Historia gleboznawstwa
Wczesne koncepcje gleby opierały się na pomysłach niemieckiego chemika Justusa von Liebiga (1803–1873) oraz zmodyfikowane i udoskonalone przez rolników, którzy pracowali na próbkach gleby w laboratoriach, szklarniach i na małych poletkach. Gleby rzadko badano poniżej głębokości normalnej uprawy. Ci chemicy wyznawali „bilansową” teorię odżywiania roślin. Gleba była uważana za mniej lub bardziej statyczny pojemnik do przechowywania składników odżywczych dla roślin - glebę można było wykorzystywać i wymieniać. Ta koncepcja nadal ma wartość, gdy jest stosowana w ramach współczesnej gleboznawstwa, chociaż przydatne zrozumienie gleb wykracza poza usuwanie składników odżywczych z gleby przez zebrane plony i ich powrót w oborniku, wapnie i nawozach.
Pierwsi geolodzy ogólnie akceptowali bilansową teorię żyzności gleby i stosowali ją w ramach własnej dyscypliny. Opisali glebę jako różnego rodzaju rozdrobnione skały - granit, piaskowiec, glinę lodowcową i tym podobne. Poszli jednak dalej i opisali, w jaki sposób procesy wietrzenia zmodyfikowały ten materiał i jak procesy geologiczne ukształtowały go w formy terenu, takie jak moreny lodowcowe, równiny aluwialne, równiny lessowe i tarasy morskie. geologa Nathaniela Shalera (1841–1906) (1891) dotycząca pochodzenia i charakteru gleb podsumowała geologiczną koncepcję gleb z końca XIX wieku.
Wczesne badania gleby zostały wykonane, aby pomóc rolnikom zlokalizować gleby reagujące na różne praktyki zarządzania i pomóc im zdecydować, jakie uprawy i praktyki zarządzania są najbardziej odpowiednie dla poszczególnych rodzajów gleby w ich gospodarstwach. Wielu z pierwszych pracowników było geologami, ponieważ tylko geolodzy byli wykwalifikowani w zakresie niezbędnych metod terenowych i korelacji naukowych odpowiednich do badania gleb. Pojmowali gleby jako głównie produkty wietrzenia formacji geologicznych, określonych przez ukształtowanie terenu i skład litologiczny. Większość badań gleby opublikowanych przed 1910 rokiem była pod silnym wpływem tych koncepcji. Te publikowane w latach 1910-1920 stopniowo dodawały większe udoskonalenia i rozpoznawały więcej cech gleby, ale zachowywały zasadniczo koncepcje geologiczne.
W laboratorium dominowała bilansowa teoria żywienia roślin, aw pracach terenowych dominowała koncepcja geologiczna. Oba podejścia były nauczane w wielu salach lekcyjnych do późnych lat dwudziestych XX wieku. Eugene W. Hilgard (1833–1916) i George Nelson Coffey (1875-1967) oraz naukowcy zajmujący się glebą w Rosji, opracowywali szersze i bardziej ogólnie użyteczne koncepcje gleby , dane niezbędne do sformułowanie tych szerszych koncepcji wywodzi się z prac terenowych badania gleby.
Fryderyka Alberta Fallou
W swoich dwóch książkach First Principles of Soil Science (1857, wyd. 2, 1865) i Pedology or General and Special Soil Science (1862) Friedrich Albert Fallou rozwinął swoje zebrane obserwacje terenowe gleby w podejście systematyczne. Wyjaśnił, dlaczego tworzenie gleby jest warte zbadania i zaapelował o uznanie gleboznawstwa za dyscyplinę. W pracy z 1862 r. przedstawił propozycję opisu profilu glebowego, omówił właściwości fizyczne i chemiczne gleb oraz zaproponował klasyfikację gleb na podstawie właściwości mineralnych.
Wasilij Dokuczajew jest dziś uznawany za bardziej wpływowego niż Fallou, jednak w latach bezpośrednio po śmierci Dokuczajewa Fallou był uważany za twórcę nowoczesnej gleboznawstwa przez ucznia Dokuczajewa, wpływowego rosyjskiego pedologa Konstantina Dmitriewicza Glinkę (1867–1927). Historyczny status Fallou jako założyciela jest wspierany przez moskiewskiego gleboznawcę i bibliografa rosyjskiej gleboznawstwa, Arseny Yarilov, redaktora Pochvovedenie (czyli nauki o glebie). Yarilov zatytułował swój artykuł z 1904 roku o Fallou w Pochvovedenie „Friedrich Albert Fallou, założyciel nauki o glebie”.
Wasilij Dokuczajew
- Podstawę naukową gleboznawstwa jako nauki przyrodniczej stanowiły klasyczne prace Wasilija W. Dokuczajewa . Wcześniej glebę uważano za produkt przemian fizykochemicznych skał, za martwe podłoże, z którego rośliny czerpią składniki mineralne. Gleba i podłoże skalne zostały w rzeczywistości zrównane.
- Dokuczajew uważa glebę za ciało naturalne, mające własną genezę i historię rozwoju, ciało, w którym zachodzą złożone i wielopostaciowe procesy. Gleba jest uważana za inną niż podłoże skalne. Ta ostatnia staje się glebą pod wpływem szeregu czynników glebotwórczych – klimatu, roślinności, ukształtowania terenu, rzeźby terenu i wieku. Według niego glebę należy nazywać „dziennymi” lub zewnętrznymi poziomami skał niezależnie od rodzaju; zmieniają się w sposób naturalny pod wpływem wspólnego działania wody, powietrza oraz różnego rodzaju żywych i martwych organizmów.
Od 1870 r. rosyjska szkoła gleboznawcza pod kierownictwem WW Dokuczajewa (1846–1903) i NM Sibircew (1860–1900) opracowywali nową koncepcję gleby. Rosyjscy robotnicy wyobrażali sobie gleby jako niezależne organizmy naturalne, z których każdy ma unikalne właściwości wynikające z unikalnej kombinacji klimatu, żywej materii, materiału macierzystego, rzeźby terenu i czasu. Postawili hipotezę, że właściwości każdej gleby odzwierciedlają połączone efekty określonego zestawu czynników genetycznych odpowiedzialnych za formowanie się gleby. Hans Jenny podkreślił później funkcjonalną zależność właściwości gleby i jej formowania. Wyniki tej pracy stały się powszechnie dostępne dla Amerykanów dzięki opublikowaniu w 1914 r. KD Glinka podręcznika w języku niemieckim, a zwłaszcza poprzez jego tłumaczenie na język angielski przez CF Marbut w 1927 roku.
Koncepcje rosyjskie były rewolucyjne. Właściwości gleb nie opierały się już całkowicie na wnioskach z natury skał, klimatu lub innych czynników środowiskowych, rozpatrywanych pojedynczo lub zbiorowo; raczej, przechodząc bezpośrednio do samej gleby, zintegrowaną ekspresję wszystkich tych czynników można było zobaczyć w morfologii gleb. Ta koncepcja wymagała, aby wszystkie właściwości gleb były rozpatrywane zbiorczo w kategoriach całkowicie zintegrowanego naturalnego ciała. Krótko mówiąc, umożliwiło to naukę o glebie.
Wczesny entuzjazm dla nowej koncepcji i powstającej nowej dyscypliny gleboznawstwa doprowadził niektórych do sugestii, że badanie gleby może być kontynuowane bez względu na starsze koncepcje wywodzące się z geologii i chemii rolniczej. Z pewnością jest odwrotnie. Nowa koncepcja nie tylko kładzie podwaliny pod naukę o glebie z jej własnymi zasadami, ale także czyni inne nauki jeszcze bardziej użytecznymi. Morfologia gleby zapewnia solidną podstawę do grupowania wyników obserwacji, eksperymentów i doświadczeń praktycznych oraz do opracowania zintegrowanych zasad przewidywania zachowania gleb.
Curtisa Marbuta
Pod kierownictwem CF Marbut rosyjska koncepcja została poszerzona i dostosowana do warunków panujących w Stanach Zjednoczonych. Koncepcja ta kładła nacisk na podporządkowanie poszczególnych profili glebowych zewnętrznym cechom gleby i geologii powierzchni. Jednak kładąc nacisk na profile glebowe, naukowcy zajmujący się glebą początkowo przeoczyli naturalną zmienność gleb, która może być znaczna nawet na niewielkim obszarze. Pominięcie zmienności gleb poważnie obniżyło wartość map, które pokazywały położenie gleb.
Co więcej, wczesny nacisk na profile genetyczne gleby był tak duży, że sugerował, że materiał pozbawiony profilu genetycznego, taki jak niedawne aluwium, nie był glebą. Dokonano wyraźnego rozróżnienia między wietrzeniem skał a formowaniem się gleby. Chociaż rozróżnienie między tymi zestawami procesów jest przydatne do niektórych celów, wietrzenie skał i minerałów oraz tworzenie gleby są zwykle nie do odróżnienia.
Pojęcie gleby było stopniowo poszerzane i rozszerzane w latach następujących po 1930 r., głównie poprzez konsolidację i równowagę. Główny nacisk położono na profil glebowy. Po 1930 r. badania morfologiczne zostały rozszerzone z pojedynczych dołów do długich wykopów lub serii dołów na obszarze gleby. Morfologię gleby zaczęto opisywać za pomocą zakresów właściwości odbiegających od centralnej koncepcji zamiast jednego „typowego” profilu. Rozwój technik mineralogicznych badań iłów uwydatnił również potrzebę badań laboratoryjnych.
Marbut mocno podkreślał, że klasyfikacja gleb powinna opierać się na morfologii, a nie na teoriach genezy gleby, ponieważ teorie są zarówno efemeryczne, jak i dynamiczne. Być może przesadził z tym punktem, aby zrównoważyć innych pracowników, którzy zakładali, że gleby mają pewne cechy bez badania gleb. Marbut starał się wyjaśnić, że badanie samych gleb było niezbędne do opracowania systemu klasyfikacji gleb i tworzenia użytecznych map gleb. Mimo to praca Marbuta ujawnia jego osobiste zrozumienie wkładu geologii w gleboznawstwo. Jego klasyfikacja gleby z 1935 r. W dużej mierze zależy od koncepcji „normalnej gleby”, produktu równowagi w krajobrazie, w którym erozja w dół dotrzymuje kroku formowaniu się gleby.
Wyjaśnienie i poszerzenie pojęcia gleboznawstwa wyrosło również z rosnącego nacisku na szczegółowe mapowanie gleby. Zmieniły się koncepcje, zwiększając nacisk na przewidywanie plonów dla każdego rodzaju gleby pokazanego na mapach. Wiele starszych opisów gleb nie było wystarczająco ilościowych, a jednostki klasyfikacji były zbyt heterogeniczne, aby przewidywać plony i zarządzanie potrzebne do planowania zarządzania poszczególnymi gospodarstwami lub polami.
W latach trzydziestych XX wieku powstawanie gleby wyjaśniano w kategoriach luźno pojętych procesów, takich jak „bielicyzacja”, „lateralizacja” i „zwapnienie”. Przypuszczano, że są to unikalne procesy odpowiedzialne za obserwowane wspólne właściwości gleb danego regionu.
Hansa Jenny'ego
W 1941 roku Hans Jenny (1899–1992) Factors of Soil Formation: A System of Quantitative Pedology zwięźle podsumował i zilustrował wiele podstawowych zasad współczesnej nauki o glebie do tej pory. Od roku 1940 czas nabrał znacznie większego znaczenia wśród czynników glebotwórczych, a badania geomorfologiczne stały się ważne w określaniu czasu, w jakim materiał glebowy w dowolnym miejscu został poddany procesom glebotwórczym. Tymczasem postępy w chemii gleby, fizyce gleby, mineralogii gleby i biologii gleby , jak również w naukach podstawowych, które leżą u ich podstaw, dodały nowe narzędzia i nowe wymiary do badań nad formowaniem się gleby. W konsekwencji powstawanie gleby zaczęto traktować jako sumę wielu powiązanych ze sobą procesów fizycznych, chemicznych i biologicznych. Procesy te są przedmiotem badań ilościowych w fizyce gleby, chemii gleby, mineralogii gleby i biologii gleby. Punkt ciężkości przesunął się również z badania ogólnych atrybutów całej gleby na współzmienne szczegóły poszczególnych części, w tym relacje między ziarnami.
Guya Smitha
Zarówno w klasyfikacji Marbuta, jak iw klasyfikacji Departamentu Rolnictwa USA z 1938 r. klasy zostały opisane głównie jakościowo. Klasy nie zostały zdefiniowane ilościowo, co pozwoliłoby na spójne stosowanie systemu przez różnych naukowców. Żaden system nie powiązał definitywnie klas wyższych kategorii, na które w dużej mierze wpłynęły koncepcje genetyczne zapoczątkowane przez rosyjskich naukowców zajmujących się glebą, z seriami gleby i ich podpodziałami, które były używane w mapowaniu gleby w Stanach Zjednoczonych. Oba systemy odzwierciedlały ówczesne koncepcje i teorie genezy gleb, które same miały głównie charakter jakościowy. Modyfikacja systemu z 1938 r. w 1949 r. poprawiła niektóre jego braki, ale także pokazała potrzebę ponownej oceny koncepcji i zasad. Ponad 15 lat pracy pod kierownictwem Guy D. Smith osiągnął punkt kulminacyjny w nowym systemie klasyfikacji gleby. Stało się to oficjalnym systemem klasyfikacji US National Cooperative Soil Survey w 1965 r. I zostało opublikowane w 1975 r. Jako Soil Taxonomy: A Basic System of Soil Classification for Making and Interpreting Soil Surveys. System Smitha został przyjęty w Stanach Zjednoczonych i wielu innych krajach jako ich własny system klasyfikacji.
Ogromny wpływ na badania gleby, zwłaszcza w latach sześćdziesiątych, wywarł jeszcze jeden czynnik. Przed 1950 r. głównymi zastosowaniami badań gleby były rolnictwo, hodowla i leśnictwo. Aplikacje do planowania autostrad zostały uznane w niektórych stanach już pod koniec lat dwudziestych XX wieku, a interpretacje gleby zostały umieszczone w podręcznikach terenowych dla inżynierów autostrad w niektórych stanach w latach trzydziestych i czterdziestych XX wieku. Niemniej jednak zmiany w badaniach gleb w tym okresie były głównie odpowiedzią na potrzeby rolnictwa, hodowli i leśnictwa. W latach pięćdziesiątych i sześćdziesiątych XX wieku gwałtownie wzrosło wykorzystanie gleby poza rolnictwem. Stworzyło to ogromne zapotrzebowanie na informacje o wpływie gleb na zastosowania pozarolnicze.
Bioturbacja
Zasadnicza ponowna ocena formowania się gleby i roli fauny i flory rozpoczęła się w latach 80. XX wieku, kiedy geomorfolodzy gleby zaczęli ponownie oceniać wczesne pomysły Karola Darwina i Nathaniela Shalera dotyczące roli bioturbacji w tworzeniu gleby. Obecnie istnieje wiele dowodów na poparcie wniosków Darwina, a na wielu obszarach fauna i flory, które zakopują się w glebie, są głównymi czynnikami pedogenezy .
Materia organiczna gleby
Materia organiczna w glebie znacznie różni się od tego, co rozumieli gleboznawcy przed XXI wiekiem. Wady ustalonego paradygmatu ujawniły się w 1999 r., kiedy modele gleby nie mogły pomieścić dużego węgla drzewnego obecnego w Czarnoziemach. W 2016 r. w podręcznikach gleboznawstwa zaczęto zwracać uwagę na potrzebę porzucenia długo akceptowanych, ale obecnie przestarzałych koncepcji.
Od 2021 roku niewielu jeszcze rozumie, że klasyczna podręcznikowa teoria akumulacji materii organicznej w glebie „okazała się w większości fałszywa”.
Zobacz też
Literatura
- Agafonoff V. , 1926. Quelques réflexions sur l'histoire de la pédologie // Annales de la science agronomique française et étrangère. Tom. 43. s. 132–153.
- Soil Survey Staff, 1993. Soil Survey: Early Concepts of Soil. (html) Podręcznik badania gleby Podręcznik USDA 18 , Usługa ochrony gleby. Departament Rolnictwa USA. Dostęp do adresu URL 2004-11-30.
- Darwin, C. , 1881, Tworzenie pleśni roślinnej w wyniku działania robaków, z obserwacjami ich zwyczajów: Londyn, John Murray
- Shaler, NS , 1891, Pochodzenie i charakter gleb, w: Powell, JW, red., USGS 12th Annual report 1890-1891: Washington, DC, Government Printing Office, s. 213-45.
- Paton, TR, Humphreys, GS i Mitchell, PB , 1995, Gleby: nowy pogląd globalny: Londyn, UCL Press Limited
- Johnson, DL , 1990, Ewolucja Biomantle i redystrybucja materiałów i artefaktów ziemi: Soil Science, t. 149, s. 84–102.
- Humphreys, GS i Mitchell, PB , 1983, Wstępna ocena roli bioturbacji i zmywania deszczowego na piaskowcowych zboczach wzgórz w dorzeczu Sydney, w australijskiej i nowozelandzkiej grupie geomorfologicznej, s. 66–80.
- Wilkinson, MT i Humphreys, GS , 2005, Exploring pedogeneza via nuclide-based base production rate and OSL-based bioturbation rate: Australian Journal of Soil Research, t. 43, s. 767–779. [1]
Linki zewnętrzne
- Paton, TR i Humphreys, GS, 2007, Krytyczna ocena strefowych podstaw nauki o glebie w Stanach Zjednoczonych. Część I: Początek klasyfikacji gleb: Geoderma, t. 139, s. 257 – 267. [2]
- Paton, TR i Humphreys, GS, 2007, Krytyczna ocena strefowych podstaw nauki o glebie w Stanach Zjednoczonych. Część II: Pragmatyzm Chalesa Kellogga: Geoderma, t. 139, nie. 268 – 276. [3]