Развитие представлений мировых и отечественных ученых о почвенном плодородии

Плодородие почв в силу своих жизненно важных функций издревле выступает не только как агрономическая категория, но и как социальная, экономическая, философская, а в последнее время — как экологическая.

С самых первых шагов древнего земледелия возникла необходимость поиска путей восстановления утраченного плодородия почв, более разумного землевладения. И хотя современное цивилизованное общество располагает большим арсеналом средств повышения продуктивности земледелия, многие методы улучшения почв применялись тысячи лет назад.

По литературным источникам известно, что еще в земледелии Древнего Рима использовались органические удобрения, зола, гипс, известкование и мергелевание почв, высевались бобовые культуры. Земледелие считалось почетным занятием. Много оригинальных идей и наставлений, относящих к повышению плодородия почв и ведению земледелия оставили древнеримские писатели Катон, Варрон, Колумелла, Плиний, которые занимались земледелием, ибо эта деятельность здесь считалась самой полезной и достойной свободного гражданина.

В ХIV-ХVI вв. повышается интерес к научному земледелию. С созданием методов химических и биологических исследований, с введением зерно-паровых трехпольных севооборотов, с распространением практики удобрения навозом появился интерес к представлениям в области ботаники и химии. Практически же даже в XVIII в. не сформировались четкие представления о роли солей в питании растений и роли почвы как их источника. И только в рукописи французского ученого Лавуазье, опубликованной после его трагической смерти в 1794 г., имеются записи, свидетельствующие, что основные положения минеральной теории питания были сформулированы раньше Либиха на 50 лет.

Формирование целостных естественно-научных представлений о плодородии началось с появлением гумусовой теории питания растений А. Тэера (1830), в соответствии с которой под плодородием почвы понимали и способность обеспечивать растения перегноем.

Следующий важный этап в научном и практическом развитии проблемы — теория минерального питания растений Ю. Либиха (1840), согласно которой под плодородием понимали способность почвы обеспечивать растения минеральными элементами питания. Достижения в развитии теории минерального питания растений подвели науку к большому скачку в регулировании плодородия почвы — синтезу искусственных удобрений. Трудно переоценить роль современника Ю. Либиха, Ж.Б. Буссенго, в изучении вопроса об источниках азота для питания растений. Ряд его важных работ по изучению круговорота веществ в земледелии явился фундаментом для создания новой отрасли науки - агрохимии. Синтез либиховского положения о роли зольных элементов и тезис Буссенго о значении азота в удобрениях сыграли большую роль в дальнейшем развитии теории корневого питания растений.

После того как Ю. Либих рекомендовал получать растворимые однокальциевые фосфаты путем обработки серной кислотой кости, а Лооз в Англии в 1843 г. по такой же технологии предложил обрабатывать фосфориты, стала интенсивно развиваться суперфосфатная промышленность. Крупный вклад в решение фундаментальных и прикладных задач земледелия и агрохимии, в изучение отдельных видов минеральных удобрений и химических мелиорантов почвы во второй половине XIX в. внесли наши соотечественники Д.И. Менделеев, А.Н. Энгельгардт.

Новый качественный скачок в понимании почвенного плодородия произошел с выходом в свет работ В. В.Докучаева, П. А. Костычева, В. Р. Вильямса. Плодородие стали рассматривать как результат процесса почвообразования, в основе которого лежит биологический круговорот веществ. Благодаря почвообразовательному процессу элементы питания растений удерживаются в верхних слоях почвы, а по мере накопления гумуса улучшаются структурное состояние почвы, ее водоудерживающая способность и другие свойства. Плодородие почв охватывает всю совокупность агрономических свойств и режимов почв.

В современную литературу прочно вошло определение плодородия почвы, данное В. Р. Вильямсом: «Способность почвы в той или иной степени удовлетворять растения в потребности их в земных факторах носит название плодородия почвы и представляет ее качественное отличие как природного тела от других природных тел...».

По современным представлениям, способность почвы влиять на продуктивность фитоценозов тесно сопряжена с целым рядом факторов: климатических (ФАР, теплообеспеченность, газовый режим, динамика осадков, температур, влажности воздуха), гидрогеологических (влияние глубины залегания и качества грунтовых вод), фитосанитарных (сорная растительность, болезни и вредители культурных растений), агро-технологических (применение органических и минеральных удобрений, пестицидов, различных видов мелиорации и др.). При всем этом плодородие почвы имеет реальный смысл по отношению только к определенным растениям и их сортам, т. е. носит относительный характер. Перечисленные факторы настолько связаны между собой, что некоторые исследователи склонны рассматривать плодородие почвы как часть плодородия биосферы.

Современное осмысление функции плодородия почв достигается с помощью математического моделирования. Для этого необходимо прежде всего отчетливо представлять совокупность факторов плодородия и их взаимодействие между собой и внешними факторами.