Экспериментальными исследованиями Берцелиуса, его современника К.Шпренгеля, голландского химика Г.Мульдера и других ученных в 20-30-е годы были выделены такие гумусовые вещества почвы: гуминовая кислота, растворимая в щелочах; её индифферентная форма -гумин, или гумусовый уголь; креновая и апокреновая кислоты, многие соли которых легко растворимы в воде. Мульдер на протяжении двадцати лет (1840-1862) уточнял эту схему, полагая, что кислоты почвенного гумуса являются строго индивидуальными безазотистыми соединениями; он также установил наличие в составе гумуса обычных органических кислот: уксусной, муравьиной, а также некоторых других веществ.

Все эти данные нашли отражение в популярном «Учебнике химии» Берцелиуса (1839), что обеспечило им широкую известность. Невзирая на ошибочность многих трактовок, учение о почвенном гумусе и о гумусовых кислотах было поставлено на прочную основу, и заслуги Шпренгеля, Берцелиуса, Мульдера в этом отношении бесспорны. Если Берцелиус содействовал ознакомлению с гумусом почвы химиков, то Мульдер включил итоги своих работ в книгу «Химия пахатного слоя» и тем самым помог агрономам глубже осознать значение гумуса. Ранее, но не так подробно, это сделал К.Шпренгель (1787-1859 гг.), издавший в 1837году в Лейпциге первую специальную книгу по почвоведению (Die Bodenkunde oder die Lehre worn Boden). В ней приведены результаты химического изучения 170 образцов почв из Германии, Бельгии, Англии, Франции, Швейцарии, Швеции, а также России, Северной Америки, «Остиндии и Вестиндии». Несмотря на столь широкий диапазон почвенных объектов, Шпренгель не подошел к мысли о каком-либо порядке в географическом распределении почв, а его определение почвы имеет односторонний характер: «Под почвой разумеют рыхлый слой земли, в виде тонкого или толстого покрова расстилающийся над земной поверхностью и составляющий место укрепления дикорастущих и культурных растений». Удивительно, что Шпренгель - исследователь гумуса - не упомянул его в этом определении.

Профессор Московского университета М.Г.Павлов (1793-1840 гг.), которого называли «русским Тэером», был колоритной фигурой. Физик, доктор медицины, сторонник философии Шеллинга, он два года стажировался по агрономии в Меглинском училище у самого Тэера и воспринял его идеи. Его книги «Земледельческая химия»(1825) и «Курс сельского хозяйства»(1837) сыграли значительную роль в развитии агрономии в России. Первоначально под почвенным перегноем, «черноземом», он понимал «оземлённый остаток согнивших растений и животных», который поглощается растениями в виде «слизи, растворенной водой». Потом он пришел к выводу, что иногда растения, особенно низшие, питаются воздухом и, «разрушаясь, земле возвращают чернозёма более, нежели сколько из неё поглощают его, таким образом, тучность земли усиливается». Это глубокая, хотя и не новая мысль. Павлов трижды давал определения почвы, вот одно из них: «Почвою вообще называют место укоренения растений. Почва есть смесь разнородных веществ минеральных и органических»". Эта дефиниция более точная, чем у Шпренгеля, несет на себе влияние Тэера, выражена короче, однако лишена генетического начала.

Павлов был озабочен вопросами оздоровления русского земледелия, ратовал за плодосмен и сидерацию как лучшие способы сохранения и повышения плодородия почвы: организовал под Москвой Бутырский опытный хутор, на котором ставил сельскохозяйственные опыты и испытывал сконструированный им «плужок Павлова» для лучшей обработки почвы.

Павлов не занимался химическим анализом почвенного перегноя. Больших успехов в этом добился его современник московский химик Р.Герман. Следуя Павлову, он считал, что растения питаются «перегнойным экстрактом», поэтому он обратился к изучению химического состава гумуса чернозёмов, привезённых из «южных губерний», используя методы, предложенные Берцелиусом. Заслуга Р.Германа состоит в том, что он показал наличие в черноземах не только гуминовой кислоты, но и фульвокислот. Еще более важным было открытие им того факта, что азот входит в состав перегнойных веществ почвы как постоянная составная часть. Такие авторитеты, как Берцелиус и Мульдер, полагали, что азот в гумусе лишь «трудно удаляемая примесь». Германа наравне с Берцелиусом и Мульдером следует считать «классиком» химии гумуса. Правда, Мульдер подверг Германа не только критике, но и осмеянию, но будущее подтвердило правоту русского ученого.

Р.Герман в своих работах, опубликованных в «Земледельческом журнале» (1836,1837), твёрдо придерживался растительно-наземной теории образования чернозёма и сообщал ряд точных данных о его мощности, указывая, что она в разных местах колеблется от 1 до 3фунтов (30-90см).

Он писал: «В России чернозём - предмет весьма важный; он для неё то же, что каменный уголь для Англии, т.е. служит главным основанием народной деятельности и вместе с тем содействует отличному изобилию земных произведений».

На протяжении веков многие ученые считали не гумус, а воздух и соли почвы основой питания растений. Вначале XIX века появились неопровержимые экспериментальные доказательства роли атмосферной углекислоты и солей почвы в питании растений. Попытки выращивания их в атмосфере, лишенной СО₂, вызывали их гибель; водные культуры с солями в растворе, но при полном отсутствии гумуса оказались, напротив, вполне эффективными. Этим интересовались многие ученые, но, как это ни странно, они не пытались отвергнуть гумусовую теорию питания растений. Сокрушительный удар нанес ей знаменитый немецкий химик, отличный полемист Юстус Либих (1803-1873 гг.). Это случилось в 1840 году, когда он выпустил работу «Химия в приложении к земледелию и физиология растений».

Роль Либиха оценена в монографиях, посвященных его творчеству (Мусабеков,1962; Нопсатр,1928), а также в работах многих почвоведов и агрохимиков. Либих высмеял гумусовую теорию и показал несостоятельность всех доказательств в её пользу. По словам Либиха, «если почва подходящая, если она содержит достаточное количество щелочей, фосфатов и сульфатов, то ничего больше не требуется». Со временем он придал этому положению количественное выражение: «Урожаи полевых культур понижаются или повышаются в точной пропорции к уменьшению или увеличению количества минеральных веществ, вносимых в почву с удобрениями». Отсюда же были выведены два кардинальных, с точки зрения Либиха, «закона»: «закон минимума», «закон полного возврата».

Суть второго закона: «Основное начало земледелия состоит в том, чтобы почва получила обратно всё, у неё взятое. Это неизменный закон природы». «Только от химии, - утвердил Либих, - следует ожидать дальнейших успехов в сельском хозяйстве».

На развитие почвоведения либиховские идеи произвели двоякое действие: некоторые стали рассматривать почву как пассивное тело, продукт выветривания, передатчик растениям пищи; во многом утратился интерес к гумусу. Но усиливались исследования химического состава почв, подыскание растворителей, которые извлекали бы из неё формы калия и фосфора, непосредственно пригодные для питания растениям.

Однако были ученые, которых не удовлетворяла известная односторонность учения Либиха. В этом отношении замечателен профессор Я.А.Линовский, автор книги «Критический разбор мнений ученых об условиях плодородия земли». Он подверг критике Тэера и Соссюра, Шпренгеля и Шюблера, Буссенго и Либиха за то, что они «не обнимают и не могут обнять надлежайшим образом всех тех явлений, от которых зависит плодородие почв». Одна химия, как бы она ни была важна, не в состоянии решить эти вопросы, а Либих перешел к последней крайности, отрицая для земледелия значение органических удобрений и даже самой почвы. Это была важная мысль, хотя позитивная программа Линовского сильно уступала критическому аспекту его книги.

Таким образом, к 80-70-м годам XIX века разными путями были получены фундаментальные знания о роли почвы в питании растений и жизни биосферы в целом, накоплен материал по химии почв, не приведённый в единую систему, но, тем не менее, чрезвычайно обогативший научное представление о почве.