элементов в экосистемах биосферы (Б. Б. Полынов, Н. П. Ре¬ мезов, В. А. Ковда, С. В. Зонн, Н. И. Базилевич, Т. И. Евдокимо ва и многие другие). Вскрыты циклы особенно важных биофилов и их изменения иод влиянием хозяйственной деятельности чело века. Эти исследования явились основой как для понимания механизмов функционирования природных экосистем, так и для управления антропогенными экосистемами. Было показано, что биологическая продуктивность планеты опирается на нормальное гармоническое функционирование организмов и почвенного покрова в биосфере и прежде всего на исторически сложив шиеся циклы химических элементов и потоки энергии.
Методы почвоведения
В почвоведении используется широкий комплекс методов исследования почвы, адекватных ее специфике как природного тела.
Профильный метод, разработанный В. В. Докучаевым, лежит в основе всех почвенных исследований. Он требует обязатель ного изучения почвы с поверхности на всю глубину ее толщи последовательно по генетическим горизонтам вплоть до материн ской породы и сопоставления изучаемых свойств или парамет ров почвенного профиля. Метод адекватно отражает природные закономерности вертикальной анизотропности почвы, развития почвообразовательного процесса и почвенных режимов.
Морфологический метод изучения строения почвенного про филя, разработанный также В. В. Докучаевым, является базис ным при проведении полевых почвенных исследований и составля ет основу полевой диагностики почв. В почвоведении используются широко все три вида морфологического анализа: макроморфологический при изучении почвы невооруженным глазом, мезоморфологический с применением лупы и бинокуляра, микроморфо логический с помощью микроскопов вплоть до электронного. Морфологический анализ почвы является начальным этапом всех почвенных исследований.
Сравнительно-географический метод, основанный на сопос тавлении почв и соответствующих факторов почвообразования в их историческом развитии и пространственном распростране нии, позволяет делать обоснованные заключения о генезисе почв и закономерностях их географии.
Сравнительно-исторический метод, базирующийся на принци пе актуализма, дает возможность исследовать прошлое почв и почвенного покрова на основании изучения современной ситуа ции. Детальное изучение погребенных почв и почвенных
горизонтов, |
реликтовых |
признаков |
почв и их |
сопоставление |
с современными процессами лежат |
в основе |
палеопочвоведе- |
||
ния — науки |
о прошлых |
почвах и |
о признаках |
прошлых эпох |
в современном почвенном покрове. |
|
|
||
Метод почвенных ключей, основанный на детальном генетико-
18
географическом анализе небольших репрезентативных участковключей и интерполяции полученных таким путем заключений на крупные территории с однотипной структурой почвенного покро ва, позволяет познать большие территориальные единицы с эко номией средств и ресурсов.
Метод почвенных монолитов базируется на принципе физи ческого моделирования почвенных процессов (передвижения вла ги, солей, обмена ионов'и т. д.) на почвенных колонках (моно литах) ненарушенного строения, взятых особым образом из почвенного разреза.
Метод почвенных лизиметров широко используется для изуче ния процессов вертикальной миграции веществ в природных почвах. При этом почвенный монолит того или иного объема, в зависимости от целей исследования, погруженный в водоне проницаемую оболочку, помещается на свое место в природ ную почву, а исследованию подвергаются вытекающие из его нижней части растворы. Существуют разные модификации этого метода, разработанные для изучения разных процессов в разных условиях. Расширенным вариантом лизиметрического метода служит метод стоковых площадок: площадка определен ного размера окружается до некоторой глубины, желательно до относительно водоупорного горизонта, водонепроницаемой стенкой в траншее. На стоковых площадках изучают поверхност ный и внутрипочвенный горизонтальный сток, эрозию почвы.
Метод почвенно-режимных наблюдений применяется для ис следования кинетики современного почвообразования на основе измерения тех или иных параметров (влажность, температура, содержание солей, гумуса, азота, других элементов минераль ного питания и т. п.) в одной и той же почве в течение дли тельного времени (вегетационный сезон, год, несколько лет) через заданные временные промежутки. Этот метод лежит в ос нове биосферного мониторинга.
Балансовый метод служит также для изучения кинетики почвообразования. В его основе лежит тот факт, что наблюда емый в данный момент времени в почве запас какого-то вещест ва (воды, солей, азота и т. п.) или энергии является результатом изменения его исходного запаса за счет прихода и расхода в еди нице объема почвы за определенный промежуток времени.
Метод почвенных вытяжек основан на гипотезе о том, что каждый растворитель (вода, растворы разных кислот, щелочей или солей разной концентрации, органические растворители — спирт, ацетон, бензол и т. п.) экстрагирует из почвы при конт ролируемых условиях взаимодействия какую-то определенную группу соединений интересующего исследователя элемента. Метод особенно широко используется для изучения доступных растениям элементов питания, фракционного состава почвенного гумуса, подвижных соединений в почвах, процессов их миграции и аккумуляции, различных химических соединений тех или иных элементов.
19
Аэрокосмические методы в почвоведении включают, с одной стороны, инструментальное или визуальное изучение фотографий земной поверхности, полученных в разных диапазонах спектра и с разной высоты, а с другой стороны — прямое исследование с самолетов и космических аппаратов спектральной отражательной или поглотительной способности почвы также в разных областях спектра. Этими методами исследуется не только география почв, но и динамика ряда их важных параметров — влажность, плот ность, солесодержание, гумусность.
Радиоизотопные методы в почвоведении применяются для изу чения процессов миграции тех или иных элементов и их соедине ний в почвах и в экосистемах на основе меченых атомов (радио активных изотопов). Соотношение различных изотопов в почвах, например 12С:14С, используется для определения возраста почв.
Для анализа вещественного (гранулометрического, минерало гического, химического) состава почв в почвоведении исполь зуется весь современный арсенал имеющихся в распоряжении науки физических, физико-химических, химических и биологиче ских аналитических методов.
Наконец, необходимо отметить широкое распространение биогеоценотического или экосистемного метода, при котором про водится сопряженное одновременное изучение всех компонентов биогеоценоза: почвы, растений, животных, микроорганизмов, атмосферы, природных вод в определенных условиях географиче ской среды. Важно подчеркнуть, что этот метод был разработан и впервые широко применен именно почвоведами на основе докучаевской теории почвообразования.
Полевые почвенные исследования включают экспедиционные и стационарные методы изучения почв: рекогносцировочные мар шрутные почвенные обследования; картирование почвенного пок рова в заданном масштабе; многолетние режимные наблюдения на специально подобранных и оборудованных стационарах, в том числе особенно в заповедниках природы и на опытных стан циях; определение параметров тех или иных свойств почв в нена рушенном природном состоянии; эксперименты по мелиорации и трансформации почв, в том числе в производственных услови ях; изучение отдельных типов почв по их репрезентативным разрезам; модельные эксперименты в природных условиях, в том числе с использованием лизиметров и стоковых площадок.
При лабораторных почвенных исследованиях проводят анализ вещественного состава почв, изучают их микроморфологию, раз личные физические и химические свойства, осуществляют физи ческое и математическое моделирование почвенных процессов, инструментальную обработку данных полевых работ.
В заключение надо подчеркнуть широкое использование в почвоведении системного методического подхода, при котором почва рассматривается, с одной стороны, как целостная система, состоящая из множества взаимодействующих подсистем-блоков, а с другой — как подсистема в экосистемах биосферы или эко
сферы. |
20 |
Связь почвоведения с другими науками
В познании почв и почвенного покрова планеты почвоведение тесно связано с другими естественными науками и широко ис пользует их методические подходы и достижения (схема 2).
Современное генетическое почвоведение развилось из геоло гии и до сих пор сохраняет с ней методические и методологиче ские связи. Изучение геологического строения и геологической истории земной поверхности в целом или отдельной местности позволяет правильно понять генезис почв и почвенного покрова, пространственную дифференциацию почв. Петрография, минера логия, кристаллография дают почвоведам методические основы исследования минералогического состава почв и закономерностей его формирования и трансформации. Гидрогеология помогает решать вопросы формирования и функционирования водного режима почв. Для познания генезиса и эволюции почв необхо димы данные и методы динамической геологии, в частности таких ее разделов, как тектоника, вулканология, сейсмология. Геомор фология помогает понять и оценить роль рельефа в почвообра-
|
науки в отраслях народного |
хозяйства |
|
Прикладные |
|
|
|
Охрана |
Инженерное |
окружающей |
|
строительство |
|
среды |
Мелиорация |
Здравоохранение |
Криминалистика |
Земледелие |
Агрохимия |
Лесоводство |
тальные Естественно-исторические науки науки
Фундамен
ПОЧВОВЕДЕНИЕ
Биология |
Геология |
География |
Математика |
Физика |
Химия |
С х е м а 2. Место почвоведения в системе наук
21