Ґрунтознавство – наука про особливості грунту, її будову, властивості, склад та географічному поширенні, про закономірності її походження і розвитку, функціонування, значення в природі, способи та методи меліорації, тонкощах охорони та раціонального користування в ході господарської діяльності. Сьогодні грунтознавство досить швидко перетворюється з описової науки в інструментальну, займається не тільки інвентаризацією природи, але і шукає шляху управління нею.
Передумови виникнення ґрунтознавства
Однією з основних причин появи цієї науки є проблема голоду. Недостатня кількість продуктів харчування, вирощуваних людством, пов’язане з малоземеллям, катастрофічною ерозією ґрунтів, опустелюванням, падінням родючості. Не менш важливою є необхідність отримання більшого врожаю з меншої площі. Саме в якості вирішення проблеми зростання населення і стихійно розвивається землеробства сформувалася нова наука – ґрунтознавство.
Про ґрунті, як про пухкому шарі землі, людина розвинув уявлення з початком землеробства. Але нерідко грунт ототожнювали з ділянкою поверхні, на якій живе людина. Але земля – це більш складне поняття, що має історичні та соціально-економічні аспекти. Хоч вона і відноситься до природних ресурсів, але включає не тільки грунт, а також певну частку земної поверхні, якесь положення в географічному просторі, має соціально-економічний потенціал.
Становлення вітчизняної науки
Розвиток ґрунтознавства в Росії прийнято відраховувати з моменту відкриття Академії наук в 1725 р. На думку в. І. Вернадського, першим ґрунтознавцем слід називати М. в. Ломоносова. У своїх працях він чітко показав роль рослин в перетворенні в грунт різних гірських порід. Також саме Ломоносов, як засновник ґрунтознавства, заклав передумови для розвитку біологічного погляду на грунт як на якесь тіло, що утворюється в ході перетворення гірських порід під дією рослинності.
Важливими віхами в розвитку науки є:
- 1779 р. – припущення П. Палласа про чорноземі як про морському мулі, що залишився після регресії Чорного і Каспійського морів.
- 1851 р. – складання і видання В. С. Веселовським першою грунтової карти Європейської Росії.
- 1866 р. – Ф. Рупрехом розроблена теорія наземно-рослинного походження чорноземів.
Праці В. О. Докучаєва
У своїй монографії “Російський чорнозем” він писав про ґрунт як про природно-історичному самостійному природному тілі. В ході захисту своєї дисертації Докучаєв довів, що чорнозем формується під дією багатьох факторів ґрунтоутворення. Сталося це 10 грудня 1883 р., і саме цей день прийнято вважати офіційною датою зародження ґрунтознавства в Санкт-Петербурзі.
Справою життя для Докучаєва стало створення російської школи ґрунтознавства, а разом з тим і підготовка фахівців для потреб сільського господарства. В його розробки входили методи боротьби з посухою. Всіма силами намагаючись підняти сільське господарство на вищий рівень, він також збільшував і економічний добробут Росії в цілому. За свої праці він заслужив звання засновника ґрунтознавства. Роботи Докучаєва переведені на різні мови.
Інші досягнення Ст. Ст. Докучаєва:
- За зібрані колекції ґрунтів і складені ґрунтові карти отримав на Міжнародних виставках золоті медалі в Чикаго і Парижі.
- Спільно зі своїм учнем М. М. Сибирцевым розробив закон зонального й азонального розподілу ґрунтів.
- Розробив методику картографування ґрунтів, що отримала широке розповсюдження і за кордоном.
- Почав багаторічні стаціонарні дослідження процесів, що відбуваються в ґрунтах, які закінчив і поглибив його учень Р. Н. Висоцький.
Інші вчені-ґрунтознавці
- П. А. Костичев (1845-1895). Вніс чималий внесок у вивчення агрономії ґрунтів, зокрема чорноземних. Саме він довів, що вирощування кормових трав дозволяє підтримувати родючість ґрунтів і досягати великих врожаїв.
- П. С. Коссович (1862-1915). Він припустив, що окремі грунту є лише стадіями в грунтовому процесі. Коссович намагався погоджувати хімічні, фізичні та агрономічні дані вивчення ґрунтів з основами генетичного ґрунтознавства. Це дозволило йому покласти в основу ґрунтоутворення процеси вимивання або элювиальный.
- К. К. Гедройц (1872-1932). Він розробив керівництво для лабораторій “Хімічний аналіз грунту”, а також детально досліджував колоїдні процеси в ґрунті, результатом чого стало вчення про поглотительных здібності грунтів.
- К. Д. Глінка (1867-1927). Працював у різних ґрунтознавчих напрямках: вивчення мінерального складу ґрунту, дослідження процесів вивітрювання мінералів, вивчення стародавніх ґрунтів, проведення ґрунтово-географічних досліджень.
- С. С. Неуструев (1874-1928). Є автором першого курсу лекцій з географії ґрунтів.
- Б. Б. Полынова (1877-1952). Заклав базу для сучасного вчення про вивітрюванні ґрунтів, а також експериментально довів провідну роль організмів у ґрунтоутворенні.
Завдяки роботі цих та багатьох інших вчених, ґрунтознавство як наука сформувалася саме в Росії. Багато наукові терміни увійшли в міжнародний лексикон саме з подачі російських вчених (chernozem – чорнозем, podzol – підзолів тощо).
Напрямки розвитку
Як і будь-яка інша наука, сучасне грунтознавство диференційовано на ряд розділів, які можна об’єднати у два великих блоку: фундаментальний і прикладний. Фундаментальне (загальне) грунтознавство спрямоване на вивчення особливостей ґрунту як природного тіла. Прикладне (приватне) грунтознавство ставить своєю метою вивчення різних аспектів користування землею людиною.
Фундаментальне грунтознавство включає наступні дисципліни, розглядаються виключно стосовно до грунтів:
- морфологія;
- фізика і хімія ґрунтів;
- історія ґрунтознавства;
- біогеохімія ґрунтів;
- біологія та екологія ґрунтів;
- мікробіологія ґрунтів;
- мінералогія ґрунтів;
- географія і картографія ґрунтів;
- екологічні функції ґрунту;
- гідрологія ґрунтів;
- енергетика ґрунтів;
- родючість ґрунтів;
- екологія ґрунтів;
- палеопочвоведение;
- деградація і охорона ґрунтів;
- генезис і еволюція ґрунтів.
Морфологія, фізика, хімія, мінералогія і біологія ґрунтів безпосередньо вивчають склад, будова і властивості грунту. Такі розділи фундаментального ґрунтознавства, як географія та систематика, екологія грунтів, оцінка ґрунтів і ґрунтову інформатика, служать вивчення розповсюдження в просторі та природного різноманіття грунту на поверхні Землі укупі з загальною географією. Історичне грунтознавство пов’язано з вивченням розвитку та еволюції ґрунту, його дисциплінами є генетика ґрунтів і палеопочвоведение. Динамічне грунтознавство включає дослідження процесів утворення сучасних грунтових режимів. Регіональне грунтознавство є найбільш цінною основою раціонального природокористування, оскільки безпосередньо пов’язане з вивченням грунтів великих регіонів.
У рамках прикладного ґрунтознавства вивчаються напрямки:
- сільськогосподарське;
- лісове;
- меліоративне;
- санітарне;
- інженерне;
- геологічне (грунтознавство);
- екологічний;
- археологічне;
- криміналістичне;
- ландшафтне та садово-паркове;
- землевпорядне;
- бонітування ґрунтів і земельний кадастр;
- природоохоронне ґрунтознавство;
- агрохімія ґрунтів;
- агрофізика ґрунтів;
- биономика;
- викладання ґрунтознавства.
Прикладне грунтознавство найбільш цінних вважає агрогрунтознавство, яке включає раціональну організацію територій, вибір сівозміни, підбір способів обробки та шляхів підвищення родючості ґрунтів. Також важливо меліоративне грунтознавство. Це теоретична основа комплексної меліорації методами інженерії та техніки, хімії, біології і агротехніки. Санітарне грунтознавство має чималий коло завдань, пов’язаних з проблемами знешкодження різних відходів, географії хвороб рослин і тварин.
Функції ґрунту
- Забезпечення можливості життя на Землі. Грунт вважається одним з головних багатств будь-якої держави, адже на її поверхні і в її товщі виробляється близько 90 % усіх продуктів харчування. Деградація ґрунтів нерозривно пов’язана з неврожаєм і зменшенням продовольства, веде до бідності країн. З грунту більшість рослин, що є початком харчової ланцюга, отримують мікроелементи і мінерали, воду для нарощування біомаси. Грунт – це не тільки наслідок життя, але також і умова її існування.
- Забезпечення зв’язку геологічного і біологічного кругообігів речовин, що здійснюються на земній поверхні.
- Регулювання складу хімічних речовин в атмосфері та гідросфері. Під дією грунтових мікроорганізмів, які у величезних кількостях продукують різні гази – азот та його оксиди, кисень, моно – і діоксид вуглецю, метан, сірководень та інші, грунт має величезний вплив на хімічний склад атмосфери.
- Регулювання біосферних процесів. Розподіл живих організмів на суходолі, а також їх щільність головним чином визначається географічними характеристиками грунту. Її неоднорідність, поряд з родючістю і кліматичними чинниками, позначається на виборі місць проживання, у тому числі і людини.
- Накопичення органічної речовини в активній формі та взаємопов’язаної з ним хімічної енергії.
Чинники ґрунтоутворення
Основу ґрунтознавства як науки складають фактори ґрунтоутворення. Під грунтом сьогодні розуміють володіє родючістю складну поліфункціональні і полікомпонентну відкриту структурну систему у поверхневому шарі земної кори, яка є комплексною функцією гірської породи, організмів, клімату, рельєфу та часу. Ці п’ять факторів і є базою ґрунтоутворення. Ще два чинники додані порівняно недавно: ґрунтові та ґрунтові води, а також діяльність людини.
Почвообразующими породами зазвичай називають субстрат, на якому безпосередньо відбувається процес формування ґрунту. В них містяться частинки, інертні до що відбувається навколо хімічним процесам, проте відіграють важливу роль у створенні фізико-механічних властивостей ґрунту. Інші складові компоненти почвообразующих порід досить легко руйнуються, що призводить до збагачення грунту тими чи іншими хімічними елементами. Очевидно, що будова і склад почвообразующих порід надзвичайно сильно впливають на ґрунтоутворення. Саме тому розділ “Основи геології” у ґрунтознавстві є надзвичайно важливим.
Рослини в ході своєї життєдіяльності здатні синтезувати органічні речовини і особливим чином розподіляти їх у ґрунті. У живих рослин це коренева маса, а у загиблих і надземна частина – рослинний опад. Розкладання цих рослинних залишків веде до переходу хімічних елементів у ґрунт, що, в свою чергу, поступово збагачує її.
Завдяки життєдіяльності мікроорганізмів йде розкладання біологічних залишків і синтез з’єднань, що поглинаються рослинами. Рослини з мікроорганізмами утворюють якісь комплекси, які призводять до утворення різних типів ґрунтів. Так, у хвойних лісах ніколи не буде сформований чорнозем, для якого необхідні рослини луки і степи.
Не менш важливі для ґрунтоутворення і тваринні організми. Наприклад, землерои постійно переривають грунт, що сприяє її розпушування і перемішування, а це, в свою чергу, забезпечує хорошу аерацію і швидкий розвиток ґрунтоутворювальні процеси. Не варто забувати і про збагачення органічної частини грунту продуктами їх життєдіяльності.
Періодичні зволоження і висушування, заморожування і відтавання викликають утворення глибоких тріщин на поверхні ґрунтів. При цьому порушуються процеси повітрообміну грунту, а значить, і хімічні процеси. Таким чином, ґрунтознавство – це наука, для якої важливо розуміння великого різноманітності процесів, що відбуваються в навколишньому середовищі.
Хто і де вивчає грунтознавство?
Грунтознавство як індивідуальний предмет чи як розділ в рамках іншого вивчається при підготовці спеціалістів різних галузей. Найчастіше в навчальних закладах навіть немає факультету грунтознавства, а викладають його географи, біологи чи екологи.
Обов’язковим є вивчення ґрунтознавства студентами, які навчаються за напрямами охорони навколишнього середовища і раціональному її використанню. Особливо в тих галузях економіки, які здатні завдати надзвичайний шкоди ґрунтам: нафтогазові виробництва, металургія, хімічні синтези і багато інших.
Не менш важлива ця дисципліна для майбутніх фахівців лісового і лісопаркового господарства, ландшафтного дизайну, землеустрою та кадастру, землеробства та агрохімії, земельного кадастру та багатьох інших.
Факультет МДУ
Незважаючи на те, що як такого інституту ґрунтознавства в Росії немає, центром вивчення цієї науки по праву вважається МДУ. Вперше питання викладання ґрунтознавства та відкриття кафедр ґрунтознавства в російських університетах було поставлено і обґрунтований Ст. Ст. Докучаевым в 1895 р. Але тоді це його пропозиція не втілилося в життя. І лише через десятиліття, в 1906 р., його прихильник, зав. кафедрою агрономії МДУ А. Н. Сабанин ввів викладання ґрунтознавства студентам фізико-математичного факультету, а точніше його природного відділення. Кафедра ж ґрунтознавства з’явилася в 1922 р. на базі кафедри агрономії.
За багаторічну історію університету кафедра ґрунтознавства в різні роки належала і до фізико-математичного, і до грунтово-географічному, і геолого-ґрунтової, і біолого-ґрунтової факультетам. Сьогодні факультет ґрунтознавства є самостійною структурною одиницею університету і включає 11 кафедр:
- Агрохімії.
- Географії ґрунтів.
- Ерозії грунтів.
- Землеробства.
- Хімії ґрунтів.
- Ґрунтознавства.
- Радіоекології.
- Біології ґрунтів.
- Фізики ґрунтів.
- Оцінки ґрунтів.
- Агроинформатики.
Підготовка ґрунтознавців відбувається з різними рівнями вищої освіти: “бакалавр ґрунтознавства” (термін навчання 4 роки), спеціаліст-ґрунтознавець” (термін навчання – 5 років) і “магістр ґрунтознавства” (тривалість навчання – 6 років).
Аспірантура
На почвоведческом факультеті МДУ працює аспірантура, що дозволяє навчатися одночасно близько 90 майбутнім вченим. Для цього на факультеті створені ради з присудження вчених ступенів докторів біологічних наук за спеціальністю «Грунтознавство», докторам і кандидатам біологічних наук за спеціальністю «Біогеохімія», кандидатам біологічних наук за спеціальностями «Грунтознавство», «Агрохімія», «Мікробіологія» і «Агрогрунтознавство і агрофізика».
