После распада Римской империи наука Западной Европы длительное время находилась на низком уровне. Это отразилось на развитии хозяйства и использовании почв. Только в VII–VIII вв. начали возрождаться достижения античных ученых и частично использоваться на практике. Среди тех, кто возродил авторитет и развил идеи о почве античных ученых, были Альберт Великий и Петр Кресценций.
Альберт Великий (1193–1280) – немецкий ученый, философ и богослов. В своих работах он писал о сути почвы, ее взаимосвязи с водой, о проблемах обработки почвы, необходимости паров для отдыха почвы и др. Отдельно необходимо отметить его рассуждения о роли органического удобрения почв, что стало началом гумусовой теории питания растений.
Продолжателем идей Альберта Великого и античных ученых был Петр Кресценций (Петр Кресчентиус) (XIII–XIV вв.) – итальянский ученый, автор работы «Про выгоды сельского хозяйства» (середина XIII в.). Его считают основателем современной агрономии. Он впервые творчески обобщил всю античную литературу по земледелию. Работы Кресценция многократно переиздавались и были широко известны в Европе, в том числе в Великом Княжестве Литовском (Речи Посполитой), откуда они, переведенные с польского языка, попали в Россию.
На территории Великого Княжества Литовского в XVI–XVII вв. был хорошо разработан поземельный кадастр, который использовался для налогового обложения крестьян и рабочих повинностей. Земли оценивались по качеству грунтов, среди которых выделяли хороший, средний, плохой, очень плохой, болотистый и песчаный.
На территории России первые сведения об использовании почвы под разные культуры появились в VII–VIII вв. До татаро-монгольского нашествия на Руси земледелие было на относительно высоком уровне. Потом был спад. Только с XIII в. проявляется интерес к земле, появились ее кадастровые оценки, улучшилось использование.
Более объективные сведения о состоянии и особенностях использования почв есть в рукописях XV–XVII вв. (до реформы Петра I), когда в России велись «Писцовые книги». В них описано разделение пахотных земель по плодородию на худые, средние, хорошо-худые и хорошие.
Особенно высоким уровень агрономических знаний был на севере России (Двинская и Архангельская земли). Тут была своя классификация пахотных и пастбищных земель, по которой эти земли делились согласно производительности на пять рангов с учетом каждой сельскохозяйственной культуры.
Для организации взимания налогов с поместий было создано специальное учреждение – поместный приказ, в котором служители (писцы) вели записи в писцовых книгах о качестве земель. Земли делились по плодородию на добрые, средние и худые. Этим было положено начало бонитировки почв. Писцовые книги велись до 1718 г., когда Петр I заменил поместный земельный налог на подушный.
Необходимо отметить работы периода географических открытий, когда описание новых земель в большинстве случаев касалось и почв, закономерностей их распространения, плодородия, использования. В качестве примера можно привести работы Ибн Батуты (XIV в., Африка, Близкий Восток, Индия, Индонезия, Китай), Марко Поло (XIII–XIV вв., Малая Азия, Иран, Памир, пустыни Гоби, Такла-Макан и др.), Афанасия Никитина «Путешествие в Индию и обратно» и др.
Большое значение имели труды русских землепроходцев, которые открывали, осваивали и изучали Сибирь (Е.П. Хабаров, П.И. Годунов, С. И. Дежнев и др.). В 1667 г. П.И. Годунов составил первый «Чертеж Сибири», а в конце XVII в. С. У. Ремезов – «Чертежную книгу Сибири» (атлас из 23 карт, в которых большое внимание уделялось почвам).
1.3. Первые труды об образовании почв, их плодородии и роли в питании растений, зарождение почвенной картографии, агрогеологической теории и др
Серьезные успехи почвоведение имело в эпоху Возрождения (XV–XVIII вв.) По своему подъему и достижениям в областях науки, культуры и образования этот этап можно сравнить с античным временем, хотя он был менее длительный.
Прежде всего надо отметить работы Леонардо да Винчи (1452–1519). Он впервые определил концепцию геобиологической сути почвы, объяснил процессы почвообразования, отметил схему круговорота вещества в почве и др. В это время появилось много гипотез и теорий, относящихся к разным областям почвоведения. Наиболее значительные из них касались вопросов роли почвы в питании растений.
Французский ученый Бернар Палисси (1510–1589) высказал теорию питания растений солями почвы. Он подчеркивал, что растения берут из почвы необходимые соли, которые возвращаются почве.
В середине XVII в. к такому же выводу о минеральном питании растений пришел русский ученый-агроном А.Т. Болотов. Для сравнения, Палисси почти на 300, а Болотов на 70 лет опередили идеи Юстуса Либиха о минеральном питании растений.
Следующая теория водного питания растений предложена английским философом Френсисом Бэконом (1561–1626) и поддержана голландским химиком Ван Бельмонтом (1579–1644).
В середине XVII в. немецкий химик И.Р. Глаубер (1604–1670) предложил теорию питания растений селитрой. Англичанин Джетро Туль предложил теорию питания растений мелкими частичками, которые отделяются от почвы водой, чем доказывалась необходимость рыхления почвы и поддержания ее в состоянии нужной влажности.
Очень популярной была теория гумусового питания растений И.А. Кюльбеля. Она была поддержана известным ученым-агрономом шведом И.Г. Валериусом, который сформулировал понятие «гумус», определил его химический состав и роль в питании растений.
Большой вклад в развитие гумусовой теории питания растений внес немецкий ученый Тэер Альбрехт Даниэль (1752–1828). Он разделил понятия «перегной», «гумус», «чернозем». Но он ошибочно считал, что круговорот органического вещества в природе замкнутый и связи между органическими и неорганическими веществами отсутствуют.
А. Тэер
Гумусовую теорию питания растений активно поддержали и развивали такие известные ученые, как Г. Дэви и Й.Я. Берцелиус.
По мнению английского исследователя Г. Дэви (1778–1829), минеральные элементы почвы используются растениями как органические. Он заложил основы изучения органоминеральных соединений почвы, изучал физические свойства почв, разработал их классификацию, выделил почвы выветривания (базальтовые, гранитные и др.) и почвы намывные (осадочные).
Шведский ученый Й.Я. Берцелиус (1779–1848) изучал химический состав гумуса. Вместе с К. Шпренгелем и Г. Мульдером он выделил в гумусе гуминовую кислоту, гумин, креновую и апокреновую кислоты и другие элементы.
Большой вклад в развитие учения о гумусе внесли русские ученые М.В. Ломоносов, В.М. Севергин, М.Г. Павлов.
Ломоносов Михаил Васильевич (1711–1765) считал гумус продуктом биологических процессов и определил пути его образования, место и роль в плодородии почвы. В книге «О слоях земных» сформулировал теорию растительно-наземного происхожения почв путем воздействия низших и высших растений на горные породы. Положил начало учению о биологическом круговороте веществ. Ломоносов ввел понятие «чернозем» и обосновал идею о происхождении черноземов, об образовании болот, о происхождении осадочных горных пород. Высказал мысль о природной зональности, а также о том, что наличие погребенных почв позволяет восстановить былые эпохи и тем самым заложил основы палеопочвоведения. Рассматривал почву и как обьект сельского хозяйства, и как особое природное образование (тело), что в дальнейшем развил и научно обосновал В.В. Докучаев.
М.В. Ломоносов
Продолжателем идей Ломоносова в минералогии почв был В.М. Севергин (1765–1826), который внес большой вклад в разработку научной почвоведческой и минералогической терминологии.
М.Г. Павлов (1793–1840), который считал себя учеником Тэера, дал определение понятия «почва», полагая, что растения используют для питания не только гумус, который образовывается в почве при гниении растений и животных, но и воздух.
Однако слово «почвоведение» впервые было использовано в монографии К. Шпренгеля «Почвоведение, или наука о почве» (1837).
В начале XIX в. получило развитие агрогеологическое направление в почвоведении, которое оказывает воздействие на эту науку до настоящего времени. Это прежде всего работы немецких ученых Ф. Фаллу, Ф. Зенфта и др. Они считали, что почвоведение – это ветвь геологии, а почва – часть горных пород, что залегает сверху и не имеет ничего общего с растительностью.
Фаллу Фридрих Альберт (1795–1877) отмечал, что почва – неорганическая, мертвая материя, которая не может дать жизнь растениям, а жизнь в почве (в ее пустотах) существует самостоятельно.
Ф.А. Фаллу
Доказывал, что почва не имеет ничего общего с органическим веществом и является неорганическим образованием. Он считал, что основными отличиями ее от породы являются следующие: связь с рельефом, слабая мощность, небольшая твердость и большая пористость. Фаллу – автор высказывания «почва – легкий налет пыли или ржавчины на полированном металле, однако в действительности – это самая высокородная ржавчина, которая только может образоваться в природе».
Он считал, что почва как мертвое тело не может быть питательной средой для растений.
Ф. Зенфт (1810–1893) считал, что каждое наслоение земной коры было некогда ее поверхностью. Через несколько десятилетий В.И. Вернадский в своем учении также рассматривал горные породы как бывшие биосферы.
Были сделаны первые подходы к определению морфологии почв, дано научно обоснованное значение почвы, проведена классификация почв.
В работах Ф.П. Фларини (1750) впервые дается схема строения почвы и индексация почвенных горизонтов (А, В, С, D, Е, F).
Разработка классификации почв велась в нескольких направлениях.
А. Цейгер, наделяя почвы свойствами живых существ, для их классификации использовал четыре типа темперамента людей: сангвинические (черные), холерические (глинистые), меланхолические (суглинистые), флегматичные (песчаные).
К. Графи и И. Валериус за основу брали петрографические и гранулометрические особенности почв. Наиболее совершенно классификацию почв разработал А. Тэер, который выделил шесть классов: песчаная, суглинистая, глинистая, мергель, известняковая, гумусовая (болотная). Разделил их на роды. Впервые для этих целей использованы количественные критерии (процент содержания глины, песка, мощность почвы и др.).
Для этого времени характерно использование сведений о почве при решении социально-экономических задач. Это прежде всего работы французских ученых Ф. Кенэ и А. Тюрго по определению земельных налогов с учетом качества почвы и характера ее использования. Экономист и философ Адам Смит пришел к выводу, что свойства почвы зависят от ее окультуривания, а значит, почва – не только вещество природы, но и продукт работы человека.
Отдельно необходимо отметить успехи русских ученых в развитии почвоведения в XVIII в., когда их достижения сравнялись с достижениями зарубежных ученых. У русских ученых, прежде всего В.М. Татищева, А.Т. Болотова, И.И. Лепёхина, П.С. Палласа и других, было свое понимание почвы как геобиологического тела, которое имеет причины и природу образования.
Болотов Андрей Тимофеевич (1738–1833) – один из основателей русской агрономической науки, автор более 450 опубликованных работ. Его труд «О разведении полей» (1771) – первое руководство по введению севооборотов и организации сельскохозяйственных территорий. Изучал взаимосвязь почвы и растений. Болотов – автор-издатель первого в России сельскохозяйственного журнала «Сельский житель» (1779). Призывал к правильной обработке почв, их классификации, ввел зяблевую вспашку.
Паллас Петр Симон (1741–1811) – русский естествоиспытатель. Возглавлял экспедиции по изучению Поволжья, Урала, Кавказа, Сибири. Материалы опубликованы в труде «Путешествие по разным провинциям Российского государства».
П.С. Паллас
Паллас известен своими работами о происхождении черноземов. Он сделал попытку определить связи между отдельными компонентами почвы и явлениями природы, оценить природные ресурсы России.
Ю. Либих
Большое внимание почвам уделял в своих произведениях известный русский писатель А.Н. Радищев (1749–1802). Некоторые ученые (И.А. Крупенников, В А. Ковда и др.) считают Радищева предшественником Докучаева в почвоведении. Он предложил способы обработки почвы, ее окультуривания, сформулировал процесс питания растений из почвы, изучал строение и состав черноземов и других почв, впервые описал почвы Тобольского, Томского, Красноярского, Барабинского и других регионов.
Значительный поворот в решении одного из главных вопросов почвоведения – питание растений из почвы – вызван идеями немецкого химика Либиха Юстуса (1803–1873). Он доказал безосновательность теории гумусового питания растений, а также выявил два закона, которые характеризуют зависимость урожая культурных растений от запаса минеральных веществ в почве. Это «закон минимума» и «закон полного обращения». Суть последнего в том, что почва должна обратно получать вынесенные с урожаем минеральные вещества. Либих доказал необходимость применения минеральных удобрений.
Мнения Либиха о снижении плодородия почвы в результате ее использования фактически согласуются с законом убывающего плодородия, о чем речь шла в работах древнеримского ученого Гая Плиния Старшего.
Основные ошибки Либиха заключаются в следующем: рассматривал минеральные удобрения как единственное средство повышения плодородия почв; считал воздействие на почву культурных растений отрицательным; преувеличивал роль химии и химических методов в решении вопросов плодородия почвы. Эти ошибочные идеи были позже развенчаны Я.А Линавским в книге «Критичное рассмотрение мыслей ученых об условиях плодородия земли» (1846).
Некоторые ученые считают, что родоначальником агрохимии является не Либих, а французский ученый Жан Батист Буссенго (1802–1887) – основатель вегетационных методов исследований. Он доказал, что большинство растений берет азот из почвы, а бобовые сами обогащают почву азотом.
Рихтгофен Фридрих Пауль Вильгельм (1833–1905) – немецкий географ и геолог, изучал природу Европы и Северной Америки, организовал несколько экспедиций во внутренние районы Китая. Он предложил гипотезу образования и происхождения латеритов, сформулировал основы теории формирования и происхождения коры выветривания, которая потом была доработана К.Д. Глинкой и Б.Б. Полыновым. Им же предложена оригинальная классификация почв.
Провел классификацию географических наук: физическая география (метеорология, гидрология, орография); биогеография (фито- и зоогеография), антропогеография (экономическая география).
Одновременно с научным направлением почвоведения, которое начало активно развиваться в XIX в., стала формироваться почвенная картография. До этого времени (преимущественно в XVIII в.) отмечались только отдельные примеры построения карт небольших территорий, связанные чаще всего с землеустройством (межеванием).