Historie vědy o půdě - History of soil science

Počáteční pojmy půdy byly založeny na myšlenkách vyvinutých německým chemikem Justusem von Liebigem (1803–1873) a upravených a vylepšených zemědělskými vědci, kteří pracovali na vzorcích půdy v laboratořích, sklenících a na malých polních pozemcích. Půdy byly zřídka zkoumány pod hloubkou normálního zpracování půdy. Tito chemici zastávali teorii „rozvahy“ o výživě rostlin. Půda byla považována za víceméně statický zásobník na živiny rostlin - půdy bylo možné použít a vyměnit. Tento koncept má stále hodnotu, je -li aplikován v rámci moderní vědy o půdě, ačkoli užitečné porozumění půdám přesahuje odstraňování živin z půdy sklizenými plodinami a jejich návrat do hnoje, vápna a hnojiv.

Raní geologové obecně přijali bilanční teorii úrodnosti půdy a aplikovali ji v rámci své vlastní disciplíny. Půdu popsali jako rozpadlou horninu různých druhů - žula, pískovec, ledovcová až atd. Šli však dále a popsali, jak procesy zvětrávání tento materiál modifikují a jak jej geologické procesy formovaly do reliéfů, jako jsou ledovcové morény, lužní pláně, sprašové pláně a mořské terasy. Geolog Nathaniel Shaler (1841–1906) monografie (1891) o původu a povaze půd shrnuje geologické pojetí půd z konce 19. století.

Byly provedeny rané průzkumy půdy, které měly zemědělcům pomoci lokalizovat půdy reagující na různé postupy hospodaření a které jim měly pomoci rozhodnout, jaké plodiny a postupy hospodaření jsou nejvhodnější pro konkrétní druhy půdy na jejich farmách. Mnozí z prvních pracovníků byli geologové, protože pouze geologové byli zruční v nezbytných terénních metodách a ve vědecké korelaci vhodné pro studium půd. Půdy pojali jako převážně produkty zvětrávání geologických útvarů, definované reliéfem a litologickým složením. Většina průzkumů půdy publikovaných před rokem 1910 byla těmito koncepty silně ovlivněna. Ty, které byly publikovány v letech 1910 až 1920, postupně přidávaly větší vylepšení a rozpoznávaly další rysy půdy, ale zachovaly si zásadně geologické koncepty.

Rozvahová teorie výživy rostlin ovládla laboratoř a geologický koncept dominoval práci v terénu. Oba přístupy se vyučovaly v mnoha učebnách až do konce 20. let 20. století. Ačkoli někteří půdní vědci, zejména Eugene W. Hilgard (1833–1916) a George Nelson Coffey (1875-1967) ve Spojených státech a půdní vědci v Rusku, vyvíjejí širší a obecně užitečnější koncepce půdy , nezbytná data pro formulace těchto širších pojmů pocházela z terénní práce při průzkumu půdy.

Friedrich Albert Fallou

FA Fallou před svou smrtí v roce 1877

Ve svých dvou knihách „První principy vědy o půdě“ (1857, 2. vyd. 1865) a „Pedologie nebo obecná a speciální věda o půdě“ (1862) Friedrich Albert Fallou rozvinul svá shromážděná terénní pozorování půdy do systematického přístupu. Vysvětlil, proč je tvorba půdy hodna studia, a apeloval na uznání věd o půdě jako disciplíny. V práci z roku 1862 předložil návrh popisu půdního profilu, diskutoval fyzikální a chemické vlastnosti půd a navrhl klasifikaci půd na základě minerálních vlastností.

Vasily Dokuchaev je dnes uznáván jako vlivnější než Fallou, nicméně v letech těsně po Dokuchaevově smrti byl Fallou považován Doktorevovým žákem, vlivným ruským pedologem Konstantinem Dmitrievichem Glinkou (1867-1927) za zakladatele moderní vědy o půdě . Historický status Falloua jako zakladatele podporuje moskevský půdní vědec a bibliograf ruské půdní vědy Arseny Yarilov, redaktor „Pochvovedenie“ (znamená půdní věda). Yarilov nazval svůj článek z roku 1904 o Fallouovi v Pochvovedenie Friedrich Albert Fallou, zakladatel Soil Science .

Vasilij Dokučajev

V. Dokuchaev s černozemem
Vědecký základ vědy o půdě jako přírodní vědy byl založen klasickými díly Vasilije V. Dokuchaeva . Dříve byla půda považována za produkt fyzikálně -chemických transformací hornin, mrtvý substrát, ze kterého rostliny získávají výživné minerální prvky. Půda a podloží byly ve skutečnosti stejné.
Dokuchaev považuje půdu za přirozené těleso s vlastní genezí a vlastní historií vývoje, za těleso se složitými a mnohotvárnými procesy, které v něm probíhají. Půda je považována za odlišnou od podloží. Ten se stává půdou pod vlivem řady půdotvorných faktorů-podnebí, vegetace, země, úleva a věk. Půdě by se podle něj mělo říkat „denní“ neboli vnější horizonty hornin bez ohledu na typ; přirozeně je mění společný účinek vody, vzduchu a různých druhů živých i mrtvých organismů.

Počínaje rokem 1870 vyvíjí ruská půdní škola pod vedením VV Dokuchaeva (1846–1903) a NM Sibirtseva (1860–1900) nový koncept půdy. Ruští dělníci pojali půdy jako nezávislá přírodní těla, z nichž každé má jedinečné vlastnosti vyplývající z jedinečné kombinace klimatu, živé hmoty, mateřského materiálu, úlevy a času. Předpokládali, že vlastnosti každé půdy odrážejí kombinované efekty konkrétního souboru genetických faktorů odpovědných za tvorbu půdy. Hans Jenny později zdůraznil funkčně příbuznost vlastností půdy a formování půdy. Výsledky této práce se staly obecně dostupné Američanům vydáním učebnice KD Glinky v němčině v roce 1914 a zejména jejím překladem do angličtiny CF Marbutem v roce 1927.

Ruské koncepty byly revoluční. Vlastnosti půdy již nebyly zcela založeny na závěrech z povahy hornin nebo z klimatu nebo jiných environmentálních faktorů, uvažovaných jednotlivě nebo společně; spíše tím, že půjdeme přímo do samotné půdy, integrované vyjádření všech těchto faktorů lze vidět v morfologii půd. Tato koncepce vyžadovala, aby byly všechny vlastnosti půd považovány kolektivně z hlediska zcela integrovaného přirozeného těla. Stručně řečeno, umožnilo to vědu o půdě.

Počáteční nadšení pro nový koncept a pro rostoucí novou disciplínu věd o půdě vedlo některé k názoru, že studium půdy by mohlo pokračovat bez ohledu na starší koncepty odvozené z geologie a zemědělské chemie. Opak je samozřejmě pravdou. Kromě toho, že nový koncept položil základy pro půdní vědu s vlastními principy, činí ostatní vědy ještě užitečnějšími. Morfologie půdy poskytuje pevný základ, na kterém lze seskupovat výsledky pozorování, experimentů a praktických zkušeností a rozvíjet integrované principy, které předpovídají chování půd.

Curtis Marbut

Pod vedením CF Marbuta byl ruský koncept rozšířen a přizpůsoben podmínkám ve Spojených státech. Tento koncept zdůraznil jednotlivé půdní profily na podřízenost vlastností vnějších půd a geologii povrchu. Zdůrazněním půdních profilů však vědci zprvu měli tendenci přehlížet přirozenou variabilitu půd, která může být podstatná i na malé ploše. Přehlédnutí variability půd vážně snížilo hodnotu map, které ukazovaly polohu půd.

Časný důraz na genetické profily půdy byl navíc tak velký, že naznačoval, že materiál postrádající genetický profil, jako například nedávné naplaveniny, nebyl půdou. Ostře se rozlišovalo mezi zvětráváním hornin a tvorbou půdy. Ačkoli je rozdíl mezi těmito soubory procesů pro některé účely užitečný, zvětrávání hornin a minerálů a tvorba půdy jsou obvykle nerozeznatelné.

Pojem půdy se v letech následujících po roce 1930 postupně rozšiřoval a rozšiřoval, a to v podstatě konsolidací a rovnováhou. Hlavní důraz byl kladen na půdní profil. Po roce 1930 byly morfologické studie rozšířeny z jednotlivých jam na dlouhé příkopy nebo sérii jam v oblasti půdy. Morfologie půdy začala být popisována řadami vlastností odchylujících se od centrálního konceptu místo pomocí jediného „typického“ profilu. Vývoj technik pro mineralogické studie jílů také zdůraznil potřebu laboratorních studií.

Marbut důrazně zdůraznil, že klasifikace půd by měla být založena na morfologii místo na teoriích genů půdy, protože teorie jsou efemérní i dynamické. Tento bod možná příliš zdůraznil, aby vyrovnal ostatní pracovníky, kteří předpokládali, že půdy mají určité vlastnosti, aniž by je zkoumali. Marbut se pokusil objasnit, že zkoumání samotných půd bylo zásadní při vývoji systému klasifikace půdy a při tvorbě použitelných půdních map. Navzdory tomu Marbutova práce odhaluje jeho osobní chápání příspěvků geologie k vědám o půdě. Jeho klasifikace půdy z roku 1935 do značné míry závisí na konceptu „normální půdy“, produktu rovnováhy v krajině, kde eroze směrem dolů drží krok s tvorbou půdy.

Z rostoucího důrazu na detailní mapování půdy vyrostlo také objasnění a rozšíření konceptu věd o půdě. Koncepty se měnily se zvýšeným důrazem na predikci výnosů plodin pro každý druh půdy zobrazený na mapách. Mnoho starších popisů půd nebylo dostatečně kvantitativní a klasifikační jednotky byly příliš heterogenní na to, aby bylo možné předpovědi výnosů a hospodaření potřebné pro plánování řízení jednotlivých farem nebo polí.

Během třicátých let byla formace půdy vysvětlována pomocí volně pojatých procesů, jako je „podzolizace“, „laterizace“ a „kalcifikace“. Předpokládalo se, že jde o jedinečné procesy zodpovědné za pozorované společné vlastnosti půd v dané oblasti.

Hans Jenny

V roce 1941 Hans Jenny 's (1899–1992) Factors of Soil Formation, systém kvantitativní pedologie, stručně shrnul a ilustroval mnohé ze základních principů moderní půdní vědy k tomuto datu. Od roku 1940 nabyl čas mezi faktory tvorby půdy mnohem většího významu a geomorfologické studie se staly důležitými při určování doby, po kterou byl půdní materiál na jakémkoli místě podroben půdotvorným procesům. Pokroky v chemii půdy, fyzice půdy, mineralogii půdy a biologii půdy , jakož i v základních vědách, které jsou jejich základem, mezitím přidaly nové nástroje a nové dimenze ke studiu tvorby půdy. V důsledku toho je tvorba půdy považována za agregát mnoha vzájemně souvisejících fyzikálních, chemických a biologických procesů. Tyto procesy jsou předmětem kvantitativního studia fyziky půdy, chemie půdy, mineralogie půdy a biologie půdy. Těžiště pozornosti se také přesunulo od studia hrubých atributů celé půdy ke společně se měnícím detailům jednotlivých částí, včetně vztahů zrna k zrnu.

Guy Smith

Jak v klasifikaci Marbuta, tak v klasifikaci z roku 1938 vyvinuté ministerstvem zemědělství USA, byly třídy popsány hlavně kvalitativně. Třídy nebyly definovány kvantitativně, což by umožňovalo konzistentní aplikaci systému různými vědci. Žádný systém rozhodně nespojoval třídy svých vyšších kategorií, do značné míry ovlivněné genetickými koncepty iniciovanými ruskými půdními vědci, s půdními řadami a jejich členěním, která byla použita při mapování půdy ve Spojených státech. Oba systémy odrážely tehdejší koncepce a teorie půdní geneze, které samy o sobě měly převážně kvalitativní charakter. Úprava systému z roku 1938 v roce 1949 napravila některé jeho nedostatky, ale také ilustrovala potřebu přehodnocení konceptů a zásad. Více než 15 let práce pod vedením Guye D. Smitha vyvrcholilo novým systémem klasifikace půdy. Toto se stalo oficiálním klasifikačním systémem amerického národního kooperativního průzkumu půdy v roce 1965 a bylo zveřejněno v roce 1975 jako Soil Taxonomy: Základní systém klasifikace půdy pro tvorbu a interpretaci průzkumů půdy. Systém Smith byl přijat v USA a mnoha dalších zemích pro vlastní klasifikační systém.

Další faktor měl nesmírný dopad na průzkum půdy, zejména v 60. letech minulého století. Před rokem 1950 byly primárními aplikacemi průzkumů půdy zemědělství, farmaření a lesnictví. Aplikace pro plánování dálnic byly v některých státech uznávány již koncem 20. let 20. století a interpretace půdy byly v průběhu 30. a 40. let 20. století umísťovány do terénních příruček pro silniční inženýry některých států. Nicméně změny v průzkumech půdy v tomto období byly hlavně reakcí na potřeby zemědělství, farmaření a lesnictví. V průběhu padesátých a šedesátých let prudce vzrostlo nefarmářské využití půdy. To vyvolalo velkou potřebu informací o účincích půd na tato nefarmární použití.

Bioturbace

Hlavní přehodnocení tvorby půdy a role bioty byla zahájena v 80. letech 20. století, protože geomorfologové půdy začali přehodnocovat rané myšlenky Charlese Darwina a Nathaniela Shalera o roli bioturbace při tvorbě půdy. Nyní existuje dostatek důkazů na podporu Darwinových závěrů a v mnoha oblastech jsou biota, která se zavrtává do půdy, hlavním činitelem pedogeneze .

Viz také

Reference

Literatura

  • Agafonoff V. , 1926. Quelques réflexions sur l'histoire de la pédologie // Annales de la science agronomique française et étrangère. Sv. 43. S. 132–153.
  • Zaměstnanci průzkumu půdy, 1993. Průzkum půdy: rané koncepty půdy. (html) Manuál průzkumu půdy Příručka USDA 18 , Služba ochrany půdy. Ministerstvo zemědělství USA. Adresa URL přístupná 2004-11-30.
  • Darwin, C. , 1881, Tvorba rostlinné plísně působením červů, s pozorováním jejich návyků: Londýn, John Murray
  • Shaler, NS , 1891, Původ a povaha půd, Powell, JW, ed., USGS 12. výroční zpráva 1890-1891: Washington, DC, Government Printing Office, str. 213-45.
  • Paton, TR, Humphreys, GS a Mitchell, PB , 1995, Soils: A New Global View: London, UCL Press Limited
  • Johnson, DL , 1990, Evoluce biologického zpracování a přerozdělování zemských materiálů a artefaktů: Soil Science, v. 149, s. 84–102.
  • Humphreys, GS a Mitchell, PB , 1983, Předběžné hodnocení úlohy bioturbace a dešťové vody na pískovcových svazích v povodí Sydney, v australské a novozélandské geomorfologické skupině, s. 66–80.
  • Wilkinson, MT a Humphreys, GS , 2005, Zkoumání pedogeneze prostřednictvím rychlosti produkce půdy na bázi nuklidů a míry bioturbace na bázi OSL: Australian Journal of Soil Research, v. 43, s. 767–779. [2]

externí odkazy

  • Paton, TR a Humphreys, GS, 2007, Kritické hodnocení zonalistických základů vědy o půdě ve Spojených státech. Část I: Počátek klasifikace půdy: Geoderma, v. 139, s. 257 - 267. [3]
  • Paton, TR a Humphreys, GS, 2007, Kritické hodnocení zonalistických základů vědy o půdě ve Spojených státech. Část II: Pragmatismus Chalesa Kellogga: Geoderma, v. 139, č. 268 - 276. [4]